ZAOCZNE STUDIA INŻYNIERSKIE

SZKOŁA GŁÓWNA SŁUŻBY POŻARNICZEJ

SPALANIE - LABORATORIUM

Temat ćwiczenia: Badanie właściwości dymotwórczych materiałów

Wykonujący ćwiczenie: Prowadzący ćwiczenie:

mł.asp Waldemar Hołownia mł.bryg.dr inż.Waldemar

mł.asp. Kamil Bieś Jaskółowski

mł.asp. Mateusz Blukacz

ZSZ PF 34 Pluton 4 gr. 1A

Data wykonania ćwiczenia: 18.10.2008 r. OCENA:

Warszawa 2008

1. Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie:
- współczynnika osłabienia kontrastu Y [m2/kg],
- maksymalnej wartości współczynnika osłabienia kontrastu Ym [m2/kg],

- maksymalnej szybkości zmiany współczynnika osłabienia kontrastu
Ym = (dY/dt) max. [m2/kg*s].

2. Schemat stanowiska badawczego

3. Opis ćwiczenia.

Badanie dymotwórczości materiałów przeprowadza się w zamkniętej komorze
o wymiarach 914 x 610 x 914 mm. W komorze znajdują się następujące układy:
- układ rozkładu termicznego i spalania próbek,
- układ wentylacji,

- układ pomiaru współczynnika osłabienia kontrastu.
Próbkę badanego materiału poddaje się działaniu strumienia cieplnego emitowanego przez promiennik podczerwieni. Materiał badany ulega rozkładowi termicznemu. Gromadzące się w komorze produkty rozkładu termicznego i spalania próbki badanego materiału powodują osłabienie kontrastu wzorca optometrycznego.

Za pomocą fotodiod fotometru różnicowego sygnały luminacji przedmiotu i tło wzorca optometrycznego przetworzone zostają na proporcjonalne do nich wartości sygnały napięciowe.

Następnie wszystkie dane uzyskiwane w trakcie przeprowadzania badania wprowadzane są do komputera, który wykonuje potrzebne obliczenia i przedstawia żądane wyniki i wykresy.

W przeprowadzonym ćwiczeniu użyto próbki drzewa sosnowego o masie 3,3 g.

4. Tabela wyników pomiarowych

Nazwa materiału	Typ spalania	Moc promiennika [W]	Ymax [m^2/kg]	czas osiągnięcia Ym [s]	szybkość zmiany Ym Y [m^2/kg^.s]	Nazwa klas dymotwórczości
drewno sosnowe	bezpłomieniowe	450	275	560	1,01	materiał o małej intensywności dymienia

5. Wyniki badań.

a) Współczynnik osłabienia kontrastu Y oblicza się według wzoru

w którym:
Vk - objętość pomiarowej komory dymowej - 0,51 m3
mp - masa początkowa próbki [kg],
d - grubość warstwy dymu - 0,91 m,
Uo = Ut0 - U0, przy czym:
Ut0 - sygnał napięciowy proporcjonalny do luminacji początkowej tła, [V]
U0 - sygnał napięciowy proporcjonalny do luminacji początkowej przedmiotu,[V]
U = Ut - U, przy czym:
Ut - sygnał napięciowy proporcjonalny do luminacji tła, [V]
U - sygnał napięciowy proporcjonalny do luminacji przedmiotu,[V]

b) Maksymalną szybkość zmian współczynnika osłabienia kontrastu Ym można obliczyć metodą numeryczną lub graficzną.

Jak wcześniej wspomniano, w naszym przypadku wszystkie obliczenia wykonał komputer przy pomocy odpowiedniego oprzyrządowania i oprogramowania.

Wyniki tych obliczeń programu komputerowego są następujące:

dla próbki spalanej bezpłomieniowo:

- maksymalna wartość współczynnika osłabienia kontrastu Ymax = 275 m²/kg.
- czas do osiągnięcia wartości maksymalnej Ymax wyniósł - 560 s.
- maksymalna wartość szybkości zmian Ym = 1,1 m2/kg*s.

- natężenie promieniowania 60 kW/m²

- moc promiennika 450 W

- ustawienie fotometru 100 lx

6. Graficzne przedstawienie wyników.

a) współczynnik osłabienia kontrastu Y_max

b) szybkość zmiany współczynnika osłabienia kontrastu Y_m

7. Ocena wyników - zakwalifikowanie materiału do odpowiedniej klasy materiałów dymotwórczych.

Materiały dymotwórcze dzielą się na trzy klasy:

I - o małej intensywności dymienia,
II - o średniej intensywności dymienia,
III - o dużej intensywności dymienia.
Poszczególne klasy charakteryzują się następującymi wielkościami granicznymi Ym i Ym:

Klasa	Ym [m2/kg]	Ym [m2/kg*s]
I	Ym 800	Ym 7
II	800 < Ym 1400	7 < Ym 20
III	Ym >1400	Ym > 20

Porównując otrzymane wyniki z powyższym podziałem i wartościami zamieszczonymi w tabeli należy stwierdzić, że w przypadku spalania bezpłomieniowego próbkę badanego materiału zalicza się ze względu na Ym do klasy I, a ze względu na Ym również do klasy I czyli mieliśmy do czynienia z materiałem o małej intensywności dymienia.

7. Wnioski.

Realizując ćwiczenie przeprowadziliśmy badanie dla wskazanej próbki. Poddaliśmy kostkę drewna sosnowego spalaniu bezpłomieniowemu. Celem naszym było określenie maksymalnej wartości współczynnika osłabienia kontrastu, czasu jego osiągnięcia
i maksymalnej szybkości jego zmiany ponieważ charakteryzuje własności dymotwórcze materiału ściśle związane z kontrastem K luminancji obserwowanej w dymie, widzialności Z i innych czynników. Badany materiał uległ termicznemu rozkładowi pod wpływem strumienia ciepła emitowanego przez płytę grzewczą promiennika podczerwieni.
Na podstawie śledzenia procesu spalania, a przede wszystkim jego efektu końcowego możemy stwierdzić, że gromadzące się produkty rozkładu termicznego powodują osłabienie kontrastu wzorca. Do pomiarów wykorzystaliśmy komputer wyposażony w program, który rejestrował na bieżąco zmiany mierzonych wielkości aż do wyznaczenia wyników końcowych. Jest to znaczne ułatwienie w pracy badawczej, ponieważ daje możliwość obserwacji tworzenia graficznego obrazu stanowiącego odnośnik do doświadczenia.
W zależności od otrzymanych maksymalnych wartości Y_max i Y_m możemy badany materiał zaliczyć do grupy substancji o małej intensywności dymienia, dla której Y_max jest mniejsze bądź równe 800 m²/kg.

Należy stwierdzić na podstawie otrzymanych wyników, że zmiana współczynnika osłabienia kontrastu jest ponad sześciokrotnie mniejsza od tabelarycznej oraz wartość tegoż współczynnika jest prawie trzykrotnie mniejsza od tabelarycznej.

Metoda badania właściwości dymotwórczych ma szczególne znaczenie praktyczne ponieważ traktuje w sprawie warunków technicznych jakim powinny odpowiadać materiały używanie powszechnie w budownictwie.

---