УСТАНОВКА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ ДЕСТРУКЦИИ МАТЕРИАЛОВ

Установка для исследования термической деструкции материалов
Полезная модель относится к физико-химическим методам исследования материалов и может быть использована при оценке пожарной опасности веществ и материалов, применяемых в промышленности, с целью получения исходных данных для классификации их по степени пожарной опасности и разработки противопожарных мероприятий.
Известные установки предназначены для определения отдельных свойств материалов в процессе их термической деструкции, что является крайне недостаточным для полной оценки пожарной опасности их и опасности для людей, находящргхся в зоне распространения продуктов, образующихся при горении.
Известен прибор для определения температурных показателей пожарной опасности твердых веществ и материалов, содержащий реакционную камеру с нагревательными спиралями, систему циркуляции воздуха, держатель образца и термопары для измерения температ ры  вокруг образца (И.В. Рябов. Справочник «Пожарная опасность веществ и материалов, применяемых в химической промышленности, издательство «Химия, М., 1970, с. 310-311). Педостатком известного прибора является то, что с его помощью можно определить только температурные показатели термической деструкции (термического разложения) материалов.
Из известных установок наибольщий диапазон исследуемых показателей материала имеет установка для экспериментального определения токсичности продуктов горения материалов, содержащая камеру сгорания с держателем образца и электронагревательным излучателем, переходные
G 01 N 25/00
рукава с заслонками, экспозиционную камеру с вентилятором, термометр, приборы для измерения содержания СО, О2, СОз и водоохлаждаемый датчик контроля плотности теплового потока (Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения. ГОСТ 12.1.044-89. Издательство стандартов, М., 1990, с. 81-86). Принцип действия установки заключается в том, что продукты горения исследуемого образца поступают в экспозиционную камеру, где газовоздушная смесь подвергается равномерному перемешиванию с помош;ью вентилятора. Для непрерывного контроля состава газовоздушной среды в экспозиционной камере использ тот газоанализаторы СО, О2, СО2. Материалы испытывают в режиме термоокислительного разложения или в режиме пламенного горения с контролем температуры с помош:ью термометров.
При определении токсичного эффекта учитывают гибель животных, помещенных в клетке в экспозиционн)то камеру. На основании полученных результатов замеров содержания газов при заданных температурах и гибели животных определяют показатель токсичности. Основным недостатком реализуемого в известной установке метода является то, что за основной фактор принимают гибель животных, а информация о составе и физических параметрах газовоздушной среды имеет второстепенное значение, при этом следует отметить, что объем информации о составе газовоздушной среды недостаточен для объективной оценки токсичности и пожарной опасности материалов. Кроме того,, не исследуется аэрозольная фаза разложения материала в части влияния ее на показатели токсичности.
Предложена установка для исследования термической деструкции материалов, включающая печь с камерой сгорания, побудитель тяги, приборы контроля температ)ры и аппаратуру для измерения содержания газовой фазы, образующейся при термической деструкции.
Сущность полезной модели заключается в том, что установка снабжена дополнительно трубой с шиберами, охладителем, измерителем задымленности и фильтрами для улавливания аэрозольной фазы, а в качестве аппаратуры для измерения содержания газовой фазы используют фотоколориметр и хроматограф, причем труба соединена с камерой сгорания и с побудителем тяги.
Установка содержит печь 1 с нагревателем и регулятором температуры, в которой установлена камера сгорания 2, выполненная в виде цилиндра. С одной стороны камера сгорания соединена с побудителем тяги 3, а с другой стороны - с трубой 4. Последовательно за камерой сгорания на трубе установлены охладитель 5, приборы 6 контроля температуры потока, измеритель задымленности 7, фильтры 8 для улавливания аэрозольной фазы и аппаратура для измерения содерл ания газовой фазы в составе фотоколориметра 9 и хроматографа 10. Установка размещена на раме 11 с помощью опор 12.
Перед началом работы проверяют состояние измерительных приборов и герметичность всей системы. Для испытаний готовят образцы исследуемого материала массой 3 -5 г с точностью взвешивания до 10 г, длиной 20±2 мм, шириной 10±1 мм и толщиной не более 10±1 мм. Образцы выдерживают при комнатной температуре 20±1 °С не менее 20 час. После кондиционирования образцы взвещивают с погрещностью не более 0,01 г и замеряют площадь основания образца. Фильтры взвещивают с точностью до 10 г и вставляют в ячейку параллельно друг другу. Температуры начального и максимального термического разложения материалов определяют по справочным данным или с помощью дериватографа типа Q- 1500D.
Для изучения газовых и аэрозольных фаз термического разложения материала образец 13 помещают в зону термодеструкции камеры сгорания 2 печи 1 подачу воздуха осуществляют и регулируют с помощью побудителя
тяги 3, в качестве которого можно использовать воздуходувку типа АЭРА, и шиберов. Устанавливают расход воздуха 10 л/мин и включают секундомер отсчета времени продолжительности эксперимента. Задымленность измеряют с помощью измерителя задымленности 7 известной конструкции, фотоэлементы которого размеш,ают с двух сторон трубы 4. Охладитель 5 выполнен в виде кольцевой полости по которой циркулирует вода. Назначение охладителя - снизить температуру газовоздушного потока до 50 70 °с, что контролируется прибором контроля температуры. Аэрозольная фаза задерживается фильтрами 8 и не поступает к измерительным приборам. При достижении максимальной задымленности включают отбор проб газа и анализ их на составные части на хроматографе 10 и фотоколориметре 9. Оставшийся газовоздушный поток через вытяжной конец 14 трубы выводят в атмосферу. Эксперимент прекраш;ается при начале падения задымленности потока, при этом выключают подачу воздуха и печь, извлекают образец и фиксируют время окончания эксперимента. После извлечения фильтров определяют массу выделившихся аэрозолей и их кислотность.
Испытания проводят в диапазоне минимальная -максимальная температуры разложения через каждые 100 - 200 °С.
Таким образом, на каждой температурной стадии испытаний образца материала установка позволяет получить следуюш,ие показатели: Задымленность, количество выделившихся аэрозолей и их кислотность, качественное и количественное содержание газов в продуктах разложения материала. Соответствуюш,ая обработка указанных данных позволяет получить ряд других показателей, как например, токсичность, пожароопасность и др.
Зам. директора ВостКИИ, д.т.н ( В.С.Зыков