Горючесть пвх: Что такое ПВХ и соответствует ли он нормам пожарной безопасности?

Поливинилхлорид горючесть — Справочник химика 21

    Так, хорошая горючесть при постепенном плавлении и характерный парафиновый запах характериз)аот полиолефины при горении полиэтилена и полипропилена образуется воскоподобная масса. Сильно коптящее пламя характеризует ароматические структуры, а запах горящего рога — азотсодержащее соединение. Относительно легко установить наличие поливинилхлорида (ПВХ), в этом случае наблюдается устойчивый запах соляной кислоты, проба горит очень плохо, поверхность закопчена, при выносе из пламени затухает. На присутствие поликарбоната во многих случаях указывает типичный фенольный запах. Политетрафторэтилен разлагается с образованием обугленного остатка, целлюлоза горит аналогично бумаге или дереву. [c.35]









    Фосфорсодержащие трехмерные полиэфиры с упорядоченной структурой проявляют большую стойкость к огню, чем их аморфные аналоги [15]. При наличии кристалличности, анизотропии в полимерах плотность их повышается, что существенно влияет на горючесть полимерных материалов, например изделия из древесины твердых пород имеют сравнительно высокий предел огнестойкости [24]. Для установления зависимости плотности и горючести трехмерных полимеров от числа сшивок были исследованы [73] трехмерные полиэфиры с различной степенью ненасыщенности, содержащие поливинилхлорид и трехокись сурьмы. Установлено, что с увеличением числа сшивок горючесть полимерных материалов снижается. [c.55]

    Как правило, не следует пользоваться бытовыми изделиями из пластиката при температурах ниже —20°, так как при этих температурах они становятся жесткими и ломкими. С другой стороны, учитывая недостаточную теплостойкость поливинилхлорида, нежелательно использование изделий из него при температурах выше 50°. Р1з-за горючести при.меняемых пластификаторов поливинилхлоридный пластикат способен гореть, но не сильно и с выделением копоти.  [c.159]

    Смола ПН-1С — полиэфирная смола ПН-1, модифицированная добавками поливинилхлорида и трехокиси сурьмы, понижающими ее горючесть. [c.92]

    Поливинилхлорид ПХВ-1 0,05—0,2 60 — 2,0-15 Низкая горючесть, прочность, водостойкость [c.212]

    Наличие атомов хлора в поливинилхлориде способствует меньшей горючести этого полимера, но лишь в отсутствие пластификаторов. Пластифицированный полимер легко воспламеняется благодаря летучести пластификаторов при повышении температуры. Степень горючести пластифицированных пленок зависит от применяемого пластификатора [861. [c.232]

    Поливинилхлориды (ПВХ) представляют собой высокомолекулярные продукты полимеризации винилхлорида, содержащие до 56,8 % связанного хлора. Это обеспечивает им пониженную горючесть. ПВХ способны пластифицироваться различными пластификаторами, что позволяет получить на их основе как жесткие, так и эластичные материалы. [c. 135]

    Большинство огнестойких тканей состоит из основы и покрытия (пропитки) из слоя термопластов или резиновой композиции. Известен, например, трудновоспламеняемый резинотканевый материал, состоящий из капроновой ткани, пропитанной эпоксидной смолой 89 и с одной стороны покрытой резиновой смесью ИРП-П48. Другой пример — хлориновая ткань, представляющая собой трудносгораемый материал на основе поливинилхлорида. Показатель возгораемости хлориновой ткани равен 0,19, теплота сгорания—17,1 кДж/кг. С трудом загорается баке-лизированная ткань (ткань, пропитанная фенолоформальдегидной смолой) [7, с. 227, 277 11, с. 202]. Прочность и горючесть таких и подобных им материалов определяется свойствами связующего и волокна. Из синтетических волокон ближе всего к трудносгораемым находится найлон. Известны волокна типа найлон с кислородными индексами от 0,23 до 0,34 [117]. [c.98]

    Трикрезилфосфат, являющийся одним из наиболее широко применяемых пластификаторов, придает полимеру значительную огнестойкость. Поэтому его используют для пластификации поливинилхлорида, применяемого для изготовления транспортерных лент для угольных шахт. Кроме того, при применении трикрезилфосфата снижается горючесть нитроцеллюлозы. Более эффектив- [c.333]

    На горючесть наполненных полимерных материалов оказывает влияние не только химическая природа наполнителя, но и его дисперсность, а также прочность сцепления наполнителя и связующего. С увеличением адгезии возрастает прочность материала, что зачастую сопровождается увеличением огнестойкости и стабильности к термоокислению. Например, при введении аэросила в поливинилхлорид температура разложения увеличивается с 580 до 610 °С, а при введении кварцевого песка температура разложения уменьшается до 565 °С [125]. Однако даже в случае удачного подбора наполнителя процесс воспламенения и горения композиционных материалов определяется степенью однородности и изотропности материала, концентрацией негорючих частиц в поверхностных слоях материала.  [c.105]

    Как видно, на горючесть материалов оказывают влияние сгораемые наполнители и различные добавки, обычно используемые в пластмассах, присутствие которых в материале может привести к изменению группы возгораемости. Например, из трудносгораемого поливинилхлорида нередко получают сгораемые материалы при применении горючих пластификаторов или других добавок, используемых для улучшения некоторых эксплуатационных характеристик материала, однако снижающих его огнестойкость. [c.12]

    Среди всех выпускаемых промышленностью полимеров трудносгораемых насчитывается не так уж много. Из полимеров, приведенных на с. 9 —12, только четыре можно отнести к трудносгораемым политетрафторэтилен, поливинилхлорид, фенольные, карб-амидо-формальдегидные смолы. Пониженная горючесть этих и подобных им по горючести полимеров обусловлена либо обильным выделением при деструкции негорючих летучих продуктов в газовую фазу, либо ускоренным протеканием коксования. При этом в твердой фазе протекают процессы отщепления, сшивания, циклизации и другие, способствующие структурированию материала. [c.13]

    Антипирен для полиэтилена, поливинилхлорида, полиэфирных и латексных композиций. Эффективность повышается в сочетании с другими антипиренами. Понижает горючесть материалов и. дымовыделение. Снижает скорость горения термопластов и придает им свойство самозатухания. [c.230]

    Все марки пенопластов на основе полистирола отличаются от аналогичных материалов, получаемых на основе поливинилхлорида, хорошими электрическими свойствами, горючестью, повышенной растворимостью в органических вешествах п несколько повышенными механическими характеристиками. [c.35]

    Все синтетические волокна имеют ряд общих ценных свойств—устойчивость к действию микроорганизмов, малую горючесть, хорошие механические свойства, сравнительно высокую химическую стойкость, а также (кроме волокон из поливинилового спирта) низкую гигроскопичность. Наряду с этим отдельные типы синтетических волокон обладают специфическими свойствами, определяющими наиболее целесообразные области их применения. Так, например, полиамидные волокна, наряду с высокой механической прочностью, наиболее устойчивы к истиранию и к действию многократных деформаций. Полиэфирные волокна отличаются термической стойкостью—выдерживают длительное нагревание при 150° без заметного понижения механической прочности и не слипаются в этих условиях. Наиболее стойки к действию света и к атмосферным воздействиям поли-акрилонитрильные волокна. Для волокон из поливинилхлорида и особенно для волокон из фторполимеров характерна очень высокая устойчивость к действию концентрированных кислот, щелочей и окислителей. Волокна из фторполимеров обладают наиболее высокой химической стойкостью—они вполне устойчивы к действию 100%-ной азотной кислоты, концентрированной перекиси водорода и других агрессивных реагентов. [c.684]

    Пленки из непластифицированного поливинилхлорида считаются невоспламеняющимися Поэтому горючесть пластифицированной поливинилхлоридной пленки зависит исключительно от применяемого пластификатора.  [c.240]

    В основном для переработки поливинилхлорида в качестве пластификаторов применяют сложные или простые эфиры. Таким образом, наиболее часто применяемыми пластификаторами являются соединения, содержащие углерод, водород и кислород, температура воспламенения этих соединений выше 130 °С, в большинстве даже выше 170 °С, а температура горения их, как правило, лишь на 20—40 °С выше температуры воспламенения. В настоящее время лишь небольшое количество пластификаторов, применяемых в производственном масштабе, содержат в своем составе также фосфор или хлор (бром), которые уменьшают горючесть. [c.240]

    Другим классом вспомогательных материалов для каучука являются пигменты и красители, окислы металлов (окиси титана, железа, хрома и др.), нлн соединения кадмия и органические красители материалы. снижающие горючесть каучуков (хлорированный каучук, поливинилхлорид, хлорированные алифатические и ароматические углеводороды или фосфорсодержащие соединения) вещества, способствующие склеиванию, для соединения поверхностей резина — металл, или резина — ткань (полиизоцианаты, резорцино-формальдегидная смола, полимеры, содержащие винилпиридин).  [c.518]

    Смола ПН-1С — полиэфирная смола ПН-1, модифицированная. ао-бавками поливинилхлорида и трехокиси сурьмы, понижающими ее горючесть. Основное назначение смол марок ПН — изготовление стеклопластиков. [c.750]

    Политетрафторэтилен (фторопласт) Полиэтиленвинилацетат Поливинилхлорид (смола) Поливинилхлоридный пластикат Поливинилхлоридный пластикат пониженной горючести Полиэтилен [c.147]

    С, Сраал —57 С, плотн. жидк. 1,45, г/см ) . триоксидифторид ОзРг (С д —189 С) и др. Окисляют воду.-Термически неустойчивы. Получ. взаимод. элементов в. электрич. разряде или под действием Уф излучения р-ция Гг с водным р-ром щелочи. Перспективные окислители или добавки к окислителям ракетного топлива ПДК. 0,1 мг/м . КИСЛОРОДНЫЙ ИНДЕКС, наименьшая объемная доля Ог в его смеси с N2, при к-рой еще возможно свечеобразное горение полимерных материалов в условиях спец. испытаний. Использ. для контроля горючести пластмасс и при разработке полимерных материалов пониж. горючести. К. и. жесткого пенополиуретана, напр., составляет 15,3, полиэтилена 17,4, древесины 21, поливинилхлорида 40, политетрафторэтилена 95%. [c.256]

    Поливинилхлорид обладает щ к-рой огнестойкостью благодаря наличию в ого составе хлора поэтому редко возникает потребность в снии ении горючести жесткого поливинилхлорида. Нек-рые пластификаторы увеличивают его горючесть. На 100 мае. ч. полимера вводят (мае. ч.) 30—40 трикрезилфосфата, 40—45 хлорированного парафина (с 52—35% хлора) и 10 ЗЬзОд. Борат цинка вводят в поливинилхлорид в количестве от 4 до 25%. [c.96]

    Одним из недостатков ненасыщенных полиэфиров типа полиэфир-малеинатов является их горючесть. Для снижения горючести применяют специфические добавки (окись сурьмы, хлор- и бромсодержащие парафины, поливинилхлорид, фосфорорганическце соединения) или вводят в цепь полиэфира атомы галогена и фосфора, используя в реакции поликонденсации соответствующие мономеры, например хлорэндиковый ангидрид  [c. 233]

    Таким образом, продукты переработки хлорпроизводных алкилароматических углеводородов приобрели в последние годы важное значение. Они стали доступными лишь в последнее время благодаря разработке новых высокоэффективных способов хлорирования алкилароматических углеводородов, обеспечивающих получение хлорпроизводных высокого качества и с достаточно высокими выходами. В настоящее время отмечается тенденция непрерывного роста производства хлорсодержащих алкилароматических углеводородов. Этому способствовали, с одаой стороны, непрерывное увеличение в мире производственных мощностей по переработке нефти и производству хлора, с другой,-возрастающий спрос современных отраслей промышленности и техники на полимерные материалы, сочетающие термостойкость, повьппенную механическую прочность и пониженную горючесть. Хотя масштаб производства этих материалов еще мал, особенно по сравнению с производством таких полимеров, как поливинилхлорид и полиэтилен, тем не менее именно эти материалы обеспечивают в настоящее время технический прогресс важнейших отраслей современной техники.  [c.12]

    Поливинилхлорид находит широкое применение в различных отраслях промышленности благодаря своей низкой горючести, которая является следствием присутствия в его структуре атомов хлора. Однако дегидрохлорирование начинается при относительно низких температурах, и уже при 190 °С происходит выделение хлористого водорода. Булей [14, 15] показал, что быстрое и полное выделение хлористого водорода происходит при температурах выше 300 °С. Он вывел математическую модель, позволяющую количественно определить степень дегидрохлорирования при данной температуре  [c.328]

    Общим значительным недостатком ненасыщенных полиэфиров является их горючесть. Снизить горючесть можно введением в них специфических неорганических или органических добавок (трехоки-си сурьмы, хлорсодержащих парафинов, поливинилхлорида, фосфа-крилатов и др.). Применяют также способ введения в цепь полиэфира атомов галогена и фосфора путем использования в реакции поликонденсации соответствующих компонентов тетрахлорфтале-вого и гексахлорэндометиленфталевого (хлорэндикового) ангидридов, дихлоргидрина пентаэритрита и др.  [c.268]

    К числу органическ 1Х добавок, понижающих горючесть полиэфирных смол, относятся некоторые хлор- и фосфорсодержащие низкомолекулярные соединения (хлорпарафины, трибутил-, трифенил- и трикрезилфосфат, трихлорэтилфосфит, трихлорэтилфосфат и т. д.) и полимеры (поливинилхлорид, сополимеры винилхлорида, перхлорвиниловая смола, фторсодержащие полимеры и др.). Ис- [c.10]

    Пеноматерпалы на основе поливинилхлорида характеризуются легкостью, химической стойкостью, ограниченной горючестью при-сравнительно, низкой стоимости и наличии доступного сырья. Это [c.186]

    К числу органических добавок, понижающих горючесть полиэфирных смол, относятся некоторые хлор- и фосфорсодержащие низкомолекулярные соединения (хлорпарафины, трибутил-, трифенил- и трикрезилфосфат, трихлорэтилфосфит, трихлорэтилфосфат и т. д.) и полимеры (поливинилхлорид, сополимеры винилхлорида, перхлорвиниловая смола, фторсодержащие полимеры и др.). Использование этих соединений (в количестве до 20%) повышает огнестойкость смол, но в то же время снижает механическую прочность, теплостойкость и химическую стойкость отвержденных продуктов. Некоторые низкомолекулярные добавки постепенно выпотевают из смол, вследствие чего снижается их огнестойкость. Отдельные фосфорорганические соединения значительно замедляют гелеобразование и отверждение смол. Обычно галоген- или фосфорсодержащие антипирены применяют в сочетании с соединениями сурьмы. При этом проявляется взаимно усиливающее (синергическое) действие этих добавок. [c.115]

    Представляет интерес тот факт, что в ряду галогенсодержащих групп энергия когезии уменьшается при переходе от Вг к С1 и от С1 к Р, что соответствует изменению горючести в этом ряду. Так, известно, что присутствие брома в полимере более эффективно содействует уменьшению горючести, чем такое же количество хлора или фтора [48]. Аналогичные сопоставления можно провести между энергиями когезии и коксовыми числами полимеров. Из этих сравнений следует, что при уменьшении содержания метиленовых групп или при введении вместо них ароматических, амидных, аминных, гидроксильных, сложноэфирных или галогенсодержащих групп коксовые числа увеличиваются. Например, коксовое число поливинилхлорида 22,0, карбамидного полимера 30,0, сополимера винилхлорида и винилиденхлорида 31,0, поли-л1-фениленизофталамида 40,0, а 4-аминофенолоформ-альдегидного полимера 53,0, поли-п-фенилена 85,0 [61, с. 273—275]. [c.57]

    Накопленный экспериментальный материал по снижению горючести полимеров свидетельствует о том, что наиболее эффективными и практически универсальными антипиренами являются фосфор- и галогенсодержащие соединения. В частности, галогенсодержащие антипирены наиболее эффективны как ингибиторы горения в поверхностной и предпламен-ной зонах, кроме того, они служат источником негорючих летучих продуктов. Разлагаясь, эти вещества выделяют галогенсодержащие частицы, взаимодействующие с такими активными радикалами, как НО , Н , 0 , R0 . Обычно галогенсодержащие антипирены разрушаются при сравнительно низких температурах с образованием галогенводородов, галогенов и реже сложных соединений. Например, поливинилхлорид, который часто применяют как антипирен или как трудносгораемый полимер, теряет в условиях пиролиза практически весь хлор при температурах ниже 300°С [32]. На воздухе дегидрохлорирование происходит быстрее. Ему сопутствует термоокисление, термический гидролиз и структурирование. Указанные процессы протекают на первых стадиях горения в зоне пиролиза и в поверхностных слоях полимера. Образование галогенрадикала и затем галогенводорода может происходить по схемам, которые подробно рассмотрены в ряде источников [79, с. 224, 225 80, с. 111—113]. В частности, указывают на активирующее влияние полиеновых группировок в свободнорадикальном элиминировании НС1, что, возможно, сказывается на развитие процессов деструкции в зоне пиролиза. Считают [81], что процесс дегидрохлорирования ПВХ следует описывать двумя кинетическими параметрами ki и кщ и соответственно V и um. i и Vie — константа скорости и скорость реакции образования единичных двойных связей по закону случая, и uin — константа скорости и скорость роста по-лисопряженных систем за счет активации дегидрохлорирования связей, смежных с двойной связью. Тогда [c.59]

    Антипирены для каучуков (хлоркаучуки и др. ), полиэтилена, полистирола, поливинилхлорида, полиметилметакрилата, полиамидов, целлюлозных волокон и тканей, огнестоЙ1 их красок из перхлорвиниловых смол, полиэфирных смол, полиуретанов, латексных изделий. Уменьшают горючесть полимеров и повышают их теплостойкость. [c.226]

    Данные, приведенные в табл. 6, подтверждают вывод о высокой горючести большинства типичных пленкообразователей. Действительно, из наиболее распространенных пленкообразователей лишь фенолоформ-альдегиды и поливинилхлорид, а также отчасти полиэпоксиды имеют КИ> 27 и их согласно классификации, приведенной в работе [44, с. 29], можно отнести к трудногорючим материалам. Притом такое [c.45]

    Особенность горения поливинилхлорида заключается в том, что несмотря на высокий КИ (40-49 %), ПВХ в пламени устойчиво горит на воздухе, причем до 350 °С основным и практически единственным продуктом термической деструкции ПВХ является негорючий хлороводо-род [40, с 50]. Небольшую часть летучих составляет также водород и бензол. Хотя при более высоких температурах (выше 400 «С) деструктивные процессы интенсифицируются, происходят разрывы основных цепей и, следовательно, возрастает выход горючих продуктов (алкановых, алкеновых и ароматических углеводородов), хлороводород все равно остается основным летучим продуктом пиролиза. Это, а также высокая коксообразующая способность ПВХ (коксовое число при 850 °С достигает 16 %) и обусловливают пониженную горючесть ПВХ. [c.50]

    Влиянию пластификаторов на горючесть покрытий посвящено значительно большее число работ. Наиболее подробно исследованы материалы на основе поливинилхлорида. Как уже указывалось, ПВХ в лакокрасочной технологии используется в большинстве случаев в пласти-фшщрованном виде, а пластификация резко повышает его горючесть. Так, при введении 60-90 ч. диоктилфталата на 100 ч. ПВХ его КИ снижается с 49 до 19—22 %. Применение фосфорсодержащих пластификаторов (триоктил-, триизодецил-, трикрезилфосфатов) также повышает горючесть ПВХ, хотя и не столь резко при введении 80 ч. названных пластификаторов на 100 ч. ПВХ его КИ составляет соответственно 24,6 25,1 и 29,8 %. Наименьшее снижение горючести ПВХ достигается при использовании ароматических фосфатов, у которых, правда, и пластифицирующая способность самая низкая. Все это следует учитывать при составлении рецептур огнезащищенных лакокрасочных материалов на основе ПВХ и подбирать компоненты и их соотнощение таким образом, чтобы достичь оптимальных свойств покрытия по всем требуемым параметрам. [c.81]

    Названные и другие низко- и высокомолекулярные антипирены аддитивного типа могут весьма существенно снижать горючесть и поли эфирных связующих общего назначения. Среди галогенсодержащих добавок рекомендуют бромированные дифенилоксиды, пентабром этил- и гексабромбензол, гексахлорбутадиен, гексахлорциклогексан хлорпарафины и хлорполиэтилен, поливинилхлорид, аддукты гексахлор-циклопентадиена и др. Эти антипирены, и прежде всего хлорпарафины обычно используют в комбинации с оксидом сурьмы(1П) (см. табл.11) [c.103]

    Изменением состава пластифицированных поливинилхлоридов можно получить обширную гамму материалов с разными свойствами. В зависимости от рода применяемых пластификаторов можно получить пластикаты, различаюхциеся диэлектрическими свойствами, морозостойкостью, горючестью и некоторыми другими показателями. [c.189]

    Три-(2,3-дибромпронил)-фосфат (68,7% Вг 4,4% Р) используется не только как пластификатор, сильно снижающий горючесть, но и как вещество, повышающее коэффициент преломления (п=1,568, плотность 2,25). По данным Крауса этот светостойкий, нерастворимый в бензине пластификатор хуже растворяет нитрат целлюлозы, чем трихлорэтилфосфат. Однако он лучше предупреждает старение, чем хлорзамещенные фосфаты, но морозостойкость нленок достигает лишь — 7° С. По име-Ьэщимся данным атмосферостойкость нитролаков, содержащих 50% бро-мированного эфира, в значительной мере зависит от выбора модифицирующих смол. В сложные эфиры целлюлозы (за исключением нитрата целлюлозы), полиэтилен и поливинилхлорид достаточно ввести 5% броми-рованного эфира, чтобы сильно снизить воспламеняемость материала. Для полиметакрилата этот эффект достигается при 20%-ном содержании. Такое же количество рекомендуется для снижения воспламеняемости стеклопластиков на основе полиэфиро-стирольных сополимеров [c.422]

    Из литературы известно несколько способов снижения горючести ненасыщенных полиэфиров. Наиболее простым методом является введение в них специфических неорганических или органических добавок (трехокиси сурьмы, хлорсодержащих парафинов, поливинилхлорида, некоторых фосфорорганических соединений [122] и др.). Сложнее метод введения в цепь полиэфира атомов галогена и фосфора путем использования в реакции поликонденсации соответствующих компонентов тетра-хлорфталевого и гексахлорэндометиленфталевого (хлорэндикового) ангидридов [123—125], дихлоргидрина пентаэритрита [126—129] и др. Свойства отвержденных полиэфирмалеинатов видны из табл. 155. [c.753]

Пожаробезопасность полимерных материалов в рекламных технологиях

Кварцвиниловая (ПВХ) плитка — Центр Коммерческих Покрытий

Кварцвиниловая плитка для пола: советы, отзывы и рекомендации по выбору

Кварцвиниловое покрытие – прочное и устойчивое покрытие для пола, которое еще совсем недавно применялось преимущественно для отделки промышленных помещений. Сегодня же кварцвиниловая плитка для пола нередко используется и для обустройства квартир. Рассмотрим, что представляет собой этот материал, какие преимущества и недостатки имеет, а также возможные варианты отделки.

Кварцвиниловая плитка является одним из лучших вариантов для отделки пола, благодаря универсальности монтажа, высокому качеству материала и большому выбору дизайнерских решений

 Кварц виниловая плитка для пола: технология производства

Кварцевый песок – основной компонент, который составляет большую часть плитки (в зависимости от особенностей модели, от 60 до 80 %). Остальное – это различные примеси, которые добавляются с целью получения тех или иных дополнительных характеристик и свойств получаемого в итоге продукта.

Отличием замкового типа кварц вниловой плитки от клеевого является меньшее требование к ровности основания

Так, основные характеристик плитки ─ прочность, устойчивость к воздействию огня и воды, присутствуют именно за счет кварцевого песка, в то время как всевозможные пластификаторы, стабилизаторы и пигменты, в сочетании с винилом, служат лишь дополнением. Пластификаторы обеспечивают определенную гибкость материала, что позволяет облегчить процесс монтажа.

Защиту от воздействия света и повышенных температур обеспечивают стабилизаторы, а вот всевозможные расцветки доступны за счет добавления пигментов. При этом, использование специальных добавок позволяет даже создавать имитации каких-либо текстур.

Для верхнего слоя плитки производители используют различные варианты составов, например, слой полиуретана или металлизированную политуру, чтобы одновременно получить и эстетичный внешний вид, и высокую устойчивость покрытия к всевозможным воздействиям.

Кварцвиниловая плитка состоит из нескольких слоев, обеспечивающих материалу высокий уровень износостойкости, красивый внешний вид и должный уровень шумоизоляции

 Кварц виниловая плитка состоит из 6 слоев. Рассмотрим каждый из них, начиная с нижнего:

• слой ПВХ, который служит основанием, и, с одной стороны служит для повышения устойчивости плитки к воздействиям, а с другой, делает возможным сцепление материала с полом, чтобы фиксация на клей была эффективной;
• стекловолокно, которое выполняет роль армирования;
• кварц винил, который является основным слоем и придает изделию необходимую прочность;
• слой декоративного материала, который определяет фактуру и цвет плитки;
• тонкий прозрачный слой, служащий для защиты рисунка от выцветания в результате воздействия прямых солнечных лучей;
• слой полиуретана, обеспечивающий устойчивость к воздействию химикатов и продлевающий срок службы покрытия.

 Замковая кварцвиниловая плитка универсальна по способу монтажа и не требует укладки подложки

 Такая довольно сложная технология производства винил кварцевой плитки позволяет получить в итоге прочный и надежный материал, устойчивый к всевозможным воздействиям.

Преимущества и недостатки кварц винилового пола в квартире

Особые характеристики этого материала стали причиной того, что преимущества и недостатки такого решения также весьма необычны. Для того чтобы избежать неприятных неожиданностей, стоит ознакомиться со всеми плюсами и минусами до того, как приобретать плитку.

В первую очередь стоит отметить, что эксплуатация в бытовых условиях практически не способна привести к износу плитки. Более того, этот материал способен выдерживать огромную проходимость, включая не только людей, но и машин. Так что в обычной комнате сноса у такого покрытия не будет вовсе, а если все-таки один из элементов будет поврежден, его легко заменить. Для этого не потребуется демонтировать весь пол, привлекать специалистов или приобретать какие-либо специальные инструменты.Клеевая кварцвиниловая плитка является одним из лучших решений для напольного покрытия, благодаря наличию множеств положительных свойств, среди которых можно выделить влагостойкость

 Другое важное преимущество – устойчивость к повышенной влажности воздуха и прямому воздействию влаги. Специалисты оценивают этот материал как устойчивый к воде на 100%, что немаловажно в случае укладки на кухне или в ванной. А вот что касается пожаробезопасности, то кварцевый песок, который является основным составляющим компонентом плитки, не поддерживает горение и не выделяет никаких опасных для здоровья веществ.

Еще одно достоинство, которое оценят жильцы многоквартирных домов – уровень шумоизоляции, который обеспечивает кварц виниловое напольное покрытие. Его способность поглощать звуки мощностью до 19 Дб позволяет создать максимально комфортные условия проживания.

Выбор кварц винилового покрытия также порадует покупателей обилием цветовых и фактурных решений. Используя каталоги и фото, цвет кварц виниловой плитки можно подобрать, исходя из дизайна интерьера именно вашей квартиры. Кроме того, монтаж осуществляется достаточно просто, а стоимость материала невысока, несмотря на массу положительны аспектов и длительный срок эксплуатации.

Кварцвиниловая плитка имеет достаточный уровень износостойкости, что позволяет использовать ее для помещений с высокой проходимостью

Есть у кварц винила и недостатки, с которыми лучше всего ознакомиться заранее. Так, укладка такого покрытия требует тщательной подготовки поверхности, и проведения всех необходимых мер для выравнивания основания. Обязательно должны быть проложены слои гидро- и теплоизоляционных материалов, чтобы пол был теплым и поглощал еще больше шума.

Полезный совет! Лучший вариант для выравнивания пола – заливка стяжки. Это занимает много времени, поскольку полное высыхание состава происходит в течение нескольких недель, однако, такая процедура существенно продлит срок эксплуатации покрытия.

Как выбрать и купить кварцвиниловую плитку высокого качества

Выбор кварцвиниловой плитки для пола должен осуществляться с учетом нескольких основных параметров: размера, толщины, фирмы производителя, уровня износостойкости и цветового оформления. При этом размеры плитки могут существенно колебаться, а толщина составлять от 1,6 до 3,2 мм.

Широкий выбор цветовой гаммы кварцвиниловой плитки позволяет использовать ее для создания интерьера в любом стилевом направлении

Конечно, фирм, которые предлагают свою продукцию на современном рынке, огромное количество. Но некоторые из них пользуются большей популярностью, чем остальные. Например, широко известны такие производители, как Art Tile, Armstrong, Polyfloor и Upofloor.

Наиболее популярный размер кварцевой плитки – квадраты со сторонами 30 или 60 см. С такими элементами проще всего работать, однако покрытие получается довольно простым, без каких-либо сложных рисунков и узоров. Для тех же, кто хочет создать необычный интерьер с использованием этого материала, производители предлагают прямоугольную или треугольную плитку, при помощи которой можно создать куда более интересные рисунки.

Интересно! При желании, можно разрезать плитку на криволинейные элементы. Этот процесс должен осуществляться только на фабрике, поскольку требует применения метода водяной резки. Конечно, стоимость такого покрытия будет существенно выше, однако на фото кварц винилового покрытия можно увидеть как красиво может выглядеть эксклюзивное покрытие, изготовленное таким методом.

На строительном рынке можно встретить свободнолежащий тип кварцвиниловой плитки, который не требует клеевого состава для монтажа

Как выбрать кварц виниловую плитку для квартиры подходящей толщины

Кварцвиниловое напольное покрытие может иметь различную толщину, которая обычно не превышает 3,2 мм. В этом случае материал причисляют к самому высокому классу износостойкости – 43-ему. Для обычных квартир этого обычно бывает слишком много, поскольку в жилых помещениях материал не подвергается тем нагрузкам, на которые рассчитан. Вполне достаточно будет использования материала 23-43 класса износостойкости, что характерно для плитки, толщина которой колеблется в пределах 2-2,5 мм.

Важно! Толщина каждого элемента определяет общий вес всего покрытия, который обычно и так является немалым. Так что укладывать элементы чрезмерно большой толщины – это еще и создавать дополнительную нагрузку на поверхность.

Допустимо использование и более тонкой плитки, однако, в этом случае необходимо заранее убедиться, что в помещении будет невысокая проходимость, и напольное покрытие не будет подвергать ударам и другим воздействиям, способным его повредить.

Для того, чтобы качественно положить клеевую кварц виниловую плитку, основание должно быть гладким и ровным

Существует и классификация, призванная указать на подверженность плитки к истиранию, в результате постоянного воздействия. В этом случае существует несколько категорий, лучшей из которых признана «Т». Именно этот вид плитки чаще всего и можно встретить на отечественном рынке. Среди характеристик этого вида стоит отметить высокую устойчивость не только к механическому воздействию, но также и к химически активным веществам – кислотам и щелочам.

Немалую роль играют и показатели горючести и дымообразующей способности материала. В этом случае лучше всего отдать предпочтение продукции, которая имеет следующую маркировку – Г2 (показатель огнеупорности) и Д2 (уровень дымообразования). Для бытовых условий это идеальный вариант, так как приобретение материала с более низкими показателями считается просто нецелесообразным.

Что же касается внешнего вида, то здесь все зависит исключительно от индивидуальных предпочтений хозяев, а также интерьера помещения. Можно отдать предпочтение материалу, имитирующему природные текстуры или же выбрать вариант с рисунком.

Для отделки пола в помещении с серьезными нагрузками используется замковая плитка с укладкой на клей

Особенности монтажа кварц винилового ламината

Существует два способа укладки кварц винилового напольного покрытия: клеевой и замочный. В первом случае элементы фиксируются при помощи специального клеевого состава, а во втором применяется замковое соединение. Многие пользователи утверждают, что второй способ предпочтительнее, так как не только существенно упрощает процедуру монтажа, но и позволяет безболезненно демонтировать кварцвиниловую плитку с замковым соединением в случае необходимости.

Замковая кварц виниловая плитка удобна в монтаже и не требует навыков работы

Процедура укладки осуществляется согласно следующему алгоритму:

1. Подготовительные работы, включающие в себя демонтаж старого покрытия и выравнивание основания. Также необходимо зашпаклевать все трещины и щели или же можно просто сделать новую стяжку.
2. После этого переходят непосредственно к укладке плитки, которая начинается с разметки. Изначально нужно отметить начальную точку и линии укладки элементов.
3. Затем остается лишь нанести клеевой состав на поверхность пола и уложить элементы плитки, тщательно несколько раз пройдясь сверху валиком, чтобы разгладить покрытие. Обрезка угловых и крайних элементов осуществляется непосредственно перед их укладкой, чтобы избежать несоответствия.

Важно! Все излишки клея должны быть обязательно удалены до того момента как произойдет высыхания состава. Иначе внешний вид пола может быть испорчен.

Перед укладкой плитки, основание необходимо очистить и высушить

Кроме этого, специалисты рекомендуют соблюсти максимально комфортные условия для укладки этого материала, среди которых сухость основания (не более 5-6% влажности). Укладывать плитку на поверхность с клеевым составом стоит не сразу, а лишь выждав несколько минут. Также стоит обратить внимание на рекомендации, которые предоставляет сам производитель, поскольку обычно предлагающаяся к материалу инструкция содержит все нюансы, необходимые для качественной укладки и дальнейшей эксплуатации.

Секреты монтажа и дальнейшего ухода за покрытием: советы специалистов

Помимо основных правил укладки, которые обязательно должны быть соблюдены в процессе работы, профессионалы рекомендуют обратить внимание на некоторые не столь очевидные, но от этого не менее важные аспекты:

• идеальное время для подсыхания клеевого состава на поверхности перед укладкой плитки – 30-40 минут;
• если напольное покрытие предполагает наличие рисунка, начинать укладку всегда нужно от центра комнаты. Если плитка однотонная, то начать можно и от двери;
• если в процессе укладки на пути возникают какие-либо препятствия, которые нужно обойти, например, лестница или колонна, то обрезать плитку до нужного размера можно при помощи обычного ножа;
  

  Самоклеящаяся виниловая плитка удобна в монтаже, но срок такого покрытия не слишком долгий

  • все фигурные отверстия в кварц виниловой плитки делаются при помощи специального лекала, которое должно быть подготовлено заранее;
  • не рекомендуется переходить к укладке плитки сразу же после ее приобретения Лучше выждать как минимум 48 часов, чтобы материал смог адаптироваться к тем условиям, которые есть в этом помещении. При этом вынимать плитку из упаковки не следует;
  • если планируется самостоятельная укладка, то лучше всего заранее подготовить все необходимые для работы инструменты, среди которых: острый нож, простой карандаш, зубчатый шпатель для нанесения клея, угольник и специальный валик, который позволит устранить пузырьки воздуха из-под плитки;
  • считается, что бетонное основание – плохая основа для укладки кварц виниловой плитки. Это связано с возможными сложностями в дальнейшем, если потребуется демонтаж или замена отдельных элементов;
  • поскольку материал не склонен к расширению в результате повышения влажности, нет никакой необходимости оставлять зазоры между элементами или отступы от стены.
    

    Ассортимент размерного ряда кварц виниловой плитки довольно широкий, что позволяет использовать материал для отделки любого помещения

    
    Важно! Особого внимания требует укладка покрытия в том случае, если предусмотрена система подогрева полов. В этом случае ее необходимо включить как минимум за 10 дней, чтобы дать полу прогреться. В процессе работы с клеем стоит держать температуру около 18 градусов. Её же необходимо сохранять еще хотя бы трое суток после укладки. После этого подогрев можно отключить до того момента как в нем появится реальная необходимость.

    Кварцвиниловая плитка: отзывы. Вся правда об использовании материала

    В процессе рассмотрения информации о том, что такое кварц виниловая плитка и каковы преимущества ее эксплуатации, приходится сталкиваться с обилием противоречивых мнений касательно этого материала. Кто-то в восторге восхваляет простоту и удобство использования этого покрытия, а кто-то указывает на недостатки. Рассмотрим, какие же мнения существуют, и на что стоит обратить внимание, перед тем как сделать выбор.

    «Плитку положили около года назад, так что успели оценить ее на протяжении всех сезонов: и летом, и зимой. Летом, конечно, вообще никаких проблем не возникало, а вот когда наступили холода, босиком точно ходить не хотелось. Но в принципе это вполне решаемо наличием теплых носков или тапок».

    Маргарита Тюменцева, г.Москва

    Благодаря тому что клей для кварцвиниловой плитки имеет влагостойкие свойства, создается дополнительный гидроизоляционный слой под покрытием

    
    «Когда делал ремонт, купил для стен ванной ПВХ плитку, а для пола кварц винил, так как прочитал, что он лучше всего противостоит воздействию воды. И это ̶ правда, потому что несколько лет прошло, и никаких повреждений нет».

    Олег Лазанов, г.Ярославль

    «Меня длительное время от подобного приобретения останавливала только технология монтажа, так как замковые соединения редко бывают качественными, и по возможности стараюсь от них отказаться, а возиться с клеем было неохота. Поэтому тянул смену напольного покрытия как мог. В итоге лень победила, и все-таки положил кварц виниловую плитку на замках. Пока проблем нет, но прошло всего 8 месяцев, так что посмотрим».

    Вадим Сацкий, г.Воронеж

    «Впервые познакомились с этим материалом у друзей. У них в ванной была наклеена самоклеющаяся виниловая плитка для стен. Цена, которую нам озвучили, нам понравилась. Вот только жена на каком-то форуме вычитала, что кварц виниловая плитка для пола вредна для здоровья. Конечно, никаких реальных подтверждений этому нет, но на всякий случай от идеи мы все-таки решили отказаться».

    Руслан Черворуков, г.Белгород

    Стоимость клеевой кварцвиниловой плитки ниже чем на остальные виды данного материала

    Как видно из отзывов, кварцвиниловая плитка приходится по вкусу далеко не каждому хозяину. Кто-то считает ее недостаточно теплой и уютной для использования в квартире. Ну а кого-то привлекает ее устойчивость и длительный эксплуатационный срок. В любом случае решение остается за хозяином, и рассмотрев все технические аспекты такого решения, а также почитав о кварц виниловом ламинате отзывы, можно прийти к тому или иному выводу о целесообразности его использования.

    Как ухаживать за кварц виниловой плиткой

    Простота ухода – одно из основных преимуществ этого материала, так что для уборки можно использовать любые доступные средства: веник, пылесос, вода, любые средства бытовой химии. Более того, серьезные загрязнения легко можно устранить при помощи жесткой губки, которая не повредит целостности покрытия, но при этом удалит любые сложные пятна.

    В случае повреждения одного из элементов покрытия, его можно легко отремонтировать, заменив отдельную плитку новой

    После знакомства со всеми характеристиками и отзывами, кварц виниловая плитка для пола может оставить неоднозначное впечатление о том, насколько удачным можно назвать такое решение. Но практика показывает, что этот вариант достоин рассмотрения наравне с другими, в особенности, если предстоит отделка помещений с высокой проходимостью и серьезными нагрузками на пол.

    
    Ниже представлены некоторые варианты дизайнерских решений с использованием ПВХ-плитки ART VINIL от Tarkett:

Статья предоставлена порталом Remoo.Ru – Строительство, Ремонт, Благоустройство загородного дома

Горит ли натяжной потолок — горючесть поверхности и пожаробезопасность

Многих граждан, решивших установить в своём жилище, интересует уровень безопасности готового изделия. И не последнее место в интересе граждан занимает вопрос: «Горит ли натяжной потолок?».

Достоинства

Натяжные полотна обладают огромным перечнем различных достоинств. В числе многих преимуществ значатся такие особенности материала:

1. Стоимость. По этому показателю эластичные ткани являются наиболее оптимальным решением для отделки верха комнат.
2. Широкий выбор различных оттенков и цветов. Это позволяет придать интерьеру помещения желанной оригинальности и колорита.
3. Возможность использования глянцевых фактур. Глянцевая фактура способствует зрительному увеличению внутреннего пространства помещения. Этот фактор является очень важным для многих владельцев квартир и домов.
4. Не пропускают сквозь себя накопившуюся влагу от различных внешних источников

   (например, от соседей сверху при затоплении). Влагонепроницаемость натяжных потолков, наряду с их пожаробезопасностью, является качеством, создающим определённый уровень защиты для мебели, находящейся в комнате, и напольному покрытию (например, паркету, постеленному на полу). Полотна, натянутые в верхней части комнаты, способны выдержать нагрузку, равную ста литров жидкости находящейся на одном квадратном метре.

5. Простота ухода. В случае, если потолочное покрытие испачкается для его очистки достаточно будет воспользоваться мягкой тканью либо мочалкой и обычным средством для мытья.
6. Простота ремонта. Если случилось, что на поверхности ткани образуется небольшая дырка или трещина, её можно легко устранить методом заклеивания.
7. Материал, использующийся с целью создания натяжных потолков, обладает мизерным процентом горючести. Полотна не воспламеняются при беглом соприкосновении с открытыми очагами пламени. И поддадутся пагубному влиянию пламени (станут медленно плавиться) лишь в случае длительного контакта с открытым огнём. В случае прерывания контакта ткани ПВХ с огнём, материал вскоре потухнет сам. Поэтому, навесные покрытия обладают высочайшими показателями пожаробезопасности.
8. Контактируя с огнём плёнка, использованная для отделки потолочной поверхности, не выделяет дым и токсичные газы в воздушное пространство.

Вероятность воспламенения разных видов натяжной поверхности потолка

Выбирая один из видов натяжных полотен, необходимых для улучшения интерьера комнаты, многих граждан интересует вопрос: «Горит ли какой-либо из типов таких потолков?». Чтобы получить ответ на поставленный вопрос потребуется изучить некоторые особенности плёнки ПВХи тканевых материалов.

Полотна из ткани

Заводы-изготовители, при производстве полотен из ткани, поддают используемый материал некоторым видам обработки. Одним из типов обработки является пропитывание полотен особым составом. Такая обработка позволяет пропитанному составом материалу не поддерживать горение. Поэтому, у натяжных потолков из ткани отсутствует такое качество как горючесть.

Однако, это вовсе не значит, что тканевые полотна можно хранить возле источников открытого пламени, поджигать их либо нагревать какими-либо приборами. Тканевый материал, под воздействием сильных источников тепла, не воспламениться, но оплавится или обуглится. Компоненты пропитки защищают материал лишь от воспламенения.

Вывод: ткань, натянутая даже вблизи камина гореть не станет, но разрушится, если сильно разогреется под воздействием открытого пламени.

Плёнка-ПВХ

Этот материал отделки потолков значительно хуже переносит влияния внешних источников, чем ткань. Поэтому, минимальный урон, который может нанести плёнке пламя — это расплавление. А если огонь будет воздействовать на плёнку продолжительное время, то материал загорится. Однако, если от плёнки ПВХ отстранить очаги огня, тогда горение исчезнет.

Подводя итоги, следует заметить, что установленные в доме натяжные потолки не будут гореть, даже если они расположены вблизи опасных мест (дымохода, камина). Однако, они могут воспламениться, если их целенаправленно и длительное время подвергать воздействию мощных нагревательных приборов (утюг) или открытого пламени (например от зажигалки).

Видео по теме

Пластиковые двери ПВХ от производителя

Компания VAN-OKNA. RU уже не первый год предлагает своим клиентам услуги на рынке металлопластиковых изделий, одним из которых являются пластиковые двери. Отличительными особенностями входных пластиковых дверей от нашей компании являются:

• широкое разнообразие модельного ряда;
• доступные цены от производителя;
• прекрасное качество;
• ультрасовременные технические характеристики.

Любая дверь пвх входная, выбранная у нас, имеет прекрасные эксплуатационные показатели, и потому с легкостью сможет удовлетворить даже самого требовательного покупателя. Кроме того, мы отвечаем за качество входных пластиковых дверей, так как при их производстве используются высококачественные материалы. Отдельного внимания заслуживает профиль от компании KBE или NOVOTEX на выбор покупателя, который прекрасно зарекомендовав себя на потребительском рынке.

Большинство людей, которые находятся перед выбором входных дверей, и задумываются о том, чтобы купить пластиковую входную дверь, сомневаются в выборе, так как бытует мнение что технология хорошо только для окон. Мы счастливы развеять этот миф. Более того, хотим отметить, что при производстве дверей мы используем стеклопакеты собственного производства в широко ассортименте, обладающие энергосберегающими и тонировочными свойствами, которые не запотевают и прекрасно выдерживают температурные перепады.

Отдельно стоит остановиться на используемой фурнитуре от компании ELEMENTIS. Она прекрасно зарекомендовала себя не только на нашем, но и на европейском рынке. Таким образом, с нашими дверями вам гарантированно совершенство в деталях. Именно комплексный подход позволяет нам производить изготовление пластиковых дверей на высоком уровне и с учетом всех потребностей современного, требовательного покупателя.

Дизайн

Как известно, огромное внимание при покупке чего-либо для дома и при непосредственном оформлении дома сегодня уделяется дизайну. Мы учли это, и потому предлагаем своим покупателям производство дверей из пвх профиля, на которые по новейшей технологии можно нанести любую текстуру либо цвет с использованием метода аквапринт. Метод позволяет наносить высококачественные рисунки на усмотрение покупателя, создавая самые невероятные эффекты. При этом процесс занимает совсем немного времени, и почти не отражается на времени изготовления дверей.

Основные преимущества, которыми обладают пластиковые двери пвх

Итак, давайте остановимся подробнее на тех преимуществах, которыми обладают пластиковые двери ПВХ.
Надежность долговечность гарантируются за счет используемых высококачественных материалов и особой технологии производства. Вы можете быть уверены, что такие двери прослужат вам долгие годы, не требуя замены, так как материалы имеют высокую степень устойчивости к внешним влияниям, а также очень долговечны.
Мы серьезно подходим к изготовлению пластиковых дверей, и делаем все возможное для того, чтобы их эксплуатационные характеристики прекрасно вписывались в современные понятия о качестве и универсальности. Таким образом, готовое изделие прекрасно изолирует дом или помещение от шума и пыли с улицы. Если сравнивать данное изделие с классическими входными дверями, то можно утверждать, что входные пластиковые двери служат надежной защитой, и выглядят стильно.
Что касается непосредственно дизайна, то разнообразие форм и размеров очень велико. В зависимости от потребностей каждого отдельно взятого клиента двери могут состоять из двух, трех или нескольких створок. Комбинация и количество боковых панелей подбирается в зависимости от индивидуальных особенностей помещения, а также от пожелания клиента. Гарантируется, что входные пластиковые двери компании VAN-OKNA.RU прекрасно впишутся в любой дизайн.

Профиль ПВХ

При изготовлении дверей мы используем профиль ПВХ. Этот профиль отличается массой положительных качеств, которые позволяют ему лидировать на данном рынке. В первую очередь, это слабая горючесть материала. Профиль устойчив при соприкосновении с агрессивной средой, и не подвержен воздействию атмосферных осадков.
У нас вы можете купить пластиковые входные двери, которые изготавливаются по индивидуальным параметрам в каждом конкретном случае. Мы обеспечиваем тщательный и внимательный подход каждому клиенту, что позволяет создавать двери мечты.
Существует два основных типа открытия дверей — распашные и раздвижные. Также встречаются складные двери, однако для входных чаще всего рекомендуется выбирать именно распашной тип.

Преимущества сотрудничества с нами

Заказывая входные двери ПВХ от производителя, вы получаете массу преимуществ. Вы можете быть уверены, что изготовление пвх дверей будет выполнено в полном соответствии с вашими ожиданиями и пожеланиями. Кроме того, гарантируется, что цена готового изделия будет более чем доступна, ведь с нами всегда можно договориться.

Изначально мы рассчитываем стоимость изделия по вашим требованиям, после чего в указанный срок изделие будет изготовлено и установлено. А для того, чтобы вам было легче определиться с пожеланиями, можете просмотреть уже изготовленные нами ранее варианты, которые в широком ассортименте представлены в каталоге.

Мы дорожим каждым своим клиентом, и потому не удивительно, что многие из них уже успели стать постоянными.
Хотите, чтобы ваша дверь была эстетичной, стильной, качественной и надёжной? Тогда мы ждем вашего звонка и с радостью ответим на любые вопросы.

ПЛАСТИКАТ ПОЛИВИНИЛХЛОРИДНЫЙ ТИПА НГП МАРКИ НГП 40-32 (ПОНИЖЕННОЙ ГОРЮЧЕСТИ)

ПЛАСТИКАТ ПОЛИВИНИЛХЛОРИДНЫЙ ТИПА НГП МАРКИ НГП 40-32 (ПОНИЖЕННОЙ ГОРЮЧЕСТИ) — ВХЗ

Ваш сайт подвержен атаке!!!
Проверьте систему.

Перейти

ТУ 6-01-1328-86

Гранулированный ПВХ пластикат марки НГП 40-32 предназначен для защитных оболочек проводов и кабелей, эксплуатирующихся в условиях повышенной пожароопасности и соответствующих требованиям стандарта МЭК 332 ч. З по нераспространению горения. Пластикат выпускается черного цвета.

При высоких температурах (до 190 ° С) и скоростях переработки пластиката не происходит:

• образования пор в оболочке,
• разложения добавок, обеспечивающих пониженную горючесть.

Имеется Гигиеническое заключение. Показатели качества аналогичны показателям пластиката марки СУМИКОН-УМ-1328 фирмы «СУМИТОМО БАКЕЛИТ» (Япония).

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

№	наименование показателя	норма
1	Удельное объемное электрическое сопротивление при 20° С, Ом* см, не менее	3*1011
2	Прочность при разрыве, МПа , не менее	14
3	Относительное удлинение при разрыве, %, не менее	280
4	Температура хрупкости, ° С, не выше	-40
5	Плотность, г/см3 , не более	1,50
6	Потери в массе при (160±2)° С в течение 6 ч, %, не более	2
7	Сохранение относительного удлинения при разрыве после старения при (100±2) °С в течение 7 суток, %, не менее	85
8	Светостойкость ч, не менее	2000
9	Водопоглощение, %, не более	0,25
10	Горючесть по КИ, %, не менее	32
11	Твердость по ШОРА, ед. шкалы, не менее	70

Упаковка:

Мягкие специализированные контейнеры типа «Биг-Бег» для разового использования с полиэтиленовым вкладышем для упаковки сыпучих продуктов. Масса материала в одном контейнере 500 кг.

Транспортировка:

Любым видом транспорта, обеспечивающим сохранность качества продукта до потребителя.

Огнестойкость кабеля и провода

По каким же показателям выявляется пожаробезопасность кабельно-проводниковой продукции?

1.       Нераспространение горения

Под данным свойством понимается моментальное самозатухание изделия после прекращения воздействия огня. Оценка данного показателя осуществляется, исходя из длины отрезка пострадавшего от огня кабеля.

2.       Оптическая плотность дымообразования

Уровень дымообразования — это показатель максимальной удельной оптической среды, которая возникает при сгорании образца изделия. Данная характеристика говорит о скорости распространения дыма в помещении, где произошло возгорание кабеля. Степень дымообразования очень важна для того, чтобы определить условия пожаротушения.

3.       Коррозионная активность продуктов газовыделения

Последствия пожара гораздо печальнее в том случае, если при газовыделении образуются те вещества, корроизионная активность которых очень высока. В подобных ситуациях происходит быстрое разрушение электрооборудования в помещении. К подобным токсичным продуктам газовыделения относится хлористый водород, бромистый водород, диоксид серы и др.

4.        Степень токсичности продуктов газовыделения

Показатель, который приводит к большому количеству жертв во время пожаров из-за отравления вредными химическими веществами. К таковым относятся: аммиак, угарный газ, цианистый водород, сероводород, диоксид серы и т.п.

5.       Показатель огнестойкости

Иными словами, это сохранение работоспособности во время воздействия на кабель открытого огня. Данная характеристика оценивается в период 15 минут – 3 часа. Именно в таком интервале огнестойкая кабельно-проводниковая продукция продолжает функционировать.

6.       Изоляция изделий и ее огнестойкость

Пожаробезопасность кабельно-проводниковой продукции зависит от изоляционного материала, защитных покрытий, конструктивных особенностей. Качество полимерной изоляции отслеживается по следующим параметрам: горючесть, кислородный индекс, степень дымообразования, коррозионная активность, токсичность.

• Горючесть изоляции: негорючий материал (вообще не горят), трудногорючий (есть вероятность возгорания, но без источника открытого пламени работает свойство самозатухания), горючий.
• Кислородный индекс – более точная оценка горючести материалов. Данный показатель равен минимальному объему кислорода (в азотно-кислородной смеси), при котором изоляция достигает устойчивого горения. Показатель меньше 21 говорит о том, что материал будет продолжать гореть даже если не будет удален источник воспламенения.
• Дымообразование – отражение оптической плотности дыма при экспериментальном горении изделия внутри испытательной камеры или же в помещении. Определяется данный показатель фотометрической регистрацией.
• Коррозионная активность оценивается по рекомендациям МЭК выделением следующих химических веществ: хлористый водород, бромистый водород, оксид серы, фтористый водород и т.д. Для определения данного показателя производятся стандартные методы анализа, т. е. образец изделия подвергают сильному нагреву (до 800⁰С) в течение 20 минут.
• Токсичность определяется количеством токсичных веществ, которые выделяются при горении (степень угарного газа, углекислого газа, хлористого водорода, фтористого водорода, бромистого водорода, оксида серы, оксида азота, цианистого водорода). Опыты проводятся также путем экспериментального нагрева изделия до 800⁰С.

Известно, что основным материалом изготовления изоляции сегодня являются ПВХ-пластикат, резина, полиэтилен. Пластикат ПВХ – менее горючий материал, что обеспечивается структурой с двойными связями в молекулах и атомами хлора. При пожаре начинается разложение ПВХ-пластиката с выделением хлористого водорода, препятствующего распространению пламени. Взаимодействие хлористого водорода с водой (паром) заканчивается образованием соляной кислоты, отличающейся высокой коррозионной активностью. Более того, хлористый водород является опасным веществом для человеческого здоровья. Именно поэтому ПВХ-материалы ограничены в своем использовании при производстве изоляции кабельно-проводниковой продукции. 

Повышение степени огнестойкости и нагревостойкости 

Уровень огнестойкости и нагревостойкости кабельно-проводниковой продукции можно увеличить путем добавления в поливинилхлорид ингибиторов. Таковыми элементами служат фосфатные пластификаторы, антиперены, наполнители. Также одновременно с понижением горючести снижается и выделение газов при пожаре. Ведь ингибиторы осуществляют связку хлористого водорода. 

Такой материал, как полиэтилен наиболее горюч. Для того, чтобы сделать его негорючим, примешиваются антипирены для самозатухания. Самый популярный способ – смесь из триоксида сурьмы и хлорированного парафина – приводит к понижению газовыделения, снижению токсичности, повышению безопасности. 

Наименее горючей резиной является та, в состав которой входит полихлоропреновый каучук. Данный материал стал наиболее популярным в производстве кабельных оболочек. 

Кремнийорганическая резина, хлорсульфированный или хлорированный полиэтилен и иные полимеры схожие с каучуком являются наиболее огнестойкими материалами. 

Полимер, основой которого являются фторполимеры (тетрафтроэтилен), имеют высокую степень огнестойкости за счет высокого кислородного показателя и малого выделения газов. Важно, что очень высокие температуры (свыше 300⁰С) делают данные оболочки очень токсичными и вредными для здоровья человека. Кроме того, повышается коррозионная активность выделений. 

Кабельно-проводниковая продукция, изоляцией которой является пропитанная бумага, а оболочкой – алюминий, являются первой моделью кабеля, не распространяющего горение.

Марки кабеля ЦААБнлГ и ААБнлГ являются высоковольтными и при прокладке в пучках не распространяют горение, выдерживая открытое пламя в течение 20 минут. Степень огнестойкости данных изделий подтверждена испытаниями. Защитный покров данных кабелей отличается сложной конструкцией, а именно: две оцинкованные ленты и слой стеклопряжи с броней. Повышение степени пожаростойкости происходит при помощи дополнительных оболочек брони, экранов из металла. Именно это помогает сделать качество и уровень огнестойкости гораздо выше. 

При достижении такой характеристики, как нераспространение горения, используется кабель с броней и ПВХ-изоляцией медной или алюминиевой ТПЖ секторной или круглой формы. По скрученным ТПЖ пускают полиэтилентерефталатную или полипропиленовую ленту с соблюдением определенного размера зазора. После этого при помощи экструзии выполняется поясная изоляция самозатухающим полиэтиленом. После этого идет наложение ленты из кабельной бумаги и ленты из стали для формирования более прочной брони. Ленты, идущие сверху, закрывают зазоры при наложении верхних лент. Оболочкой является ПВХ-пластикат пониженной горючести. Результатом является полностью удовлетворяющий все потребности по нераспространению горения кабель марок АВБВнг и ВБВнг.

Также одним из надежных и популярных средств для достижения огнестойкости является стеклослюдинитовый ленточный барьер, который пускается по ТПЖ. Совместно с ПВХ-пластикатом данный материал достигает устойчивости оболочки к воздействию пламени в течение долгого времени. Используется для изделий, рассчитанных на напряжение до шести киловатт.

Наиболее лучшей защитой являются кабели и провода, которые оказывают хорошую защиту без выделения галогеноводородов при горении. Таковым материалом является сшитый полиэтилен либо с добавлением антипиренов, либо с минеральным наполнителем.

Нередко по оболочке пускают краску или мастику при помощи распылителя или кисти. Такой способ играет немаленькую роль в достижении лучшей защиты. Толщина данного слоя приблизительно равняется 1,5 мм.

Также широко распространены сейчас стали кабели с минеральной изоляцией и оболочкой из стали (КНМСпЗС, КНМСпН, КНМСС, КНМС2С и др). Оболочка ТПЖ может изготавливаться как из сплавов металлов, так и из нержавеющей стали. Изоляцией является окись магния или периклаза.

Торговая сеть «Планета Электрика» имеет в своем ассортименте обширный каталог кабельно-проводниковой продукции различного предназначения от ведущих производителей. Более подробно ознакомиться с перечнем всех изделий Вы можете в нашем каталоге с описанием товара и ценами. 

Огнеопасна ли труба из ПВХ? Является ли он огнестойким?

Как партнер Amazon я зарабатываю на соответствующих покупках (без дополнительных затрат для вас).

Строители любили трубы из ПВХ. Он был дешевым и простым в использовании, с высоким уровнем универсальности и долговечности. Он был почти так же прочен, как металлическая труба. Будучи термопластом, ПВХ очень легко придать практически любую необходимую форму. Но в последние годы он потерял популярность, и его место занял ХПВХ, но почему? Это как-то связано с тем, что трубы из ПВХ легко воспламеняются?

Труба из ПВХ (поливинилхлорида) не считается горючей. ПВХ имеет температуру воспламенения 734 градуса по Фаренгейту (390 градусов по Цельсию), чтобы загореться.

Несмотря на то, что ПВХ может загореться (большинство вещей загорится, когда он достаточно нагреется), он не очень легко воспламеняется. Вот что вам нужно знать.

Ваш приоритет № 1 — обеспечить безопасность вашей семьи. Как пожарный, я рекомендую каждому иметь домашний комплект безопасности, который поможет всем, кого вы любите, быстро и невредимо выбраться из дома в случае пожара или другой чрезвычайной ситуации. Вот комплект безопасности, который я рекомендую.

Читайте также: Что делает что-то легковоспламеняющимся?

Что такое труба из ПВХ?

ПВХ — это поливинилхлорид, популярный пластик для самых разных целей.

Это «термопласт», что означает, что его можно формовать с использованием тепла. С ним довольно легко работать — вы нагреваете его, чтобы он стал мягче, сгибаете его на место, а затем даете ему остыть, чтобы он затвердел.

Самым большим преимуществом труб из ПВХ является то, что они очень дешевые.

Он почти так же прочен, как металлическая труба, но стоит намного дешевле и требует гораздо меньшего обслуживания в долгосрочной перспективе, поскольку ПВХ не ржавеет и не подвергается коррозии, как некоторые металлы.

В целом ПВХ также считается достаточно безопасным при использовании в конструкциях для проживания людей и не выделяет токсичных выделений при нормальных температурах.

Его заменяет ХПВХ, который представляет собой новую форму пластика. Строительные нормы и правила начинают признавать, что, хотя ПВХ отлично работает при обычных температурах, вам не нужно нагревать его слишком сильно, прежде чем он начнет выделять пары.

Эти пары могут быть опасны для пользователей.

Фактически, ПВХ выделяет пары при температуре около 140 градусов по Фаренгейту, что не так уж и жарко, если учесть, что он используется для переноски горячей воды.

С другой стороны,

CPVC может без проблем выдерживать температуры до 200 градусов по Фаренгейту.

Тем не менее, ХПВХ дороже, чем ПВХ, и, если только они не будут вынуждены делать иное, большая часть строительной отрасли по-прежнему будет выбирать ПВХ, если они могут, чтобы увеличить свою прибыль.

Читайте также: Является ли стекловолокно горючим или огнестойким?

Класс воспламеняемости

Официальный рейтинг воспламеняемости ПВХ (поливинилхлорида) — UL 94 V-0, что означает, что он считается самозатухающим материалом.

Это потому, что если вы не держите трубу из ПВХ под сильным нагревом и пламенем, она вообще не очень хорошо горит.

Трубе из ПВХ

требуется температура около 734 градусов по Фаренгейту (390 по Цельсию), чтобы загореться, что является довольно высоким показателем.

Другие строительные материалы, например, дерево, имеют гораздо более низкую температуру горения. Древесина горит при температуре около 500 градусов по Фаренгейту.

Тем не менее, трубы из ПВХ могут загореться при относительно обычных обстоятельствах, и это не так безопасно, как могло бы быть.

Посмотрите это видео, показывающее, что ПВХ загорается при достаточном нагреве:

Также читайте: Воспламеняется ли бамбук? Осмотрен

Считается ли он горючим?

Да, все пластмассы считаются горючими. Хотя ПВХ (поливинилхлорид) по своей природе огнестойкий.

Он содержит большое количество ионов хлора в молекулярной структуре, которые особенно трудно разрушаются при воздействии тепла.

В случае воспламенения ПВХ имеет особенно медленное распространение пламени.

Однако он выделяет много дыма, и этот дым может содержать токсины.

Ведутся некоторые споры о том, насколько токсичными могут быть пары ПВХ, и хотя мы не чувствуем себя вправе комментировать это, отметим, что мало споров о том, что пары ПВХ вредны для здоровья детей.

И мы бы не рекомендовали вдыхать пары, если можете, даже во взрослом возрасте.

Читайте также: Является ли силикон горючим или огнестойким?

При какой температуре он размягчается?

ПВХ начинает размягчаться при температуре около 200 градусов по Фаренгейту (93 по Цельсию).

Одна из причин, по которой трубы из ПВХ могут выделять пары при относительно низкой температуре, заключается в том, что, будучи термопластом, он размягчается при нагревании.

При температуре около 200 градусов по Фаренгейту ПВХ начинает заметно размягчаться и к тому времени, когда вы достигаете 350 градусов, он становится вязким (то есть начинает приобретать свойства густой жидкости, такой как патока).

Таким образом, чем горячее становится ПВХ, тем легче ему придать форму в соответствии с вашими требованиями, но также и тем легче ему выделять пары (представьте, что это испарение, как немного алкоголя испаряется из стакана теплой водки).

Если вы нагреваете ПВХ для его гибки, вы должны знать, что вам необходимо поддерживать температуру в процессе гибки.Если он остынет, вы обнаружите, что труба либо сломается, либо сдвинется, и поэтому вам необходимо ее заменить.

Это может означать поддержание температуры в течение часа, если вы изгибаете 6-дюймовую трубу, и, возможно, дольше для большего диаметра.

Также читайте: Резина легко воспламеняется?

Что он выделяет при сгорании?

ПВХ может выделять воду (h3O), монооксид углерода (CO), диоксид углерода (CO2) и хлористый водород (HCl).

Пластик представляет собой длинную углеводородную цепь.То есть он состоит в основном из водорода и углерода.

При сжигании водорода получается монооксид дигидрогена, или, как его еще называют, вода.

Затем, когда вы сжигаете углерод, вы получаете окись углерода и двуокись углерода.

Углекислый газ — это газ, который вы постоянно выдыхаете.

Сам по себе не токсичен, но если ваше пространство заполнится углекислым газом и он вытеснит обычный воздух — вы не сможете дышать. (Он может вытеснить кислород, необходимый для дыхания).

Угарный газ, с другой стороны, может и убивает людей.

Он связывается с кислородным рецептором крови и не может быть удален (называется карбоксигемоглобин). Это опасно.

Также стоит отметить, что еще одним побочным продуктом сжигания ПВХ является хлористый водород, который при смешивании с водой (скажем, в ваших глазах или легких) образует соляную кислоту.

Короче говоря, не дышите дымом.

Связанные статьи

Горюч ли полиуретан? Это зависит от…

Легковоспламеняющийся ли растворитель для краски? Технический номер…

Является ли отбеливатель легковоспламеняющимся или взрывоопасным веществом?

Черный дым: что это значит и чем он вызван?

наполнителей из полипропиленовой пленки по сравнению сПВХ: воспламеняемость

Статья: Брентвуд, 24-04-2015
|
Категория:
Градирни

Это правильный вопрос, на который Brentwood вполне может ответить, поскольку мы производим наполнители из поливинилхлоридной и полипропиленовой пленки. Для более глубокого изучения химических различий между этими двумя полимерами вы можете обратиться к статье CTI TP15-21. Этот пост будет держать обсуждение на уровне обзора различий.

Прежде всего следует отметить, что наполнители из полипропиленовой (ПП) пленки можно использовать при более высоких температурах, чем тот же наполнитель из поливинилхлорида (ПВХ).Это происходит исключительно из-за свойств материалов и их соответствующих температур теплового отклонения. Для применения в противотоке рекомендуется использовать наполнитель из ПВХ-пленки при температуре 140°F или ниже (с возможностью работы при кратковременных колебаниях температуры выше), в то время как для применения в противотоке рекомендуется использовать наполнитель из полипропиленовой пленки при температуре или ниже 175 ° F (с возможностью обработки кратковременных температурных отклонений, которые выше). Это позволяет использовать полипропилен для приложений, которые будут иметь гораздо более высокие температуры воды. См. таблицу ниже для получения дополнительной информации.

Одним из аспектов, о котором мало упоминают, вероятно, потому, что он немного усложняется, является разница поверхностной энергии между изделиями из ПВХ и ПП. Из статьи CTI TP00-01, опубликованной Ричем Оуллом и Тимом Креллом, мы находим, что «естественная поверхность любого полимера по своей природе гидрофобна, то есть вода имеет тенденцию к образованию пузырей и сопротивляется образованию гладкой и однородной водной пленки. При недостаточном образовании водяной пленки ожидаемые характеристики наполнителя не будут достигнуты, и производительность пострадает.В процессе эксплуатации поверхность наполнителя становится менее гидрофобной, и со временем поверхность полностью кондиционируется (состаривается), позволяя воде образовывать тонкую пленку». ПВХ имеет гораздо меньшую поверхностную энергию и стареет быстрее, чем полипропилен, который имеет характеристики поверхности, которые очень напоминают поверхность сковороды с антипригарным покрытием. «Полипропилен имеет более «воскоподобную» поверхность, и его очень трудно состарить. После трех недель нахождения в помещении для старения кривая характеристики низкой водной нагрузки все еще не полностью сформирована… Вывод состоит в том, что полипропиленовые наполнители не реализуют свой полный потенциал производительности в 2-3 раза больше, чем ПВХ, и, возможно, никогда не достигнут более низких скоростей воды.”  Это может быть критическим моментом, когда требуются сертифицированные испытания тепловых характеристик для новой градирни или модернизации. Непонимание этой разницы в свойствах материалов может стоить установщику и владельцу значительных денег.

Наконец, мы рассмотрим потенциал пожарной опасности между ПВХ и ПП. Чтобы получить общее представление о «огне», нужно понять процесс горения. Сохраняя высокий уровень для этой статьи, огонь представляет собой трехсторонний процесс, как показано на следующей диаграмме.Для процесса горения требуется правильное сочетание топлива, кислорода и тепла.

В общем, полипропилен гораздо более горюч, чем ПВХ. ПВХ по своей природе является самозатухающим огнестойким материалом из-за большого количества хлора в его составе, с характеристиками горения, близкими к характеристикам горения бумаги, дерева и соломы. Напротив, полипропилен можно более точно рассматривать как твердое углеводородное топливо, и он очень горюч, с характеристиками горения, близкими к топливу для реактивных двигателей и бензину, как видно из результатов испытаний, показанных ниже.

Очень простое визуальное представление этого можно увидеть на графике ниже, который показывает результаты многих тестов предельного кислородного индекса (LOI) для обоих продуктов (тест ASTM D2863). Тест LOI дает нам воспроизводимое и точное число, показывающее вероятность возгорания материала и его способность поддерживать этот огонь. При обычном атмосферном воздухе (на уровне моря), состоящем из 21% кислорода, чем выше число LOI материала выше 21%, тем более огнестойким является материал. Обратите внимание, что все полипропиленовые материалы, в том числе перечисленные с огнезащитными (FR) добавками, очень близки или ниже линии 21%. Эти материалы имеют очень высокий риск воспламенения и будут поддерживать огонь. Теперь обратите внимание на вторую черную линию на графике, которая находится на уровне 27%. Эта линия указывает концентрацию кислорода, общепризнанную в индустрии пластмасс как точку, при которой материал обычно демонстрирует огнезащитные характеристики в реальных условиях применения. То есть все, что имеет LOI ниже 27%, хотя и лучше, чем материалы с LOI ниже 21%, по-прежнему легко воспламеняется и поддерживает огонь.Материалы с числом LOI выше 27% — это материалы, которые определенно начинают демонстрировать устойчивость к воспламенению и поддержанию пламени. Чем выше 27%, тем более огнестойким становится материал и тем труднее воспламеняется. Обратите внимание, что все образцы ПВХ имеют показатель значительно выше 27, при этом самый низкий показатель составляет 38 для европейского ПВХ, содержащего более высокие уровни горючих пластификаторов. Опять же, это связано с присущей ПВХ природой и его самозатухающими характеристиками из-за хлора в материале.

Таким образом, между ПВХ и ПП имеются явные различия. Инженер или владелец должен определить, что требуется для их наполнителя. Если речь идет о высокотемпературном применении, то полипропилен может быть рассмотрен, если продукт HPVC не может удовлетворить потребность, однако эти характеристики следует сопоставлять с тем фактом, что полипропилен может никогда не полностью состариться и работать так, как прогнозируется, и является материалом, который улавливает огонь легче и горит быстро и жарко, как топливо для реактивных двигателей. Редко, если вообще когда-либо, существует одно решение для всех приложений.Важно понимать все риски и преимущества различных конструкций наполнителей и составов материалов. Необходимо учитывать и взвешивать параметры выбора, такие как тепловые характеристики и первоначальная стоимость, а также следует учитывать характеристики материала, а также общую стоимость и потенциальный риск, чтобы оценить наилучший выбор наполнителя для любого конкретного применения.

Лист ПВХ

Компания ACI предлагает четыре типа твердого листа ПВХ: прозрачный и три механических класса: Тип I, Тип II и ХПВХ.See-thrus включают чистые, прозрачные и полупрозрачные цвета. Прозрачные окна предназначены для химически стойкого остекления и дисплеев , для которых требуется прочный материал.

Типы I, II и ХПВХ непрозрачны и предназначены для тяжелых промышленных применений .

Все эти материалы обладают хорошей химической стойкостью и классом огнестойкости (UL-94V-0) и считаются самозатухающими. Тип I обычно обеспечивает самую высокую химическую стойкость.Тип II снижает химическую стойкость в обмен на большую ударопрочность. Тип II подходит для применений, требующих термоформования или когда готовое изделие подвергается ударам или физическим воздействиям. Поддерживаемая рабочая температура для I и II составляет 140°F, а для ХПВХ — 180°F.

Все эти продукты обладают отличной химической стойкостью и огнестойкостью. Ниже приведены некоторые заметные различия между продуктами:

Прозрачный ПВХ                         Тип II                         ХПВХ

Светопроницаемость             Термоформовка            Повышенная термостойкость

Термоформуемый                 Может подвергаться холодной прокатке

Ударопрочный

Тест	Собственность	Прозрачный ПВХ	Тип I	Тип II	ХПВХ
Цвет	Прозрачный	Серый	Серый	Серый
D1003	Свет Трансмиссия	87%
D1505	(г/см³)	1.4	1,42	1,35	1,47
Д570	Вода Поглощение, 24 часа (%)	0,03	0,06	0,16	0,25
D638	Прочность на растяжение Прочность на разрыв (psi)	5 650	7 400	7 300
Д790	Модуль упругости при изгибе (psi)	464 000	411 000	400 000	361 000
Д785	Твердость, Rockwell R	Р115	Р97	Р106	Р116
Д256	IZOD Ударопрочный с надрезом (ft-lb/in)	0. 48	1	18	9
D696	Коэффициент линейного теплового расширения (x 10-5 дюймов/дюйм/°F)	6,7	3,2	3,5	3,9
Д648	Нагрев Прогиб Температура (°F) при 264 psi	144-150	176	176	196
UL94	Огонь	В-0	В-0	В-0	В-0
D635	Огонь	Самозатухающий	Самозатухающий	Самозатухающий	Самозатухающий
Стоимость		$	$$	$$$

Все свойства обобщены.Купленный материал может отличаться. Вы можете запросить спецификацию на купленную продукцию.

Экспериментальное исследование характеристик воспламеняемости и распространения пламени кабеля из поливинилхлорида (ПВХ)

Резюме

Поливинилхлорид (ПВХ) широко применяется в кабелях в качестве изоляционных материалов, жизненно важных для эксплуатации и контроля промышленных процессов. Однако часто случаются возгорания кабелей из ПВХ, что вызывает обеспокоенность общественности. Поэтому в данной статье для изучения характеристик воспламеняемости и распространения пламени ПВХ-кабеля используются экспериментальные методы.Исследуется влияние структуры и количества кабеля, что в предыдущих работах было скудным. По мере увеличения количества жил одного кабеля или количества кабелей из нескольких кабелей средняя высота и ширина пламени увеличиваются, а приращение уменьшается. Получены формулы относительно безразмерной высоты пламени и диаметра одиночного троса (или общей ширины нескольких тросов). Первое отрицательно коррелирует со вторым. Для одиночного кабеля преобладает конвективный теплообмен, и скорость распространения пламени снижается по мере увеличения числа жил кабеля.Максимальная температура кабеля, которая сначала падает, а затем повышается по мере увеличения числа жил кабеля, наблюдается в области жилы кабеля. Для нескольких кабелей скорость распространения пламени увеличивается по мере увеличения количества кабелей. С увеличением номера кабеля длина зоны пиролиза и горения увеличивается, а максимальная температура поверхности кабеля уменьшается. Эта работа полезна для оценки пожарной опасности и безопасного проектирования кабелей из ПВХ.

Ключевые слова: горючесть, поливинилхлорид, распространение пламени, размер пламени, распределение температуры, конструкция кабеля

1.Введение

Кабели широко применяются в быту и производстве людей. Они жизненно необходимы для эксплуатации и контроля промышленных процессов [1]. Кабель состоит из четырех частей снаружи внутрь: внешней оболочки, наполнителя, изолирующего слоя и токопроводящей жилы. За исключением материала сердечника, вышеуказанные материалы кабеля представляют собой материалы на основе углерода. Поливинилхлорид (ПВХ) широко применяется в кабелях в качестве изоляционного слоя, которые очень подвержены возгоранию. Это создает потенциальную опасность возгорания, поскольку старение материала кабеля, короткое замыкание и высокая температура окружающей среды могут привести к воспламенению изоляционного слоя из ПВХ. В обычной жизни на долю электрического пожара приходится примерно 60 % всех несчастных случаев с пожарами [2]. В химической промышленности возгорание кабелей может привести к взрыву химических веществ. Для тепловых электростанций возгорание кабеля может привести к возгоранию и взрыву масляного трансформатора. На атомных электростанциях возгорание кабеля может спровоцировать взрыв водорода [3]. Эти аварии приведут к большому количеству жертв [4]. Кроме того, в случае возгорания кабеля кабели и оборудование будут уничтожены, что приведет к крупномасштабному прерыванию жизни или производства, что приведет к серьезным экономическим потерям.Поэтому необходимо исследовать характеристики воспламеняемости и распространения пламени кабеля из ПВХ.

Были проведены некоторые работы, касающиеся поведения при пиролизе, свойств горения и пожарной токсичности кабельных материалов. Экспериментальные и численные исследования были проведены Moinuddin et al. [5] о сопряженных твердофазных реакциях (пиролиз) и газофазных реакциях (горение) как для обугливающихся, так и для не обугливающихся материалов. Фернандес-Пелло и др. [6] оценивали огнестойкость кабелей, обычно используемых в электроустановках, после определения времени возгорания и скорости распространения огня кабелей под действием внешнего лучистого теплового потока.Гонг и др. В работе [7] установлено, что время воспламенения кабеля линейно растет с увеличением интегрального теплового потока после равномерного нагрева кабеля, состоящего из ПВХ-оболочки и изоляционного слоя XPLE, в новой цилиндрической нагревательной камере. Се и др. [8] выполнили TG (термогравиметрический), FTIR (инфракрасная спектрометрия с преобразованием Фурье) и MCC (микромасштабный калориметр горения) эксперименты в воздушной и азотной средах соответственно и сравнили огнестойкость новых и старых кабелей. Они обнаружили, что пиролиз и сгорание старых кабелей были более полными.Однако Ван и соавт. [9,10] исследовали пиролиз и воспламеняемость новых и старых поливинилхлоридных (ПВХ) оболочек кабелей. Они обнаружили, что старая оболочка обычно пиролизуется и сгорает слабее и не полностью по сравнению с новой. Беджи и др. [11] провели эксперимент по возгоранию кабельного лотка, чтобы спрогнозировать кривую скорости тепловыделения (HRR) на основе видеоанализа пожара (VFA), и полученная кривая соответствовала результатам измерений. Матиас Симон и др. [12] провели крупномасштабные эксперименты по возгоранию кабельных лотков.Они обнаружили, что продольное расстояние кабельного лотка не оказывает существенного влияния на скорость потери массы кабеля. Плотное расположение тросов задержало распространение пламени снизу вверх. Хуанг и Накамура [13] провели обзор основных явлений горения при возгорании проводов и кабелей. В обзоре подчеркивается сложная роль металлического сердечника в воспламенении, распространении пламени, горении и тушении возгорания кабеля. Палин и др. [14] исследовали влияние нанодобавок на основе оксида калия на термическую стабильность кабельного ПВХ.Кроме того, были изучены твердость и механические свойства, чтобы подчеркнуть влияние этих добавок в перспективе конечного промышленного использования. В работе Клапишевского и др. [15] были проведены подготовка и характеристика экологически чистого гибридного материала Mg(OH)(2)/лигнин, а также проведена оценка его использования в качестве функционального наполнителя для повышения огнестойкости ПВХ.

Для снижения пожароопасности кабелей для термореактивных смол, таких как ПВХ, использовались некоторые антипирены [16,17,18,19,20,21]. Нгуен и др.[16] изучали влияние глины и технологии производства на огнестойкость нанокомпозитов органоглина/термоотверждаемый материал и обнаружили, что комбинация механического и ультразвукового диспергирования оказала значительное влияние на распределение наноглины. Кроме того, они разработали новую численную процедуру, сочетающую пиролизный анализ органоглиненных композитов и динамическое моделирование процесса горения для проверки тепловых характеристик, полученных в ходе экспериментов по конусной калориметрии [17].Фердоус и др. [18] исследовали влияние порошка керама на свойства композитных ламинатов на основе стеклянных волокон и фенольной смолы и обнаружили, что в то время как увеличение количества керама снижает прочностные свойства композитных ламинатов, объемная плотность и модуль изгиба увеличиваются. Шан и др. [19] разработали новый PN, содержащий антипирен, названный N,N’-дибутилфосфатдиамидом (DBPDA), который может снизить пиковые значения скорости выделения тепла и скорости образования дыма. Чжан и др.[20] получили термореактивные композиты на основе эфира цианата (CE) и уникального гибридизованного оксида графена (FGO) с фосфором и силиконом, которые имели хорошие характеристики в отношении огнезащиты, ударной вязкости и термостойкости. Сонг и др. [21] разработали встроенный вспучивающийся огнезащитный состав (IFR) с тремя источниками, который может снизить пиковую скорость выделения тепла на 43,45% и уменьшить общее выделение тепла на 28,55%.

Кабельные конструкции из ПВХ и номер кабеля различаются для разных сценариев применения.Структуры с одним кабелем и количество нескольких кабелей значительно повлияют на воспламеняемость и характеристики распространения пламени кабелей из ПВХ, что приведет к разнице в пожароопасности. Однако из приведенного выше обзора литературы было обнаружено, что работ, посвященных влиянию структуры кабеля и номера кабеля, меньше. Поэтому необходимо вести эту работу. Результаты, полученные в данной работе, полезны для оценки пожарной опасности и безопасного проектирования кабелей из поливинилхлорида различной конструкции и количества.Оценка пожарной опасности поможет в управлении безопасностью и в страховании от пожара объектов, использующих кабели ПВХ. Кроме того, результаты этой работы помогают определить оптимальную структуру одного кабеля и количество нескольких кабелей для достижения наименьшей пожароопасности. Кроме того, в этой работе содержится ссылка на правила противопожарной защиты инженерных туннелей или других объектов, использующих кабели из ПВХ.

2. Экспериментальные материалы, система и метод

Экспериментальные материалы представляют собой ПВХ-кабели, обычно используемые в инженерных туннелях.Кабель состоит из четырех частей снаружи внутрь: внешней оболочки, наполнителя, изолирующего слоя и медной жилы. Материал внешней оболочки — неопрен, а внутреннего наполнителя — пеньковая веревка (из перерабатываемой резины). Материал изоляционного слоя в основном поливинилхлорид (ПВХ). Диаметры двухжильных, трехжильных и четырехжильных кабелей составляют 8,5 мм, 11 мм и 12 мм соответственно. Для кабелей с разными жилами, несмотря на разное количество кабельных заполнителей, диаметр медной жилы, толщина наружной оболочки и изоляционного слоя одинаковы, что равно 1.5 мм, 2 мм и 1 мм соответственно. Физические параметры материалов кабеля показаны на рис.

Таблица 1

Физические параметры материалов кабелей.

Материалы	Термальная проводимость с (м · к)	плотность g / см 3	Удельная теплоемкость Kj / (кг · к)
387	387	387	387	387	387	387	387	387	8940	0,38
Неопрен	0,19	1250	1. 7
ПВХ	0,2	1500	1,5

строительных материалов. В туннельных испытаниях ASTM E84 измеряются скорость распространения огня и концентрация дыма в строительных материалах, а испытанные материалы делятся на разные классы в соответствии с их комплексными характеристиками.Подобный экспериментальный метод также используется в работе Plumecocq et al. [22]. Принципиальная схема экспериментальной системы представлена ​​в . Система состоит из кабельного канала, экспериментального стента, экспериментальных материалов и измерительных приборов. В работе применен канал с круглым поперечным сечением. Длина канала 10 м, диаметр поперечного сечения 1,5 м. В экспериментах используется естественная вентиляция. Условия окружающей среды следующие: атмосферное давление 100.07 кПа, температура окружающей среды 30 °С, влажность 65%. В опытах изменяют количество жил одиночного кабеля и количество трехжильных кабелей. Условия эксперимента показаны на рис.

Принципиальная схема экспериментальной системы.

Таблица 2

9

Измерительные приборы, использованные в эксперименте, представляют собой цифровую камеру высокого разрешения и инфракрасную камеру. Цифровая камера записывает процесс распространения пламени, который сохраняется в компьютере. Обработав с помощью компьютерной программы, можно было получить высоту и ширину пламени. Инфракрасная камера используется для регистрации изменения температуры поверхности кабеля и его пламени. Возможна непрерывная съемка с частотой съемки до 50 Гц. Инфракрасное видео обрабатывается с помощью профессионального программного обеспечения, а затем определяется изменение положения пиролизной передней части кабеля с течением времени для расчета скорости распространения пламени.Запальное устройство представляет собой карточный запальник, работающий на бутане с объемной концентрацией более 95%. Воспламенитель размещается на крайней левой точке троса. Для нескольких кабелей одновременно использовались несколько воспламенителей, чтобы обеспечить одновременное зажигание кабелей в ходе эксперимента. Испытание горения при каждом экспериментальном условии повторяют три раза. Экспериментальные ошибки средней высоты пламени одинарного, двух и трех кабелей составляют 2,4%, 2,2% и 3,7% соответственно, а экспериментальные ошибки средней ширины пламени равны 3. 5%, 3,8% и 4,3% соответственно. Экспериментальные ошибки средней высоты пламени двухжильных, трехжильных и четырехжильных кабелей составляют 2,1 %, 2,4 %, 6,8 % соответственно, а максимальные ошибки средней ширины факела — 5,6 %, 3,5 %, 4,7% соответственно. Экспериментальные погрешности скорости распространения пламени одно-, двух- и трехжильных кабелей составляют 5,4, 4,8 и 3,7 % соответственно, а двухжильных, трехжильных и четырехжильных кабелей — 3,3, 5,4 %. %, 6,5% соответственно.

3. Результаты и обсуждение

Экспериментальные результаты этой статьи в основном включают форму пламени, размер пламени, скорость распространения пламени и распределение температуры кабеля из ПВХ.Размер пламени в основном включает высоту пламени и ширину пламени. Большой размер пламени приводит к более сильному тепловому излучению, а горючие материалы вблизи источника огня воспламеняются за более короткое время. Более высокая скорость распространения пламени означает, что огонь распространится на большую площадь за более короткое время, увеличивая площадь повреждения и затрудняя спасение. Более высокая температура соответствует большему выделению тепла и более длинной зоне предварительного нагрева кабеля, что может увеличить скорость распространения пламени. Кроме того, большее количество электрооборудования может быть повреждено из-за более высокой температуры.Следовательно, больший размер пламени, более высокая скорость распространения пламени и более высокая температура соответствуют более высокой пожароопасности. Кроме того, обсуждается влияние количества жил одного кабеля и количества нескольких кабелей на экспериментальные результаты.

3.1. Форма и размер пламени

представляет собой схематическое изображение вида спереди и сбоку пламени кабеля из ПВХ. Пламя окутало цилиндрический материал кабеля от нижней поверхности к верхней поверхности. Передняя часть пламени непрерывно осуществляет теплообмен как в твердой фазе, так и в газовой фазе.По сравнению с плоскими материалами коэффициент теплопередачи выше. Когда поверхность горения создает поток тепла, перпендикулярный поверхности материала, возникает приводной механизм, мотивированный давлением плавучей составляющей пограничного слоя, перепад давлений которого способствует распространению пламени по кабелю [10,23]. ]. Высота пламени определяется как длина от нижней части видимого пламени до вершины, а ширина пламени — это длина пламени по кабелю, т.е.е., Вт _ж дюймов .

Схема кабельного пламени ( a ) фронт пламени, ( b ) вид спереди пламени, ( c ) вид сбоку пламени.

Формы пламени одного кабеля с разным числом жил показаны на . На начальном этапе пламя окутывает цилиндрический кабель. Пламя передает тепло в зону предварительного нагрева за счет излучения, конвекции и теплопроводности. Пиролизный газ, образующийся в зоне предварительного нагрева, перемещается под действием выталкивающей силы и силы инерции, поэтому высота и ширина пламени постепенно увеличиваются, образуя более длинную зону горения кабеля, что приводит к горению все большего количества наружных оболочек.По мере того, как горючие вещества уменьшаются в зоне горения, хвост пламени сжимается, образуя стабильное пламя, которое распространяется горизонтально вдоль кабеля. В течение всего процесса распространения пламени площадь пламени сначала уменьшается, а затем увеличивается, оставаясь, наконец, в стабильном состоянии. Высота пламени сначала увеличивается, а затем остается стабильной, а ширина пламени сначала увеличивается, а затем уменьшается до стабильного значения. Для полиэтиленовой (PE) проволоки He et al. [24] обнаружили, что на стадии стабильного распространения пламени изоляционный слой плавился, и расплавленный изоляционный материал постепенно накапливался, а высота пламени медленно увеличивалась.Когда расплавленный материал капал, высота пламени уменьшалась на 56,8%, а ширина пламени оставалась в основном стабильной. Разница в тенденциях изменения высоты пламени между кабелем из ПВХ и проводом из полиэтилена может быть связана с их различной структурой. Снаружи изоляционного слоя из ПВХ имеется оболочка, а для провода из полиэтилена наружная оболочка отсутствует. Внешняя оболочка изготовлена ​​из неопрена, который является термореактивным и, таким образом, предотвращает капание расплавленного ПВХ. Кроме того, тенденция изменения формы пламени для одиночного кабеля примерно не меняется с увеличением числа жил.

Типичная форма пламени одиночного кабеля с разным числом жил (пламя распространяется слева направо). ( a ) Форма пламени двухжильного кабеля; ( b ) трехжильный кабель в форме пламени; ( c ) Четырехжильный кабель в форме пламени.

История ширины и высоты пламени одного кабеля представлена ​​в . В экспериментах наблюдается, что пламя более колеблется в течение первых 150 с, определяемых как первая стадия распространения пламени, а последние 150 с — как вторая стадия.Различия высоты и ширины пламени рассчитаны для двух стадий и показаны на рис. Дисперсия может отражать степень дисперсии данных, а затем отражать колебания высоты и ширины пламени. Установлено, что дисперсия первого этапа больше, чем второго этапа. Поэтому первый этап определяется как «колебательный период», а второй этап определяется как «стабильный период». Есть две причины колебания высоты пламени. Во-первых, высота пламени динамически изменяется в соответствии с колебаниями пламени.Во-вторых, во время пожара внешняя оболочка кабеля отслаивается и часть обдирочного материала сгорает, что существенно меняет высоту пламени. Рассчитаны средние значения ширины и высоты пламени за стабильный период в , результаты представлены в . также включает безразмерные высоту и ширину пламени, которые определяются как отношение размера пламени к диаметру кабеля. По сравнению с двухжильным кабелем средняя высота пламени и ширина пламени трехжильного кабеля увеличиваются в 4 раза.6 мм и 14,73 мм соответственно. Причина в том, что площадь поперечного сечения кабеля увеличивается с увеличением числа жил, и соответственно увеличивается масса горючего материала. По сравнению с трехжильным кабелем диаметр четырехжильного кабеля увеличивается всего на 1 мм. Поэтому увеличение размера пламени не является очевидным, т. е. средняя ширина пламени увеличивается на 0,1 мм, а средняя высота пламени увеличивается на 1,7 мм.

Изменение размера пламени одного кабеля с разным количеством жил.( a ) Высота пламени; ( b ) ширина пламени.

Таблица 3

Различия высоты и ширины пламени для кабелей с разными жилами в разные периоды.

2
Dariance	Двухдер		Three Cores		Четырехдер		Четырехдер						9			Устойчивый период	Устойчивый период	Устойчивый период	Стабильный период	Устойчивый период
	Изменение высоты пламени	0. 153449	0,044898	0,131187	0,07525	0,062321	0,043459
пламени Ширина дисперсии	0,033124	0,020265	0,026224	0,021472	0,051584	0,011915

Таблица 4

Средний размер пламени одного кабеля с разным числом жил.

Из этого видно, что безразмерная высота пламени одиночного кабеля уменьшается с увеличением диаметра кабеля. Причина в следующем: высота диффузионного пламени определяется выталкивающей силой и силой инерции. Число Фруда [25] обычно используется для характеристики отношения силы инерции к плавучести, и его выражение показано в формуле (1).

В приведенных выше формулах W — ширина образца, H _f — высота пламени, а диапазон значений n составляет 1/5~1/3. Когда F _r мала, в высоте пламени преобладает плавучесть, и безразмерная высота пламени соответствует формуле (3) [26].Комбинируя формулы (2) и (3), можно получить формулу (4), которая указывает на уменьшение безразмерной высоты пламени с увеличением ширины образца. Следовательно, когда число жил одиночного кабеля увеличивается, диаметр кабеля и ширина кабеля увеличиваются, и, таким образом, безразмерная высота пламени кабеля уменьшается.

По формуле (3) проводится подгонка кривой относительно безразмерной высоты пламени одиночного троса и диаметра троса, результаты показаны на . Формула подгонки выглядит следующим образом:

Соотношение между безразмерной высотой пламени отдельного кабеля и диаметром кабеля.

В статье также изучается влияние номера кабеля на воспламеняемость и характеристики распространения пламени нескольких кабелей, когда расстояние между кабелями равно нулю, а число жил кабеля равно трем. Форма пламени нескольких кабелей в течение стабильного периода распространения пламени показана на рис. По сравнению с формой пламени одного кабеля ширина пламени, высота пламени и площадь пламени нескольких кабелей увеличиваются по мере увеличения количества кабелей.Что касается структуры пламени, то можно наблюдать множественные бифуркации пламени, что означает, что все пламя делится на несколько ветвей пламени. Чем больше число кабелей, тем более явно можно наблюдать явление бифуркации. Это явление может быть вызвано неровной поверхностью нескольких кабелей. Кроме того, образуется несколько зон горения кабеля. Скорость распространения фронта пиролиза и скорость горения кабеля различны в разных зонах горения, что приводит к тому, что фронт пламени не является прямолинейным.

Форма пламени нескольких кабелей с разным номером кабеля. ( a ) Один кабель; ( b ) два кабеля; ( c ) три кабеля.

История размера пламени на стабильной стадии распространения пламени по нескольким кабелям показана на . Кривая изменения размера пламени нескольких кабелей имеет большую амплитуду колебаний, чем один кабель. Когда количество кабелей равно трем, колебание размера пламени является наиболее значительным. По мере увеличения количества кабелей высота и ширина пламени постепенно увеличиваются, а приращение имеет тенденцию к уменьшению.Причина в том, что увеличение количества кабелей вызывает большее количество ответвлений пламени, что приводит к уменьшению приращения размера пламени.

Размер пламени нескольких кабелей в зависимости от времени. ( a ) Высота пламени; ( b ) ширина пламени.

Среднее значение размера пламени рассчитывается из . Далее рассчитывается дисперсия размера пламени при различных экспериментальных условиях. Результаты, касающиеся среднего размера пламени и его дисперсии, представлены в .Что касается высоты пламени, то приращение между двумя кабелями и одним кабелем составляет 41,5 мм, а между тремя кабелями и двумя кабелями — 27,66 мм. По ширине пламени шаг между двумя кабелями и одним кабелем составляет 76,3 мм, а между тремя кабелями и двумя кабелями — 25,2 мм. Сделан вывод, что с увеличением количества кабелей размер пламени увеличивается, но приращение уменьшается. Кроме того, для размера пламени нескольких кабелей средняя высота пламени приблизительно равна ширине пламени.Разница между средней высотой пламени и шириной двух кабелей составляет 4,7 мм, а разница между тремя кабелями составляет 2,2 мм. Напротив, разница между средней шириной пламени и высотой одиночного кабеля составляет 29,9 мм. В заключение, по мере увеличения количества кабелей разница между высотой и шириной пламени уменьшается. Причина в том, что при параллельном расположении нескольких кабелей общая ширина кабелей увеличивается, и, следовательно, увеличивается высота пламени. Увеличение высоты пламени меньше, чем увеличение ширины пламени.Поэтому их разница уменьшается.

Таблица 5

Средний размер пламени нескольких кабелей с разным количеством кабелей.

Количество кабелей	один	два	три
Средний пламя высоты (мм)	83.09	124.64	124. 64	152.35
Средняя ширина пламени (мм)	53.11	129.38	154.53
Разница высоты пламени	0.130447	0.489874	0.489874	0.173649	0.173649
0,066659	0. 294971	0.318655

для множества кабелей, поскольку кабели тесно расположены, а деформация маленькая во время процесса сгорания несколько кабелей можно рассматривать как плоскость шириной Вт . Безразмерная высота пламени определяется как отношение высоты пламени ( H ) к общей ширине кабеля ( W ).На основе формулы (3) проведена аппроксимация кривой относительно безразмерной высоты пламени и общей ширины нескольких кабелей, и результаты показаны на рис. Формула подгонки:

H/W = 21,72 W−0,439

(5)

Соотношение между безразмерной высотой пламени и шириной кабеля.

По мере увеличения количества тросов ширина троса увеличивается, и, следовательно, безразмерная высота пламени троса уменьшается по формуле (5). Это согласуется с прогнозируемой тенденцией формулы (3).

3.2. Скорость распространения пламени

В этом документе определяется скорость распространения пламени кабеля из ПВХ на основе скорости движения фронта пиролиза. Согласно кривой горения каучука ТГ-ДТГ-ДСК-МС, пиролиз каучука начинается примерно при 190 °С, а скорость пиролиза при этой температуре может достигать 100 % [5, 27]. Чтобы более четко показать диапазон области пиролиза, на инфракрасном видео выбрана температура от 190 °C до 225 °C в качестве температуры пиролиза, из которой можно получить изменение положения фронта пиролиза во времени, как показано на рис. .Для уменьшения погрешности эксперимента выбирают четыре кривые зависимости положения фронта пиролиза от времени на стадии стабильного распространения пламени и рассчитывают среднее значение наклонов аппроксимирующих линий. Это среднее значение считается скоростью распространения пламени по кабелю. Следовательно, рассчитаны скорости распространения пламени одиночного кабеля с двумя, тремя и четырьмя жилами, и значения составляют 1,406 см/мин, 1,222 см/мин, 1,116 см/мин соответственно.

Пиролиз переднего положения одиночного кабеля с различным количеством жил в зависимости от времени. ( a ) Два ядра; ( b ) три жилы; ( c ) четыре ядра.

Диаметр одиночного двухжильного трехжильного и четырехжильного кабеля составляет 8,5 мм, 11 мм и 12 мм соответственно. Подгоночная зависимость между скоростью распространения пламени одиночного кабеля и его диаметром показана на , которая демонстрирует, что скорость распространения пламени кабеля уменьшается линейно с увеличением диаметра.

Соотношение между скоростью распространения пламени и диаметром одиночного троса.

При распространении пламени по твердым материалам эффект уноса с обеих сторон материала является сильным, когда ширина образца мала, и, таким образом, преобладает конвекционная теплопередача. Конвективный тепловой поток, воспринимаемый твердой поверхностью, может быть выражен как [25]:

В приведенных выше формулах h _i – коэффициент конвективной теплоотдачи. T _g и Ts — температура газа у поверхности твердого тела и температура поверхности твердого тела соответственно, W — ширина образца. Коэффициент конвективной теплопередачи имеет степенной тренд затухания по мере увеличения ширины образца. Следовательно, конвективный теплообмен уменьшается с увеличением ширины образца [28, 29]. Когда количество жил одного кабеля увеличивается, толщина и ширина увеличиваются, и, таким образом, конвективный теплообмен уменьшается, что приводит к уменьшению скорости распространения пламени. Кроме того, Higuera [30] получил корреляцию между горизонтальной скоростью распространения пламени ( V _f ) и радиусом ( r ) цилиндрических горючих:

где G _r — число Грасгофа, а N — отношение толщины газовой границы к толщине твердой границы. ks , ρ _s , c _s , r — теплопроводность, плотность, удельная теплоемкость и радиус цилиндрического материала соответственно. Из формулы (8) можно сделать вывод, что скорость распространения пламени уменьшается по мере увеличения радиуса цилиндрического горючего.

Для нескольких кабелей были рассчитаны скорости распространения пламени по одному, двум и трем кабелям, и результаты составили 1,222 см/мин, 1,340 см/мин, 1.877 см/мин соответственно. Поскольку несколько кабелей расположены бесшовно, их можно рассматривать как резиновые пластины. Ширина пластины положительно коррелирует с количеством кабелей. Изменение скорости распространения пламени при кратной ширине кабеля представлено на графике, который демонстрирует, что с увеличением ширины скорость распространения пламени также увеличивается.

Соотношение между скоростью распространения пламени по кабелю и шириной кабеля.

Чжан [25] предположил, что скорость распространения пламени твердого материала определяется механизмом теплопередачи.На самом деле теплопередача тесно связана со скоростью тепловыделения. Магали и др. [31] провели эксперимент с коническим калориметром для исследования корреляции между количеством близко расположенных кабелей и максимальной скоростью тепловыделения и предложили формулу прогноза:

. Кроме того, Magalie et al. сравнили предсказанные результаты, рассчитанные по формуле (9), и экспериментальные результаты, проверив точность предсказания. Для достижения корреляции между количеством кабелей и максимальной скоростью тепловыделения каждого кабеля в данной работе предлагается формула (10).

Из формулы (10) следует, что максимальная скорость тепловыделения каждого кабеля увеличивается с увеличением количества кратных кабелей. В основном существует два пути передачи выделяющегося тепла в зону предварительного нагрева кабелей: газофазный теплообмен и твердофазный теплообмен (т. е. теплопроводность). Первый включает конвективный теплообмен и лучистый теплообмен. При большой ширине образца по сравнению с конвективным теплообменом доминирует пламенно-лучистый теплообмен, что соответствует закону Стенфена–Больцмана:

где ε _f — коэффициент излучения пламени, σ — постоянная Стенфена-Больцмана, T _f — высота пламени, F — коэффициент обзора пламени до несгоревшей поверхности. Согласно эксперименту, высота пламени и ширина кабеля увеличиваются по мере увеличения количества кабелей (или ширины кабеля), увеличивая коэффициент обзора. Кроме того, из формулы (12) можно сделать вывод, что коэффициент излучения пламени также увеличивается с увеличением ширины кабеля.

где К — коэффициент эмиссии, а Вт — ширина образца.

Твердофазный теплообмен, т. е. теплопроводность в зону предварительного нагрева кабелей, может быть выражен в виде [23]:
где δs и λs — толщина и теплопроводность изоляционного слоя соответственно.rc и λc — радиус и теплопроводность жилы кабеля соответственно. Tc – температура сердцевины кабеля, Tp – температура пиролиза. По мере увеличения количества кабелей температура пламени повышается [9,32,33]. Температура жилы кабеля положительно коррелирует с температурой пламени. Следовательно, твердофазный теплообмен увеличивается согласно формуле (13).

В заключение, максимальная скорость тепловыделения каждого кабеля, твердофазная и газофазная теплопередача увеличиваются с увеличением номера кабеля, и, таким образом, скорость распространения пламени увеличивается с увеличением номера кабеля (или общей ширины кабеля) поднимается.

3.3. Распределение температуры

Распределение температуры играет важную роль в воспламеняемости горючих материалов и распространении пламени [10,14,34]. В этой работе инфракрасная камера, расположенная перед кабелями, а не в верхней части кабелей, используется для захвата распределения температуры поверхности кабеля и пламени. Таким образом, достигается распределение температуры в передней части кабелей, но не достигается распределение температуры в верхней части кабелей. Распределение температуры поверхности одного кабеля из ПВХ в разное время показано на рис.Видно, что самая высокая температура поверхности кабеля наблюдается в области жилы. Температура пламени сначала увеличивается, а затем уменьшается снизу вверх. Когда зона возгорания находится в середине кабеля, распределение температуры в различных местах на поверхности кабеля из ПВХ показано на рис. В зоне прогара, чем ближе к зоне пламени, тем выше температура. В несгоревшей зоне по мере удаления от зоны пламени температура кабеля резко снижается, что отличается от результатов эксперимента по возгоранию проволоки, проведенного Zhang et al. [35]. В эксперименте Чжана и др. по мере увеличения расстояния между несгоревшей поверхностью проволоки и зоной пламени температура снижается относительно медленно. Причина в том, что Zhang et al. электризовал провод в эксперименте, и нагревающее действие тока привело к тому, что температура несгоревшего участка была выше, чем у кабеля в этой статье. Поскольку распределение температуры горящего кабеля находится в динамическом изменении, самая высокая температура поверхности кабеля в разное время различна.Рассчитаны средние значения максимальной температуры двухжильного, трехжильного и четырехжильного кабелей, и результаты составляют 554,8 °С, 548 °С, 555,2 °С соответственно. Это отличается от результатов Huang et al. [2,36], которые обнаружили, что среднее значение максимальной температуры увеличивается по мере увеличения количества ядер. Разница в результатах может быть связана с разницей в условиях эксперимента. Хуанг и др. проведены испытания вертикального кабельного лотка на распространение пламени в закрытых помещениях и горизонтального кабельного лотка на открытом пространстве. Однако в этой работе основное внимание уделяется распространению пламени по горизонтальным кабелям в замкнутом пространстве.

Распределение температуры одного кабеля с разным числом жил в разное время. ( и ) двухжильные; ( b ) трехжильные; ( c ) четырехъядерный.

Распределение температуры поверхности в области жил одиночного кабеля во время распространения пламени.

Распределение температуры нескольких ПВХ-кабелей в разное время показано на . С увеличением количества кабелей расширяется диапазон распределения температуры кабеля, увеличивается длина зоны пиролиза и горения.В области сердечника кабелей имеется несколько светлых пятен, что указывает на неравномерность распределения максимальной температуры сердечника. Причина в том, что по сравнению с пламенем одного кабеля пламя нескольких кабелей имеет несколько областей горения, что приводит к множеству областей с высокими температурами. Распределение температуры нескольких кабелей также находится в динамическом изменении. Средние значения максимальной температуры поверхности одного, двух и трех кабелей при пожаре составляют 548 °С, 533 °С и 479 °С соответственно.

Распределение температуры нескольких кабелей с разным номером кабеля в разное время. ( a ) Один кабель; ( b ) два кабеля; ( c ) три кабеля.

4. Выводы

В работе проведены экспериментальные исследования характеристик горючести и распространения пламени поливинилхлоридного (ПВХ) кабеля. Получены форма пламени, размер пламени, скорость распространения пламени и распределение температуры, а также обсуждается влияние количества жил в одном кабеле и количества кабелей в нескольких кабелях на экспериментальные результаты.Проведен корреляционный анализ по структуре кабеля, номеру кабеля, воспламеняемости и характеристикам распространения пламени кабеля из ПВХ. Основные выводы представлены следующим образом.

(1) Тенденция изменения формы пламени одиночного кабеля не зависит от количества жил кабеля. Диапазон колебаний размера пламени нескольких кабелей больше, чем у одиночного кабеля. Как для одного кабеля, так и для нескольких кабелей, по мере увеличения числа жил кабеля (или числа кабелей), средняя высота и ширина пламени увеличиваются, а приращение уменьшается, а разница между средней высотой и шириной пламени уменьшается.Получены формулы подгонки относительно безразмерной высоты пламени и диаметра одиночного троса (или общей ширины нескольких тросов). Первое отрицательно коррелирует со вторым.

(2) Для одиночного кабеля характер распространения пламени определяется конвективной теплопередачей, которая уменьшается по мере увеличения числа жил кабеля. Следовательно, скорость распространения пламени уменьшается по мере увеличения числа жил кабеля. Для нескольких кабелей в поведении пламени преобладает радиационная и кондуктивная теплопередача, которая увеличивается по мере увеличения количества кабелей.Следовательно, скорость распространения пламени увеличивается с увеличением числа кабелей.

(3) Для одиночного кабеля температура пламени сначала повышается, а затем падает по мере увеличения вертикального расстояния от дна пламени. Максимальная температура поверхности кабеля, которая сначала снижается, а затем увеличивается с увеличением числа жил кабеля, приходится на область жилы кабеля. Для нескольких кабелей с увеличением количества кабелей длина зоны пиролиза и горения увеличивается, а максимальная температура поверхности кабеля уменьшается.

Результаты, полученные в этой работе, полезны для оценки пожарной опасности и безопасного проектирования кабелей из ПВХ, используемых в городах или на заводах. Кроме того, эта работа обеспечивает глубокое понимание взаимосвязи между структурой кабеля, номером кабеля и воспламеняемостью материалов кабеля.

Экспериментальное исследование характеристик воспламеняемости и распространения пламени кабеля из поливинилхлорида (ПВХ)

Реферат

Поливинилхлорид (ПВХ) широко применяется в кабелях в качестве изоляционных материалов, которые необходимы для эксплуатации и контроля промышленных процессов. Однако часто случаются возгорания кабелей из ПВХ, что вызывает обеспокоенность общественности. Поэтому в данной статье для изучения характеристик воспламеняемости и распространения пламени ПВХ-кабеля используются экспериментальные методы. Исследуется влияние структуры и количества кабеля, что в предыдущих работах было скудным. По мере увеличения количества жил одного кабеля или количества кабелей из нескольких кабелей средняя высота и ширина пламени увеличиваются, а приращение уменьшается. Получены формулы относительно безразмерной высоты пламени и диаметра одиночного троса (или общей ширины нескольких тросов).Первое отрицательно коррелирует со вторым. Для одиночного кабеля преобладает конвективный теплообмен, и скорость распространения пламени снижается по мере увеличения числа жил кабеля. Максимальная температура кабеля, которая сначала падает, а затем повышается по мере увеличения числа жил кабеля, наблюдается в области жилы кабеля. Для нескольких кабелей скорость распространения пламени увеличивается по мере увеличения количества кабелей. С увеличением номера кабеля длина зоны пиролиза и горения увеличивается, а максимальная температура поверхности кабеля уменьшается.Эта работа полезна для оценки пожарной опасности и безопасного проектирования кабелей из ПВХ.

Ключевые слова: горючесть, поливинилхлорид, распространение пламени, размер пламени, распределение температуры, конструкция кабеля

1. Введение

Кабели широко применяются в быту и производстве людей. Они жизненно необходимы для эксплуатации и контроля промышленных процессов [1]. Кабель состоит из четырех частей снаружи внутрь: внешней оболочки, наполнителя, изолирующего слоя и токопроводящей жилы.За исключением материала сердечника, вышеуказанные материалы кабеля представляют собой материалы на основе углерода. Поливинилхлорид (ПВХ) широко применяется в кабелях в качестве изоляционного слоя, которые очень подвержены возгоранию. Это создает потенциальную опасность возгорания, поскольку старение материала кабеля, короткое замыкание и высокая температура окружающей среды могут привести к воспламенению изоляционного слоя из ПВХ. В обычной жизни на долю электрического пожара приходится примерно 60 % всех несчастных случаев с пожарами [2]. В химической промышленности возгорание кабелей может привести к взрыву химических веществ.Для тепловых электростанций возгорание кабеля может привести к возгоранию и взрыву масляного трансформатора. На атомных электростанциях возгорание кабеля может спровоцировать взрыв водорода [3]. Эти аварии приведут к большому количеству жертв [4]. Кроме того, в случае возгорания кабеля кабели и оборудование будут уничтожены, что приведет к крупномасштабному прерыванию жизни или производства, что приведет к серьезным экономическим потерям. Поэтому необходимо исследовать характеристики воспламеняемости и распространения пламени кабеля из ПВХ.

Были проведены некоторые работы, касающиеся поведения при пиролизе, свойств горения и пожарной токсичности кабельных материалов. Экспериментальные и численные исследования были проведены Moinuddin et al. [5] о сопряженных твердофазных реакциях (пиролиз) и газофазных реакциях (горение) как для обугливающихся, так и для не обугливающихся материалов. Фернандес-Пелло и др. [6] оценивали огнестойкость кабелей, обычно используемых в электроустановках, после определения времени возгорания и скорости распространения огня кабелей под действием внешнего лучистого теплового потока.Гонг и др. В работе [7] установлено, что время воспламенения кабеля линейно растет с увеличением интегрального теплового потока после равномерного нагрева кабеля, состоящего из ПВХ-оболочки и изоляционного слоя XPLE, в новой цилиндрической нагревательной камере. Се и др. [8] выполнили TG (термогравиметрический), FTIR (инфракрасная спектрометрия с преобразованием Фурье) и MCC (микромасштабный калориметр горения) эксперименты в воздушной и азотной средах соответственно и сравнили огнестойкость новых и старых кабелей. Они обнаружили, что пиролиз и сгорание старых кабелей были более полными.Однако Ван и соавт. [9,10] исследовали пиролиз и воспламеняемость новых и старых поливинилхлоридных (ПВХ) оболочек кабелей. Они обнаружили, что старая оболочка обычно пиролизуется и сгорает слабее и не полностью по сравнению с новой. Беджи и др. [11] провели эксперимент по возгоранию кабельного лотка, чтобы спрогнозировать кривую скорости тепловыделения (HRR) на основе видеоанализа пожара (VFA), и полученная кривая соответствовала результатам измерений. Матиас Симон и др. [12] провели крупномасштабные эксперименты по возгоранию кабельных лотков.Они обнаружили, что продольное расстояние кабельного лотка не оказывает существенного влияния на скорость потери массы кабеля. Плотное расположение тросов задержало распространение пламени снизу вверх. Хуанг и Накамура [13] провели обзор основных явлений горения при возгорании проводов и кабелей. В обзоре подчеркивается сложная роль металлического сердечника в воспламенении, распространении пламени, горении и тушении возгорания кабеля. Палин и др. [14] исследовали влияние нанодобавок на основе оксида калия на термическую стабильность кабельного ПВХ.Кроме того, были изучены твердость и механические свойства, чтобы подчеркнуть влияние этих добавок в перспективе конечного промышленного использования. В работе Клапишевского и др. [15] были проведены подготовка и характеристика экологически чистого гибридного материала Mg(OH)(2)/лигнин, а также проведена оценка его использования в качестве функционального наполнителя для повышения огнестойкости ПВХ.

Для снижения пожароопасности кабелей для термореактивных смол, таких как ПВХ, использовались некоторые антипирены [16,17,18,19,20,21]. Нгуен и др.[16] изучали влияние глины и технологии производства на огнестойкость нанокомпозитов органоглина/термоотверждаемый материал и обнаружили, что комбинация механического и ультразвукового диспергирования оказала значительное влияние на распределение наноглины. Кроме того, они разработали новую численную процедуру, сочетающую пиролизный анализ органоглиненных композитов и динамическое моделирование процесса горения для проверки тепловых характеристик, полученных в ходе экспериментов по конусной калориметрии [17].Фердоус и др. [18] исследовали влияние порошка керама на свойства композитных ламинатов на основе стеклянных волокон и фенольной смолы и обнаружили, что в то время как увеличение количества керама снижает прочностные свойства композитных ламинатов, объемная плотность и модуль изгиба увеличиваются. Шан и др. [19] разработали новый PN, содержащий антипирен, названный N,N’-дибутилфосфатдиамидом (DBPDA), который может снизить пиковые значения скорости выделения тепла и скорости образования дыма. Чжан и др.[20] получили термореактивные композиты на основе эфира цианата (CE) и уникального гибридизованного оксида графена (FGO) с фосфором и силиконом, которые имели хорошие характеристики в отношении огнезащиты, ударной вязкости и термостойкости. Сонг и др. [21] разработали встроенный вспучивающийся огнезащитный состав (IFR) с тремя источниками, который может снизить пиковую скорость выделения тепла на 43,45% и уменьшить общее выделение тепла на 28,55%.

Кабельные конструкции из ПВХ и номер кабеля различаются для разных сценариев применения.Структуры с одним кабелем и количество нескольких кабелей значительно повлияют на воспламеняемость и характеристики распространения пламени кабелей из ПВХ, что приведет к разнице в пожароопасности. Однако из приведенного выше обзора литературы было обнаружено, что работ, посвященных влиянию структуры кабеля и номера кабеля, меньше. Поэтому необходимо вести эту работу. Результаты, полученные в данной работе, полезны для оценки пожарной опасности и безопасного проектирования кабелей из поливинилхлорида различной конструкции и количества.Оценка пожарной опасности поможет в управлении безопасностью и в страховании от пожара объектов, использующих кабели ПВХ. Кроме того, результаты этой работы помогают определить оптимальную структуру одного кабеля и количество нескольких кабелей для достижения наименьшей пожароопасности. Кроме того, в этой работе содержится ссылка на правила противопожарной защиты инженерных туннелей или других объектов, использующих кабели из ПВХ.

2. Экспериментальные материалы, система и метод

Экспериментальные материалы представляют собой ПВХ-кабели, обычно используемые в инженерных туннелях.Кабель состоит из четырех частей снаружи внутрь: внешней оболочки, наполнителя, изолирующего слоя и медной жилы. Материал внешней оболочки — неопрен, а внутреннего наполнителя — пеньковая веревка (из перерабатываемой резины). Материал изоляционного слоя в основном поливинилхлорид (ПВХ). Диаметры двухжильных, трехжильных и четырехжильных кабелей составляют 8,5 мм, 11 мм и 12 мм соответственно. Для кабелей с разными жилами, несмотря на разное количество кабельных заполнителей, диаметр медной жилы, толщина наружной оболочки и изоляционного слоя одинаковы, что равно 1.5 мм, 2 мм и 1 мм соответственно. Физические параметры материалов кабеля показаны на рис.

Таблица 1

Физические параметры материалов кабелей.

Материалы	Термальная проводимость с (м · к)	плотность g / см 3	Удельная теплоемкость Kj / (кг · к)
387	387	387	387	387	387	387	387	387	8940	0,38
Неопрен	0,19	1250	1. 7
ПВХ	0,2	1500	1,5

строительных материалов. В туннельных испытаниях ASTM E84 измеряются скорость распространения огня и концентрация дыма в строительных материалах, а испытанные материалы делятся на разные классы в соответствии с их комплексными характеристиками.Подобный экспериментальный метод также используется в работе Plumecocq et al. [22]. Принципиальная схема экспериментальной системы представлена ​​в . Система состоит из кабельного канала, экспериментального стента, экспериментальных материалов и измерительных приборов. В работе применен канал с круглым поперечным сечением. Длина канала 10 м, диаметр поперечного сечения 1,5 м. В экспериментах используется естественная вентиляция. Условия окружающей среды следующие: атмосферное давление 100.07 кПа, температура окружающей среды 30 °С, влажность 65%. В опытах изменяют количество жил одиночного кабеля и количество трехжильных кабелей. Условия эксперимента показаны на рис.

Принципиальная схема экспериментальной системы.

Таблица 2

9

Измерительные приборы, использованные в эксперименте, представляют собой цифровую камеру высокого разрешения и инфракрасную камеру. Цифровая камера записывает процесс распространения пламени, который сохраняется в компьютере. Обработав с помощью компьютерной программы, можно было получить высоту и ширину пламени. Инфракрасная камера используется для регистрации изменения температуры поверхности кабеля и его пламени. Возможна непрерывная съемка с частотой съемки до 50 Гц. Инфракрасное видео обрабатывается с помощью профессионального программного обеспечения, а затем определяется изменение положения пиролизной передней части кабеля с течением времени для расчета скорости распространения пламени.Запальное устройство представляет собой карточный запальник, работающий на бутане с объемной концентрацией более 95%. Воспламенитель размещается на крайней левой точке троса. Для нескольких кабелей одновременно использовались несколько воспламенителей, чтобы обеспечить одновременное зажигание кабелей в ходе эксперимента. Испытание горения при каждом экспериментальном условии повторяют три раза. Экспериментальные ошибки средней высоты пламени одинарного, двух и трех кабелей составляют 2,4%, 2,2% и 3,7% соответственно, а экспериментальные ошибки средней ширины пламени равны 3. 5%, 3,8% и 4,3% соответственно. Экспериментальные ошибки средней высоты пламени двухжильных, трехжильных и четырехжильных кабелей составляют 2,1 %, 2,4 %, 6,8 % соответственно, а максимальные ошибки средней ширины факела — 5,6 %, 3,5 %, 4,7% соответственно. Экспериментальные погрешности скорости распространения пламени одно-, двух- и трехжильных кабелей составляют 5,4, 4,8 и 3,7 % соответственно, а двухжильных, трехжильных и четырехжильных кабелей — 3,3, 5,4 %. %, 6,5% соответственно.

3. Результаты и обсуждение

Экспериментальные результаты этой статьи в основном включают форму пламени, размер пламени, скорость распространения пламени и распределение температуры кабеля из ПВХ.Размер пламени в основном включает высоту пламени и ширину пламени. Большой размер пламени приводит к более сильному тепловому излучению, а горючие материалы вблизи источника огня воспламеняются за более короткое время. Более высокая скорость распространения пламени означает, что огонь распространится на большую площадь за более короткое время, увеличивая площадь повреждения и затрудняя спасение. Более высокая температура соответствует большему выделению тепла и более длинной зоне предварительного нагрева кабеля, что может увеличить скорость распространения пламени. Кроме того, большее количество электрооборудования может быть повреждено из-за более высокой температуры.Следовательно, больший размер пламени, более высокая скорость распространения пламени и более высокая температура соответствуют более высокой пожароопасности. Кроме того, обсуждается влияние количества жил одного кабеля и количества нескольких кабелей на экспериментальные результаты.

3.1. Форма и размер пламени

представляет собой схематическое изображение вида спереди и сбоку пламени кабеля из ПВХ. Пламя окутало цилиндрический материал кабеля от нижней поверхности к верхней поверхности. Передняя часть пламени непрерывно осуществляет теплообмен как в твердой фазе, так и в газовой фазе.По сравнению с плоскими материалами коэффициент теплопередачи выше. Когда поверхность горения создает поток тепла, перпендикулярный поверхности материала, возникает приводной механизм, мотивированный давлением плавучей составляющей пограничного слоя, перепад давлений которого способствует распространению пламени по кабелю [10,23]. ]. Высота пламени определяется как длина от нижней части видимого пламени до вершины, а ширина пламени — это длина пламени по кабелю, т.е.е., Вт _ж дюймов .

Схема кабельного пламени ( a ) фронт пламени, ( b ) вид спереди пламени, ( c ) вид сбоку пламени.

Формы пламени одного кабеля с разным числом жил показаны на . На начальном этапе пламя окутывает цилиндрический кабель. Пламя передает тепло в зону предварительного нагрева за счет излучения, конвекции и теплопроводности. Пиролизный газ, образующийся в зоне предварительного нагрева, перемещается под действием выталкивающей силы и силы инерции, поэтому высота и ширина пламени постепенно увеличиваются, образуя более длинную зону горения кабеля, что приводит к горению все большего количества наружных оболочек.По мере того, как горючие вещества уменьшаются в зоне горения, хвост пламени сжимается, образуя стабильное пламя, которое распространяется горизонтально вдоль кабеля. В течение всего процесса распространения пламени площадь пламени сначала уменьшается, а затем увеличивается, оставаясь, наконец, в стабильном состоянии. Высота пламени сначала увеличивается, а затем остается стабильной, а ширина пламени сначала увеличивается, а затем уменьшается до стабильного значения. Для полиэтиленовой (PE) проволоки He et al. [24] обнаружили, что на стадии стабильного распространения пламени изоляционный слой плавился, и расплавленный изоляционный материал постепенно накапливался, а высота пламени медленно увеличивалась.Когда расплавленный материал капал, высота пламени уменьшалась на 56,8%, а ширина пламени оставалась в основном стабильной. Разница в тенденциях изменения высоты пламени между кабелем из ПВХ и проводом из полиэтилена может быть связана с их различной структурой. Снаружи изоляционного слоя из ПВХ имеется оболочка, а для провода из полиэтилена наружная оболочка отсутствует. Внешняя оболочка изготовлена ​​из неопрена, который является термореактивным и, таким образом, предотвращает капание расплавленного ПВХ. Кроме того, тенденция изменения формы пламени для одиночного кабеля примерно не меняется с увеличением числа жил.

Типичная форма пламени одиночного кабеля с разным числом жил (пламя распространяется слева направо). ( a ) Форма пламени двухжильного кабеля; ( b ) трехжильный кабель в форме пламени; ( c ) Четырехжильный кабель в форме пламени.

История ширины и высоты пламени одного кабеля представлена ​​в . В экспериментах наблюдается, что пламя более колеблется в течение первых 150 с, определяемых как первая стадия распространения пламени, а последние 150 с — как вторая стадия.Различия высоты и ширины пламени рассчитаны для двух стадий и показаны на рис. Дисперсия может отражать степень дисперсии данных, а затем отражать колебания высоты и ширины пламени. Установлено, что дисперсия первого этапа больше, чем второго этапа. Поэтому первый этап определяется как «колебательный период», а второй этап определяется как «стабильный период». Есть две причины колебания высоты пламени. Во-первых, высота пламени динамически изменяется в соответствии с колебаниями пламени.Во-вторых, во время пожара внешняя оболочка кабеля отслаивается и часть обдирочного материала сгорает, что существенно меняет высоту пламени. Рассчитаны средние значения ширины и высоты пламени за стабильный период в , результаты представлены в . также включает безразмерные высоту и ширину пламени, которые определяются как отношение размера пламени к диаметру кабеля. По сравнению с двухжильным кабелем средняя высота пламени и ширина пламени трехжильного кабеля увеличиваются в 4 раза.6 мм и 14,73 мм соответственно. Причина в том, что площадь поперечного сечения кабеля увеличивается с увеличением числа жил, и соответственно увеличивается масса горючего материала. По сравнению с трехжильным кабелем диаметр четырехжильного кабеля увеличивается всего на 1 мм. Поэтому увеличение размера пламени не является очевидным, т. е. средняя ширина пламени увеличивается на 0,1 мм, а средняя высота пламени увеличивается на 1,7 мм.

Изменение размера пламени одного кабеля с разным количеством жил.( a ) Высота пламени; ( b ) ширина пламени.

Таблица 3

Различия высоты и ширины пламени для кабелей с разными жилами в разные периоды.

2
Dariance	Двухдер		Three Cores		Четырехдер		Четырехдер						9			Устойчивый период	Устойчивый период	Устойчивый период	Стабильный период	Устойчивый период
	Изменение высоты пламени	0. 153449	0,044898	0,131187	0,07525	0,062321	0,043459
пламени Ширина дисперсии	0,033124	0,020265	0,026224	0,021472	0,051584	0,011915

Таблица 4

Средний размер пламени одного кабеля с разным числом жил.

Из этого видно, что безразмерная высота пламени одиночного кабеля уменьшается с увеличением диаметра кабеля. Причина в следующем: высота диффузионного пламени определяется выталкивающей силой и силой инерции. Число Фруда [25] обычно используется для характеристики отношения силы инерции к плавучести, и его выражение показано в формуле (1).

В приведенных выше формулах W — ширина образца, H _f — высота пламени, а диапазон значений n составляет 1/5~1/3. Когда F _r мала, в высоте пламени преобладает плавучесть, и безразмерная высота пламени соответствует формуле (3) [26].Комбинируя формулы (2) и (3), можно получить формулу (4), которая указывает на уменьшение безразмерной высоты пламени с увеличением ширины образца. Следовательно, когда число жил одиночного кабеля увеличивается, диаметр кабеля и ширина кабеля увеличиваются, и, таким образом, безразмерная высота пламени кабеля уменьшается.

По формуле (3) проводится подгонка кривой относительно безразмерной высоты пламени одиночного троса и диаметра троса, результаты показаны на . Формула подгонки выглядит следующим образом:

Соотношение между безразмерной высотой пламени отдельного кабеля и диаметром кабеля.

В статье также изучается влияние номера кабеля на воспламеняемость и характеристики распространения пламени нескольких кабелей, когда расстояние между кабелями равно нулю, а число жил кабеля равно трем. Форма пламени нескольких кабелей в течение стабильного периода распространения пламени показана на рис. По сравнению с формой пламени одного кабеля ширина пламени, высота пламени и площадь пламени нескольких кабелей увеличиваются по мере увеличения количества кабелей.Что касается структуры пламени, то можно наблюдать множественные бифуркации пламени, что означает, что все пламя делится на несколько ветвей пламени. Чем больше число кабелей, тем более явно можно наблюдать явление бифуркации. Это явление может быть вызвано неровной поверхностью нескольких кабелей. Кроме того, образуется несколько зон горения кабеля. Скорость распространения фронта пиролиза и скорость горения кабеля различны в разных зонах горения, что приводит к тому, что фронт пламени не является прямолинейным.

Форма пламени нескольких кабелей с разным номером кабеля. ( a ) Один кабель; ( b ) два кабеля; ( c ) три кабеля.

История размера пламени на стабильной стадии распространения пламени по нескольким кабелям показана на . Кривая изменения размера пламени нескольких кабелей имеет большую амплитуду колебаний, чем один кабель. Когда количество кабелей равно трем, колебание размера пламени является наиболее значительным. По мере увеличения количества кабелей высота и ширина пламени постепенно увеличиваются, а приращение имеет тенденцию к уменьшению.Причина в том, что увеличение количества кабелей вызывает большее количество ответвлений пламени, что приводит к уменьшению приращения размера пламени.

Размер пламени нескольких кабелей в зависимости от времени. ( a ) Высота пламени; ( b ) ширина пламени.

Среднее значение размера пламени рассчитывается из . Далее рассчитывается дисперсия размера пламени при различных экспериментальных условиях. Результаты, касающиеся среднего размера пламени и его дисперсии, представлены в .Что касается высоты пламени, то приращение между двумя кабелями и одним кабелем составляет 41,5 мм, а между тремя кабелями и двумя кабелями — 27,66 мм. По ширине пламени шаг между двумя кабелями и одним кабелем составляет 76,3 мм, а между тремя кабелями и двумя кабелями — 25,2 мм. Сделан вывод, что с увеличением количества кабелей размер пламени увеличивается, но приращение уменьшается. Кроме того, для размера пламени нескольких кабелей средняя высота пламени приблизительно равна ширине пламени.Разница между средней высотой пламени и шириной двух кабелей составляет 4,7 мм, а разница между тремя кабелями составляет 2,2 мм. Напротив, разница между средней шириной пламени и высотой одиночного кабеля составляет 29,9 мм. В заключение, по мере увеличения количества кабелей разница между высотой и шириной пламени уменьшается. Причина в том, что при параллельном расположении нескольких кабелей общая ширина кабелей увеличивается, и, следовательно, увеличивается высота пламени. Увеличение высоты пламени меньше, чем увеличение ширины пламени.Поэтому их разница уменьшается.

Таблица 5

Средний размер пламени нескольких кабелей с разным количеством кабелей.

Количество кабелей	один	два	три
Средний пламя высоты (мм)	83.09	124.64	124. 64	152.35
Средняя ширина пламени (мм)	53.11	129.38	154.53
Разница высоты пламени	0.130447	0.489874	0.489874	0.173649	0.173649
0,066659	0. 294971	0.318655

для множества кабелей, поскольку кабели тесно расположены, а деформация маленькая во время процесса сгорания несколько кабелей можно рассматривать как плоскость шириной Вт . Безразмерная высота пламени определяется как отношение высоты пламени ( H ) к общей ширине кабеля ( W ).На основе формулы (3) проведена аппроксимация кривой относительно безразмерной высоты пламени и общей ширины нескольких кабелей, и результаты показаны на рис. Формула подгонки:

H/W = 21,72 W−0,439

(5)

Соотношение между безразмерной высотой пламени и шириной кабеля.

По мере увеличения количества тросов ширина троса увеличивается, и, следовательно, безразмерная высота пламени троса уменьшается по формуле (5). Это согласуется с прогнозируемой тенденцией формулы (3).

3.2. Скорость распространения пламени

В этом документе определяется скорость распространения пламени кабеля из ПВХ на основе скорости движения фронта пиролиза. Согласно кривой горения каучука ТГ-ДТГ-ДСК-МС, пиролиз каучука начинается примерно при 190 °С, а скорость пиролиза при этой температуре может достигать 100 % [5, 27]. Чтобы более четко показать диапазон области пиролиза, на инфракрасном видео выбрана температура от 190 °C до 225 °C в качестве температуры пиролиза, из которой можно получить изменение положения фронта пиролиза во времени, как показано на рис. .Для уменьшения погрешности эксперимента выбирают четыре кривые зависимости положения фронта пиролиза от времени на стадии стабильного распространения пламени и рассчитывают среднее значение наклонов аппроксимирующих линий. Это среднее значение считается скоростью распространения пламени по кабелю. Следовательно, рассчитаны скорости распространения пламени одиночного кабеля с двумя, тремя и четырьмя жилами, и значения составляют 1,406 см/мин, 1,222 см/мин, 1,116 см/мин соответственно.

Пиролиз переднего положения одиночного кабеля с различным количеством жил в зависимости от времени. ( a ) Два ядра; ( b ) три жилы; ( c ) четыре ядра.

Диаметр одиночного двухжильного трехжильного и четырехжильного кабеля составляет 8,5 мм, 11 мм и 12 мм соответственно. Подгоночная зависимость между скоростью распространения пламени одиночного кабеля и его диаметром показана на , которая демонстрирует, что скорость распространения пламени кабеля уменьшается линейно с увеличением диаметра.

Соотношение между скоростью распространения пламени и диаметром одиночного троса.

При распространении пламени по твердым материалам эффект уноса с обеих сторон материала является сильным, когда ширина образца мала, и, таким образом, преобладает конвекционная теплопередача. Конвективный тепловой поток, воспринимаемый твердой поверхностью, может быть выражен как [25]:

В приведенных выше формулах h _i – коэффициент конвективной теплоотдачи. T _g и Ts — температура газа у поверхности твердого тела и температура поверхности твердого тела соответственно, W — ширина образца. Коэффициент конвективной теплопередачи имеет степенной тренд затухания по мере увеличения ширины образца. Следовательно, конвективный теплообмен уменьшается с увеличением ширины образца [28, 29]. Когда количество жил одного кабеля увеличивается, толщина и ширина увеличиваются, и, таким образом, конвективный теплообмен уменьшается, что приводит к уменьшению скорости распространения пламени. Кроме того, Higuera [30] получил корреляцию между горизонтальной скоростью распространения пламени ( V _f ) и радиусом ( r ) цилиндрических горючих:

где G _r — число Грасгофа, а N — отношение толщины газовой границы к толщине твердой границы. ks , ρ _s , c _s , r — теплопроводность, плотность, удельная теплоемкость и радиус цилиндрического материала соответственно. Из формулы (8) можно сделать вывод, что скорость распространения пламени уменьшается по мере увеличения радиуса цилиндрического горючего.

Для нескольких кабелей были рассчитаны скорости распространения пламени по одному, двум и трем кабелям, и результаты составили 1,222 см/мин, 1,340 см/мин, 1.877 см/мин соответственно. Поскольку несколько кабелей расположены бесшовно, их можно рассматривать как резиновые пластины. Ширина пластины положительно коррелирует с количеством кабелей. Изменение скорости распространения пламени при кратной ширине кабеля представлено на графике, который демонстрирует, что с увеличением ширины скорость распространения пламени также увеличивается.

Соотношение между скоростью распространения пламени по кабелю и шириной кабеля.

Чжан [25] предположил, что скорость распространения пламени твердого материала определяется механизмом теплопередачи.На самом деле теплопередача тесно связана со скоростью тепловыделения. Магали и др. [31] провели эксперимент с коническим калориметром для исследования корреляции между количеством близко расположенных кабелей и максимальной скоростью тепловыделения и предложили формулу прогноза:

. Кроме того, Magalie et al. сравнили предсказанные результаты, рассчитанные по формуле (9), и экспериментальные результаты, проверив точность предсказания. Для достижения корреляции между количеством кабелей и максимальной скоростью тепловыделения каждого кабеля в данной работе предлагается формула (10).

Из формулы (10) следует, что максимальная скорость тепловыделения каждого кабеля увеличивается с увеличением количества кратных кабелей. В основном существует два пути передачи выделяющегося тепла в зону предварительного нагрева кабелей: газофазный теплообмен и твердофазный теплообмен (т. е. теплопроводность). Первый включает конвективный теплообмен и лучистый теплообмен. При большой ширине образца по сравнению с конвективным теплообменом доминирует пламенно-лучистый теплообмен, что соответствует закону Стенфена–Больцмана:

где ε _f — коэффициент излучения пламени, σ — постоянная Стенфена-Больцмана, T _f — высота пламени, F — коэффициент обзора пламени до несгоревшей поверхности. Согласно эксперименту, высота пламени и ширина кабеля увеличиваются по мере увеличения количества кабелей (или ширины кабеля), увеличивая коэффициент обзора. Кроме того, из формулы (12) можно сделать вывод, что коэффициент излучения пламени также увеличивается с увеличением ширины кабеля.

где К — коэффициент эмиссии, а Вт — ширина образца.

Твердофазный теплообмен, т. е. теплопроводность в зону предварительного нагрева кабелей, может быть выражен в виде [23]:
где δs и λs — толщина и теплопроводность изоляционного слоя соответственно.rc и λc — радиус и теплопроводность жилы кабеля соответственно. Tc – температура сердцевины кабеля, Tp – температура пиролиза. По мере увеличения количества кабелей температура пламени повышается [9,32,33]. Температура жилы кабеля положительно коррелирует с температурой пламени. Следовательно, твердофазный теплообмен увеличивается согласно формуле (13).

В заключение, максимальная скорость тепловыделения каждого кабеля, твердофазная и газофазная теплопередача увеличиваются с увеличением номера кабеля, и, таким образом, скорость распространения пламени увеличивается с увеличением номера кабеля (или общей ширины кабеля) поднимается.

3.3. Распределение температуры

Распределение температуры играет важную роль в воспламеняемости горючих материалов и распространении пламени [10,14,34]. В этой работе инфракрасная камера, расположенная перед кабелями, а не в верхней части кабелей, используется для захвата распределения температуры поверхности кабеля и пламени. Таким образом, достигается распределение температуры в передней части кабелей, но не достигается распределение температуры в верхней части кабелей. Распределение температуры поверхности одного кабеля из ПВХ в разное время показано на рис.Видно, что самая высокая температура поверхности кабеля наблюдается в области жилы. Температура пламени сначала увеличивается, а затем уменьшается снизу вверх. Когда зона возгорания находится в середине кабеля, распределение температуры в различных местах на поверхности кабеля из ПВХ показано на рис. В зоне прогара, чем ближе к зоне пламени, тем выше температура. В несгоревшей зоне по мере удаления от зоны пламени температура кабеля резко снижается, что отличается от результатов эксперимента по возгоранию проволоки, проведенного Zhang et al. [35]. В эксперименте Чжана и др. по мере увеличения расстояния между несгоревшей поверхностью проволоки и зоной пламени температура снижается относительно медленно. Причина в том, что Zhang et al. электризовал провод в эксперименте, и нагревающее действие тока привело к тому, что температура несгоревшего участка была выше, чем у кабеля в этой статье. Поскольку распределение температуры горящего кабеля находится в динамическом изменении, самая высокая температура поверхности кабеля в разное время различна.Рассчитаны средние значения максимальной температуры двухжильного, трехжильного и четырехжильного кабелей, и результаты составляют 554,8 °С, 548 °С, 555,2 °С соответственно. Это отличается от результатов Huang et al. [2,36], которые обнаружили, что среднее значение максимальной температуры увеличивается по мере увеличения количества ядер. Разница в результатах может быть связана с разницей в условиях эксперимента. Хуанг и др. проведены испытания вертикального кабельного лотка на распространение пламени в закрытых помещениях и горизонтального кабельного лотка на открытом пространстве. Однако в этой работе основное внимание уделяется распространению пламени по горизонтальным кабелям в замкнутом пространстве.

Распределение температуры одного кабеля с разным числом жил в разное время. ( и ) двухжильные; ( b ) трехжильные; ( c ) четырехъядерный.

Распределение температуры поверхности в области жил одиночного кабеля во время распространения пламени.

Распределение температуры нескольких ПВХ-кабелей в разное время показано на . С увеличением количества кабелей расширяется диапазон распределения температуры кабеля, увеличивается длина зоны пиролиза и горения.В области сердечника кабелей имеется несколько светлых пятен, что указывает на неравномерность распределения максимальной температуры сердечника. Причина в том, что по сравнению с пламенем одного кабеля пламя нескольких кабелей имеет несколько областей горения, что приводит к множеству областей с высокими температурами. Распределение температуры нескольких кабелей также находится в динамическом изменении. Средние значения максимальной температуры поверхности одного, двух и трех кабелей при пожаре составляют 548 °С, 533 °С и 479 °С соответственно.

Распределение температуры нескольких кабелей с разным номером кабеля в разное время. ( a ) Один кабель; ( b ) два кабеля; ( c ) три кабеля.

4. Выводы

В работе проведены экспериментальные исследования характеристик горючести и распространения пламени поливинилхлоридного (ПВХ) кабеля. Получены форма пламени, размер пламени, скорость распространения пламени и распределение температуры, а также обсуждается влияние количества жил в одном кабеле и количества кабелей в нескольких кабелях на экспериментальные результаты.Проведен корреляционный анализ по структуре кабеля, номеру кабеля, воспламеняемости и характеристикам распространения пламени кабеля из ПВХ. Основные выводы представлены следующим образом.

(1) Тенденция изменения формы пламени одиночного кабеля не зависит от количества жил кабеля. Диапазон колебаний размера пламени нескольких кабелей больше, чем у одиночного кабеля. Как для одного кабеля, так и для нескольких кабелей, по мере увеличения числа жил кабеля (или числа кабелей), средняя высота и ширина пламени увеличиваются, а приращение уменьшается, а разница между средней высотой и шириной пламени уменьшается.Получены формулы подгонки относительно безразмерной высоты пламени и диаметра одиночного троса (или общей ширины нескольких тросов). Первое отрицательно коррелирует со вторым.

(2) Для одиночного кабеля характер распространения пламени определяется конвективной теплопередачей, которая уменьшается по мере увеличения числа жил кабеля. Следовательно, скорость распространения пламени уменьшается по мере увеличения числа жил кабеля. Для нескольких кабелей в поведении пламени преобладает радиационная и кондуктивная теплопередача, которая увеличивается по мере увеличения количества кабелей.Следовательно, скорость распространения пламени увеличивается с увеличением числа кабелей.

(3) Для одиночного кабеля температура пламени сначала повышается, а затем падает по мере увеличения вертикального расстояния от дна пламени. Максимальная температура поверхности кабеля, которая сначала снижается, а затем увеличивается с увеличением числа жил кабеля, приходится на область жилы кабеля. Для нескольких кабелей с увеличением количества кабелей длина зоны пиролиза и горения увеличивается, а максимальная температура поверхности кабеля уменьшается.

Результаты, полученные в этой работе, полезны для оценки пожарной опасности и безопасного проектирования кабелей из ПВХ, используемых в городах или на заводах. Кроме того, эта работа обеспечивает глубокое понимание взаимосвязи между структурой кабеля, номером кабеля и воспламеняемостью материалов кабеля.

Экспериментальное исследование характеристик воспламеняемости и распространения пламени кабеля из поливинилхлорида (ПВХ)

Реферат

Поливинилхлорид (ПВХ) широко применяется в кабелях в качестве изоляционных материалов, которые необходимы для эксплуатации и контроля промышленных процессов. Однако часто случаются возгорания кабелей из ПВХ, что вызывает обеспокоенность общественности. Поэтому в данной статье для изучения характеристик воспламеняемости и распространения пламени ПВХ-кабеля используются экспериментальные методы. Исследуется влияние структуры и количества кабеля, что в предыдущих работах было скудным. По мере увеличения количества жил одного кабеля или количества кабелей из нескольких кабелей средняя высота и ширина пламени увеличиваются, а приращение уменьшается. Получены формулы относительно безразмерной высоты пламени и диаметра одиночного троса (или общей ширины нескольких тросов).Первое отрицательно коррелирует со вторым. Для одиночного кабеля преобладает конвективный теплообмен, и скорость распространения пламени снижается по мере увеличения числа жил кабеля. Максимальная температура кабеля, которая сначала падает, а затем повышается по мере увеличения числа жил кабеля, наблюдается в области жилы кабеля. Для нескольких кабелей скорость распространения пламени увеличивается по мере увеличения количества кабелей. С увеличением номера кабеля длина зоны пиролиза и горения увеличивается, а максимальная температура поверхности кабеля уменьшается.Эта работа полезна для оценки пожарной опасности и безопасного проектирования кабелей из ПВХ.

Ключевые слова: горючесть, поливинилхлорид, распространение пламени, размер пламени, распределение температуры, конструкция кабеля

1. Введение

Кабели широко применяются в быту и производстве людей. Они жизненно необходимы для эксплуатации и контроля промышленных процессов [1]. Кабель состоит из четырех частей снаружи внутрь: внешней оболочки, наполнителя, изолирующего слоя и токопроводящей жилы.За исключением материала сердечника, вышеуказанные материалы кабеля представляют собой материалы на основе углерода. Поливинилхлорид (ПВХ) широко применяется в кабелях в качестве изоляционного слоя, которые очень подвержены возгоранию. Это создает потенциальную опасность возгорания, поскольку старение материала кабеля, короткое замыкание и высокая температура окружающей среды могут привести к воспламенению изоляционного слоя из ПВХ. В обычной жизни на долю электрического пожара приходится примерно 60 % всех несчастных случаев с пожарами [2]. В химической промышленности возгорание кабелей может привести к взрыву химических веществ.Для тепловых электростанций возгорание кабеля может привести к возгоранию и взрыву масляного трансформатора. На атомных электростанциях возгорание кабеля может спровоцировать взрыв водорода [3]. Эти аварии приведут к большому количеству жертв [4]. Кроме того, в случае возгорания кабеля кабели и оборудование будут уничтожены, что приведет к крупномасштабному прерыванию жизни или производства, что приведет к серьезным экономическим потерям. Поэтому необходимо исследовать характеристики воспламеняемости и распространения пламени кабеля из ПВХ.

Были проведены некоторые работы, касающиеся поведения при пиролизе, свойств горения и пожарной токсичности кабельных материалов. Экспериментальные и численные исследования были проведены Moinuddin et al. [5] о сопряженных твердофазных реакциях (пиролиз) и газофазных реакциях (горение) как для обугливающихся, так и для не обугливающихся материалов. Фернандес-Пелло и др. [6] оценивали огнестойкость кабелей, обычно используемых в электроустановках, после определения времени возгорания и скорости распространения огня кабелей под действием внешнего лучистого теплового потока.Гонг и др. В работе [7] установлено, что время воспламенения кабеля линейно растет с увеличением интегрального теплового потока после равномерного нагрева кабеля, состоящего из ПВХ-оболочки и изоляционного слоя XPLE, в новой цилиндрической нагревательной камере. Се и др. [8] выполнили TG (термогравиметрический), FTIR (инфракрасная спектрометрия с преобразованием Фурье) и MCC (микромасштабный калориметр горения) эксперименты в воздушной и азотной средах соответственно и сравнили огнестойкость новых и старых кабелей. Они обнаружили, что пиролиз и сгорание старых кабелей были более полными.Однако Ван и соавт. [9,10] исследовали пиролиз и воспламеняемость новых и старых поливинилхлоридных (ПВХ) оболочек кабелей. Они обнаружили, что старая оболочка обычно пиролизуется и сгорает слабее и не полностью по сравнению с новой. Беджи и др. [11] провели эксперимент по возгоранию кабельного лотка, чтобы спрогнозировать кривую скорости тепловыделения (HRR) на основе видеоанализа пожара (VFA), и полученная кривая соответствовала результатам измерений. Матиас Симон и др. [12] провели крупномасштабные эксперименты по возгоранию кабельных лотков.Они обнаружили, что продольное расстояние кабельного лотка не оказывает существенного влияния на скорость потери массы кабеля. Плотное расположение тросов задержало распространение пламени снизу вверх. Хуанг и Накамура [13] провели обзор основных явлений горения при возгорании проводов и кабелей. В обзоре подчеркивается сложная роль металлического сердечника в воспламенении, распространении пламени, горении и тушении возгорания кабеля. Палин и др. [14] исследовали влияние нанодобавок на основе оксида калия на термическую стабильность кабельного ПВХ.Кроме того, были изучены твердость и механические свойства, чтобы подчеркнуть влияние этих добавок в перспективе конечного промышленного использования. В работе Клапишевского и др. [15] были проведены подготовка и характеристика экологически чистого гибридного материала Mg(OH)(2)/лигнин, а также проведена оценка его использования в качестве функционального наполнителя для повышения огнестойкости ПВХ.

Для снижения пожароопасности кабелей для термореактивных смол, таких как ПВХ, использовались некоторые антипирены [16,17,18,19,20,21]. Нгуен и др.[16] изучали влияние глины и технологии производства на огнестойкость нанокомпозитов органоглина/термоотверждаемый материал и обнаружили, что комбинация механического и ультразвукового диспергирования оказала значительное влияние на распределение наноглины. Кроме того, они разработали новую численную процедуру, сочетающую пиролизный анализ органоглиненных композитов и динамическое моделирование процесса горения для проверки тепловых характеристик, полученных в ходе экспериментов по конусной калориметрии [17].Фердоус и др. [18] исследовали влияние порошка керама на свойства композитных ламинатов на основе стеклянных волокон и фенольной смолы и обнаружили, что в то время как увеличение количества керама снижает прочностные свойства композитных ламинатов, объемная плотность и модуль изгиба увеличиваются. Шан и др. [19] разработали новый PN, содержащий антипирен, названный N,N’-дибутилфосфатдиамидом (DBPDA), который может снизить пиковые значения скорости выделения тепла и скорости образования дыма. Чжан и др.[20] получили термореактивные композиты на основе эфира цианата (CE) и уникального гибридизованного оксида графена (FGO) с фосфором и силиконом, которые имели хорошие характеристики в отношении огнезащиты, ударной вязкости и термостойкости. Сонг и др. [21] разработали встроенный вспучивающийся огнезащитный состав (IFR) с тремя источниками, который может снизить пиковую скорость выделения тепла на 43,45% и уменьшить общее выделение тепла на 28,55%.

Кабельные конструкции из ПВХ и номер кабеля различаются для разных сценариев применения.Структуры с одним кабелем и количество нескольких кабелей значительно повлияют на воспламеняемость и характеристики распространения пламени кабелей из ПВХ, что приведет к разнице в пожароопасности. Однако из приведенного выше обзора литературы было обнаружено, что работ, посвященных влиянию структуры кабеля и номера кабеля, меньше. Поэтому необходимо вести эту работу. Результаты, полученные в данной работе, полезны для оценки пожарной опасности и безопасного проектирования кабелей из поливинилхлорида различной конструкции и количества.Оценка пожарной опасности поможет в управлении безопасностью и в страховании от пожара объектов, использующих кабели ПВХ. Кроме того, результаты этой работы помогают определить оптимальную структуру одного кабеля и количество нескольких кабелей для достижения наименьшей пожароопасности. Кроме того, в этой работе содержится ссылка на правила противопожарной защиты инженерных туннелей или других объектов, использующих кабели из ПВХ.

2. Экспериментальные материалы, система и метод

Экспериментальные материалы представляют собой ПВХ-кабели, обычно используемые в инженерных туннелях.Кабель состоит из четырех частей снаружи внутрь: внешней оболочки, наполнителя, изолирующего слоя и медной жилы. Материал внешней оболочки — неопрен, а внутреннего наполнителя — пеньковая веревка (из перерабатываемой резины). Материал изоляционного слоя в основном поливинилхлорид (ПВХ). Диаметры двухжильных, трехжильных и четырехжильных кабелей составляют 8,5 мм, 11 мм и 12 мм соответственно. Для кабелей с разными жилами, несмотря на разное количество кабельных заполнителей, диаметр медной жилы, толщина наружной оболочки и изоляционного слоя одинаковы, что равно 1.5 мм, 2 мм и 1 мм соответственно. Физические параметры материалов кабеля показаны на рис.

Таблица 1

Физические параметры материалов кабелей.

Материалы	Термальная проводимость с (м · к)	плотность g / см 3	Удельная теплоемкость Kj / (кг · к)
387	387	387	387	387	387	387	387	387	8940	0,38
Неопрен	0,19	1250	1. 7
ПВХ	0,2	1500	1,5

строительных материалов. В туннельных испытаниях ASTM E84 измеряются скорость распространения огня и концентрация дыма в строительных материалах, а испытанные материалы делятся на разные классы в соответствии с их комплексными характеристиками.Подобный экспериментальный метод также используется в работе Plumecocq et al. [22]. Принципиальная схема экспериментальной системы представлена ​​в . Система состоит из кабельного канала, экспериментального стента, экспериментальных материалов и измерительных приборов. В работе применен канал с круглым поперечным сечением. Длина канала 10 м, диаметр поперечного сечения 1,5 м. В экспериментах используется естественная вентиляция. Условия окружающей среды следующие: атмосферное давление 100.07 кПа, температура окружающей среды 30 °С, влажность 65%. В опытах изменяют количество жил одиночного кабеля и количество трехжильных кабелей. Условия эксперимента показаны на рис.

Принципиальная схема экспериментальной системы.

Таблица 2

9

Измерительные приборы, использованные в эксперименте, представляют собой цифровую камеру высокого разрешения и инфракрасную камеру. Цифровая камера записывает процесс распространения пламени, который сохраняется в компьютере. Обработав с помощью компьютерной программы, можно было получить высоту и ширину пламени. Инфракрасная камера используется для регистрации изменения температуры поверхности кабеля и его пламени. Возможна непрерывная съемка с частотой съемки до 50 Гц. Инфракрасное видео обрабатывается с помощью профессионального программного обеспечения, а затем определяется изменение положения пиролизной передней части кабеля с течением времени для расчета скорости распространения пламени.Запальное устройство представляет собой карточный запальник, работающий на бутане с объемной концентрацией более 95%. Воспламенитель размещается на крайней левой точке троса. Для нескольких кабелей одновременно использовались несколько воспламенителей, чтобы обеспечить одновременное зажигание кабелей в ходе эксперимента. Испытание горения при каждом экспериментальном условии повторяют три раза. Экспериментальные ошибки средней высоты пламени одинарного, двух и трех кабелей составляют 2,4%, 2,2% и 3,7% соответственно, а экспериментальные ошибки средней ширины пламени равны 3. 5%, 3,8% и 4,3% соответственно. Экспериментальные ошибки средней высоты пламени двухжильных, трехжильных и четырехжильных кабелей составляют 2,1 %, 2,4 %, 6,8 % соответственно, а максимальные ошибки средней ширины факела — 5,6 %, 3,5 %, 4,7% соответственно. Экспериментальные погрешности скорости распространения пламени одно-, двух- и трехжильных кабелей составляют 5,4, 4,8 и 3,7 % соответственно, а двухжильных, трехжильных и четырехжильных кабелей — 3,3, 5,4 %. %, 6,5% соответственно.

3. Результаты и обсуждение

Экспериментальные результаты этой статьи в основном включают форму пламени, размер пламени, скорость распространения пламени и распределение температуры кабеля из ПВХ.Размер пламени в основном включает высоту пламени и ширину пламени. Большой размер пламени приводит к более сильному тепловому излучению, а горючие материалы вблизи источника огня воспламеняются за более короткое время. Более высокая скорость распространения пламени означает, что огонь распространится на большую площадь за более короткое время, увеличивая площадь повреждения и затрудняя спасение. Более высокая температура соответствует большему выделению тепла и более длинной зоне предварительного нагрева кабеля, что может увеличить скорость распространения пламени. Кроме того, большее количество электрооборудования может быть повреждено из-за более высокой температуры.Следовательно, больший размер пламени, более высокая скорость распространения пламени и более высокая температура соответствуют более высокой пожароопасности. Кроме того, обсуждается влияние количества жил одного кабеля и количества нескольких кабелей на экспериментальные результаты.

3.1. Форма и размер пламени

представляет собой схематическое изображение вида спереди и сбоку пламени кабеля из ПВХ. Пламя окутало цилиндрический материал кабеля от нижней поверхности к верхней поверхности. Передняя часть пламени непрерывно осуществляет теплообмен как в твердой фазе, так и в газовой фазе.По сравнению с плоскими материалами коэффициент теплопередачи выше. Когда поверхность горения создает поток тепла, перпендикулярный поверхности материала, возникает приводной механизм, мотивированный давлением плавучей составляющей пограничного слоя, перепад давлений которого способствует распространению пламени по кабелю [10,23]. ]. Высота пламени определяется как длина от нижней части видимого пламени до вершины, а ширина пламени — это длина пламени по кабелю, т.е.е., Вт _ж дюймов .

Схема кабельного пламени ( a ) фронт пламени, ( b ) вид спереди пламени, ( c ) вид сбоку пламени.

Формы пламени одного кабеля с разным числом жил показаны на . На начальном этапе пламя окутывает цилиндрический кабель. Пламя передает тепло в зону предварительного нагрева за счет излучения, конвекции и теплопроводности. Пиролизный газ, образующийся в зоне предварительного нагрева, перемещается под действием выталкивающей силы и силы инерции, поэтому высота и ширина пламени постепенно увеличиваются, образуя более длинную зону горения кабеля, что приводит к горению все большего количества наружных оболочек.По мере того, как горючие вещества уменьшаются в зоне горения, хвост пламени сжимается, образуя стабильное пламя, которое распространяется горизонтально вдоль кабеля. В течение всего процесса распространения пламени площадь пламени сначала уменьшается, а затем увеличивается, оставаясь, наконец, в стабильном состоянии. Высота пламени сначала увеличивается, а затем остается стабильной, а ширина пламени сначала увеличивается, а затем уменьшается до стабильного значения. Для полиэтиленовой (PE) проволоки He et al. [24] обнаружили, что на стадии стабильного распространения пламени изоляционный слой плавился, и расплавленный изоляционный материал постепенно накапливался, а высота пламени медленно увеличивалась.Когда расплавленный материал капал, высота пламени уменьшалась на 56,8%, а ширина пламени оставалась в основном стабильной. Разница в тенденциях изменения высоты пламени между кабелем из ПВХ и проводом из полиэтилена может быть связана с их различной структурой. Снаружи изоляционного слоя из ПВХ имеется оболочка, а для провода из полиэтилена наружная оболочка отсутствует. Внешняя оболочка изготовлена ​​из неопрена, который является термореактивным и, таким образом, предотвращает капание расплавленного ПВХ. Кроме того, тенденция изменения формы пламени для одиночного кабеля примерно не меняется с увеличением числа жил.

Типичная форма пламени одиночного кабеля с разным числом жил (пламя распространяется слева направо). ( a ) Форма пламени двухжильного кабеля; ( b ) трехжильный кабель в форме пламени; ( c ) Четырехжильный кабель в форме пламени.

История ширины и высоты пламени одного кабеля представлена ​​в . В экспериментах наблюдается, что пламя более колеблется в течение первых 150 с, определяемых как первая стадия распространения пламени, а последние 150 с — как вторая стадия.Различия высоты и ширины пламени рассчитаны для двух стадий и показаны на рис. Дисперсия может отражать степень дисперсии данных, а затем отражать колебания высоты и ширины пламени. Установлено, что дисперсия первого этапа больше, чем второго этапа. Поэтому первый этап определяется как «колебательный период», а второй этап определяется как «стабильный период». Есть две причины колебания высоты пламени. Во-первых, высота пламени динамически изменяется в соответствии с колебаниями пламени.Во-вторых, во время пожара внешняя оболочка кабеля отслаивается и часть обдирочного материала сгорает, что существенно меняет высоту пламени. Рассчитаны средние значения ширины и высоты пламени за стабильный период в , результаты представлены в . также включает безразмерные высоту и ширину пламени, которые определяются как отношение размера пламени к диаметру кабеля. По сравнению с двухжильным кабелем средняя высота пламени и ширина пламени трехжильного кабеля увеличиваются в 4 раза.6 мм и 14,73 мм соответственно. Причина в том, что площадь поперечного сечения кабеля увеличивается с увеличением числа жил, и соответственно увеличивается масса горючего материала. По сравнению с трехжильным кабелем диаметр четырехжильного кабеля увеличивается всего на 1 мм. Поэтому увеличение размера пламени не является очевидным, т. е. средняя ширина пламени увеличивается на 0,1 мм, а средняя высота пламени увеличивается на 1,7 мм.

Изменение размера пламени одного кабеля с разным количеством жил.( a ) Высота пламени; ( b ) ширина пламени.

Таблица 3

Различия высоты и ширины пламени для кабелей с разными жилами в разные периоды.

2
Dariance	Двухдер		Three Cores		Четырехдер		Четырехдер						9			Устойчивый период	Устойчивый период	Устойчивый период	Стабильный период	Устойчивый период
	Изменение высоты пламени	0. 153449	0,044898	0,131187	0,07525	0,062321	0,043459
пламени Ширина дисперсии	0,033124	0,020265	0,026224	0,021472	0,051584	0,011915

Таблица 4

Средний размер пламени одного кабеля с разным числом жил.

Из этого видно, что безразмерная высота пламени одиночного кабеля уменьшается с увеличением диаметра кабеля. Причина в следующем: высота диффузионного пламени определяется выталкивающей силой и силой инерции. Число Фруда [25] обычно используется для характеристики отношения силы инерции к плавучести, и его выражение показано в формуле (1).

В приведенных выше формулах W — ширина образца, H _f — высота пламени, а диапазон значений n составляет 1/5~1/3. Когда F _r мала, в высоте пламени преобладает плавучесть, и безразмерная высота пламени соответствует формуле (3) [26].Комбинируя формулы (2) и (3), можно получить формулу (4), которая указывает на уменьшение безразмерной высоты пламени с увеличением ширины образца. Следовательно, когда число жил одиночного кабеля увеличивается, диаметр кабеля и ширина кабеля увеличиваются, и, таким образом, безразмерная высота пламени кабеля уменьшается.

По формуле (3) проводится подгонка кривой относительно безразмерной высоты пламени одиночного троса и диаметра троса, результаты показаны на . Формула подгонки выглядит следующим образом:

Соотношение между безразмерной высотой пламени отдельного кабеля и диаметром кабеля.

В статье также изучается влияние номера кабеля на воспламеняемость и характеристики распространения пламени нескольких кабелей, когда расстояние между кабелями равно нулю, а число жил кабеля равно трем. Форма пламени нескольких кабелей в течение стабильного периода распространения пламени показана на рис. По сравнению с формой пламени одного кабеля ширина пламени, высота пламени и площадь пламени нескольких кабелей увеличиваются по мере увеличения количества кабелей.Что касается структуры пламени, то можно наблюдать множественные бифуркации пламени, что означает, что все пламя делится на несколько ветвей пламени. Чем больше число кабелей, тем более явно можно наблюдать явление бифуркации. Это явление может быть вызвано неровной поверхностью нескольких кабелей. Кроме того, образуется несколько зон горения кабеля. Скорость распространения фронта пиролиза и скорость горения кабеля различны в разных зонах горения, что приводит к тому, что фронт пламени не является прямолинейным.

Форма пламени нескольких кабелей с разным номером кабеля. ( a ) Один кабель; ( b ) два кабеля; ( c ) три кабеля.

История размера пламени на стабильной стадии распространения пламени по нескольким кабелям показана на . Кривая изменения размера пламени нескольких кабелей имеет большую амплитуду колебаний, чем один кабель. Когда количество кабелей равно трем, колебание размера пламени является наиболее значительным. По мере увеличения количества кабелей высота и ширина пламени постепенно увеличиваются, а приращение имеет тенденцию к уменьшению.Причина в том, что увеличение количества кабелей вызывает большее количество ответвлений пламени, что приводит к уменьшению приращения размера пламени.

Размер пламени нескольких кабелей в зависимости от времени. ( a ) Высота пламени; ( b ) ширина пламени.

Среднее значение размера пламени рассчитывается из . Далее рассчитывается дисперсия размера пламени при различных экспериментальных условиях. Результаты, касающиеся среднего размера пламени и его дисперсии, представлены в .Что касается высоты пламени, то приращение между двумя кабелями и одним кабелем составляет 41,5 мм, а между тремя кабелями и двумя кабелями — 27,66 мм. По ширине пламени шаг между двумя кабелями и одним кабелем составляет 76,3 мм, а между тремя кабелями и двумя кабелями — 25,2 мм. Сделан вывод, что с увеличением количества кабелей размер пламени увеличивается, но приращение уменьшается. Кроме того, для размера пламени нескольких кабелей средняя высота пламени приблизительно равна ширине пламени.Разница между средней высотой пламени и шириной двух кабелей составляет 4,7 мм, а разница между тремя кабелями составляет 2,2 мм. Напротив, разница между средней шириной пламени и высотой одиночного кабеля составляет 29,9 мм. В заключение, по мере увеличения количества кабелей разница между высотой и шириной пламени уменьшается. Причина в том, что при параллельном расположении нескольких кабелей общая ширина кабелей увеличивается, и, следовательно, увеличивается высота пламени. Увеличение высоты пламени меньше, чем увеличение ширины пламени.Поэтому их разница уменьшается.

Таблица 5

Средний размер пламени нескольких кабелей с разным количеством кабелей.

Количество кабелей	один	два	три
Средний пламя высоты (мм)	83.09	124.64	124. 64	152.35
Средняя ширина пламени (мм)	53.11	129.38	154.53
Разница высоты пламени	0.130447	0.489874	0.489874	0.173649	0.173649
0,066659	0. 294971	0.318655

для множества кабелей, поскольку кабели тесно расположены, а деформация маленькая во время процесса сгорания несколько кабелей можно рассматривать как плоскость шириной Вт . Безразмерная высота пламени определяется как отношение высоты пламени ( H ) к общей ширине кабеля ( W ).На основе формулы (3) проведена аппроксимация кривой относительно безразмерной высоты пламени и общей ширины нескольких кабелей, и результаты показаны на рис. Формула подгонки:

H/W = 21,72 W−0,439

(5)

Соотношение между безразмерной высотой пламени и шириной кабеля.

По мере увеличения количества тросов ширина троса увеличивается, и, следовательно, безразмерная высота пламени троса уменьшается по формуле (5). Это согласуется с прогнозируемой тенденцией формулы (3).

3.2. Скорость распространения пламени

В этом документе определяется скорость распространения пламени кабеля из ПВХ на основе скорости движения фронта пиролиза. Согласно кривой горения каучука ТГ-ДТГ-ДСК-МС, пиролиз каучука начинается примерно при 190 °С, а скорость пиролиза при этой температуре может достигать 100 % [5, 27]. Чтобы более четко показать диапазон области пиролиза, на инфракрасном видео выбрана температура от 190 °C до 225 °C в качестве температуры пиролиза, из которой можно получить изменение положения фронта пиролиза во времени, как показано на рис. .Для уменьшения погрешности эксперимента выбирают четыре кривые зависимости положения фронта пиролиза от времени на стадии стабильного распространения пламени и рассчитывают среднее значение наклонов аппроксимирующих линий. Это среднее значение считается скоростью распространения пламени по кабелю. Следовательно, рассчитаны скорости распространения пламени одиночного кабеля с двумя, тремя и четырьмя жилами, и значения составляют 1,406 см/мин, 1,222 см/мин, 1,116 см/мин соответственно.

Пиролиз переднего положения одиночного кабеля с различным количеством жил в зависимости от времени. ( a ) Два ядра; ( b ) три жилы; ( c ) четыре ядра.

Диаметр одиночного двухжильного трехжильного и четырехжильного кабеля составляет 8,5 мм, 11 мм и 12 мм соответственно. Подгоночная зависимость между скоростью распространения пламени одиночного кабеля и его диаметром показана на , которая демонстрирует, что скорость распространения пламени кабеля уменьшается линейно с увеличением диаметра.

Соотношение между скоростью распространения пламени и диаметром одиночного троса.

При распространении пламени по твердым материалам эффект уноса с обеих сторон материала является сильным, когда ширина образца мала, и, таким образом, преобладает конвекционная теплопередача. Конвективный тепловой поток, воспринимаемый твердой поверхностью, может быть выражен как [25]:

В приведенных выше формулах h _i – коэффициент конвективной теплоотдачи. T _g и Ts — температура газа у поверхности твердого тела и температура поверхности твердого тела соответственно, W — ширина образца. Коэффициент конвективной теплопередачи имеет степенной тренд затухания по мере увеличения ширины образца. Следовательно, конвективный теплообмен уменьшается с увеличением ширины образца [28, 29]. Когда количество жил одного кабеля увеличивается, толщина и ширина увеличиваются, и, таким образом, конвективный теплообмен уменьшается, что приводит к уменьшению скорости распространения пламени. Кроме того, Higuera [30] получил корреляцию между горизонтальной скоростью распространения пламени ( V _f ) и радиусом ( r ) цилиндрических горючих:

где G _r — число Грасгофа, а N — отношение толщины газовой границы к толщине твердой границы. ks , ρ _s , c _s , r — теплопроводность, плотность, удельная теплоемкость и радиус цилиндрического материала соответственно. Из формулы (8) можно сделать вывод, что скорость распространения пламени уменьшается по мере увеличения радиуса цилиндрического горючего.

Для нескольких кабелей были рассчитаны скорости распространения пламени по одному, двум и трем кабелям, и результаты составили 1,222 см/мин, 1,340 см/мин, 1.877 см/мин соответственно. Поскольку несколько кабелей расположены бесшовно, их можно рассматривать как резиновые пластины. Ширина пластины положительно коррелирует с количеством кабелей. Изменение скорости распространения пламени при кратной ширине кабеля представлено на графике, который демонстрирует, что с увеличением ширины скорость распространения пламени также увеличивается.

Соотношение между скоростью распространения пламени по кабелю и шириной кабеля.

Чжан [25] предположил, что скорость распространения пламени твердого материала определяется механизмом теплопередачи.На самом деле теплопередача тесно связана со скоростью тепловыделения. Магали и др. [31] провели эксперимент с коническим калориметром для исследования корреляции между количеством близко расположенных кабелей и максимальной скоростью тепловыделения и предложили формулу прогноза:

. Кроме того, Magalie et al. сравнили предсказанные результаты, рассчитанные по формуле (9), и экспериментальные результаты, проверив точность предсказания. Для достижения корреляции между количеством кабелей и максимальной скоростью тепловыделения каждого кабеля в данной работе предлагается формула (10).

Из формулы (10) следует, что максимальная скорость тепловыделения каждого кабеля увеличивается с увеличением количества кратных кабелей. В основном существует два пути передачи выделяющегося тепла в зону предварительного нагрева кабелей: газофазный теплообмен и твердофазный теплообмен (т. е. теплопроводность). Первый включает конвективный теплообмен и лучистый теплообмен. При большой ширине образца по сравнению с конвективным теплообменом доминирует пламенно-лучистый теплообмен, что соответствует закону Стенфена–Больцмана:

где ε _f — коэффициент излучения пламени, σ — постоянная Стенфена-Больцмана, T _f — высота пламени, F — коэффициент обзора пламени до несгоревшей поверхности. Согласно эксперименту, высота пламени и ширина кабеля увеличиваются по мере увеличения количества кабелей (или ширины кабеля), увеличивая коэффициент обзора. Кроме того, из формулы (12) можно сделать вывод, что коэффициент излучения пламени также увеличивается с увеличением ширины кабеля.

где К — коэффициент эмиссии, а Вт — ширина образца.

Твердофазный теплообмен, т. е. теплопроводность в зону предварительного нагрева кабелей, может быть выражен в виде [23]:
где δs и λs — толщина и теплопроводность изоляционного слоя соответственно.rc и λc — радиус и теплопроводность жилы кабеля соответственно. Tc – температура сердцевины кабеля, Tp – температура пиролиза. По мере увеличения количества кабелей температура пламени повышается [9,32,33]. Температура жилы кабеля положительно коррелирует с температурой пламени. Следовательно, твердофазный теплообмен увеличивается согласно формуле (13).

В заключение, максимальная скорость тепловыделения каждого кабеля, твердофазная и газофазная теплопередача увеличиваются с увеличением номера кабеля, и, таким образом, скорость распространения пламени увеличивается с увеличением номера кабеля (или общей ширины кабеля) поднимается.

3.3. Распределение температуры

Распределение температуры играет важную роль в воспламеняемости горючих материалов и распространении пламени [10,14,34]. В этой работе инфракрасная камера, расположенная перед кабелями, а не в верхней части кабелей, используется для захвата распределения температуры поверхности кабеля и пламени. Таким образом, достигается распределение температуры в передней части кабелей, но не достигается распределение температуры в верхней части кабелей. Распределение температуры поверхности одного кабеля из ПВХ в разное время показано на рис.Видно, что самая высокая температура поверхности кабеля наблюдается в области жилы. Температура пламени сначала увеличивается, а затем уменьшается снизу вверх. Когда зона возгорания находится в середине кабеля, распределение температуры в различных местах на поверхности кабеля из ПВХ показано на рис. В зоне прогара, чем ближе к зоне пламени, тем выше температура. В несгоревшей зоне по мере удаления от зоны пламени температура кабеля резко снижается, что отличается от результатов эксперимента по возгоранию проволоки, проведенного Zhang et al. [35]. В эксперименте Чжана и др. по мере увеличения расстояния между несгоревшей поверхностью проволоки и зоной пламени температура снижается относительно медленно. Причина в том, что Zhang et al. электризовал провод в эксперименте, и нагревающее действие тока привело к тому, что температура несгоревшего участка была выше, чем у кабеля в этой статье. Поскольку распределение температуры горящего кабеля находится в динамическом изменении, самая высокая температура поверхности кабеля в разное время различна.Рассчитаны средние значения максимальной температуры двухжильного, трехжильного и четырехжильного кабелей, и результаты составляют 554,8 °С, 548 °С, 555,2 °С соответственно. Это отличается от результатов Huang et al. [2,36], которые обнаружили, что среднее значение максимальной температуры увеличивается по мере увеличения количества ядер. Разница в результатах может быть связана с разницей в условиях эксперимента. Хуанг и др. проведены испытания вертикального кабельного лотка на распространение пламени в закрытых помещениях и горизонтального кабельного лотка на открытом пространстве. Однако в этой работе основное внимание уделяется распространению пламени по горизонтальным кабелям в замкнутом пространстве.

Распределение температуры одного кабеля с разным числом жил в разное время. ( и ) двухжильные; ( b ) трехжильные; ( c ) четырехъядерный.

Распределение температуры поверхности в области жил одиночного кабеля во время распространения пламени.

Распределение температуры нескольких ПВХ-кабелей в разное время показано на . С увеличением количества кабелей расширяется диапазон распределения температуры кабеля, увеличивается длина зоны пиролиза и горения.В области сердечника кабелей имеется несколько светлых пятен, что указывает на неравномерность распределения максимальной температуры сердечника. Причина в том, что по сравнению с пламенем одного кабеля пламя нескольких кабелей имеет несколько областей горения, что приводит к множеству областей с высокими температурами. Распределение температуры нескольких кабелей также находится в динамическом изменении. Средние значения максимальной температуры поверхности одного, двух и трех кабелей при пожаре составляют 548 °С, 533 °С и 479 °С соответственно.

Распределение температуры нескольких кабелей с разным номером кабеля в разное время. ( a ) Один кабель; ( b ) два кабеля; ( c ) три кабеля.

4. Выводы

В работе проведены экспериментальные исследования характеристик горючести и распространения пламени поливинилхлоридного (ПВХ) кабеля. Получены форма пламени, размер пламени, скорость распространения пламени и распределение температуры, а также обсуждается влияние количества жил в одном кабеле и количества кабелей в нескольких кабелях на экспериментальные результаты.Проведен корреляционный анализ по структуре кабеля, номеру кабеля, воспламеняемости и характеристикам распространения пламени кабеля из ПВХ. Основные выводы представлены следующим образом.

(1) Тенденция изменения формы пламени одиночного кабеля не зависит от количества жил кабеля. Диапазон колебаний размера пламени нескольких кабелей больше, чем у одиночного кабеля. Как для одного кабеля, так и для нескольких кабелей, по мере увеличения числа жил кабеля (или числа кабелей), средняя высота и ширина пламени увеличиваются, а приращение уменьшается, а разница между средней высотой и шириной пламени уменьшается.Получены формулы подгонки относительно безразмерной высоты пламени и диаметра одиночного троса (или общей ширины нескольких тросов). Первое отрицательно коррелирует со вторым.

(2) Для одиночного кабеля характер распространения пламени определяется конвективной теплопередачей, которая уменьшается по мере увеличения числа жил кабеля. Следовательно, скорость распространения пламени уменьшается по мере увеличения числа жил кабеля. Для нескольких кабелей в поведении пламени преобладает радиационная и кондуктивная теплопередача, которая увеличивается по мере увеличения количества кабелей.Следовательно, скорость распространения пламени увеличивается с увеличением числа кабелей.

(3) Для одиночного кабеля температура пламени сначала повышается, а затем падает по мере увеличения вертикального расстояния от дна пламени. Максимальная температура поверхности кабеля, которая сначала снижается, а затем увеличивается с увеличением числа жил кабеля, приходится на область жилы кабеля. Для нескольких кабелей с увеличением количества кабелей длина зоны пиролиза и горения увеличивается, а максимальная температура поверхности кабеля уменьшается.

Результаты, полученные в этой работе, полезны для оценки пожарной опасности и безопасного проектирования кабелей из ПВХ, используемых в городах или на заводах. Кроме того, эта работа обеспечивает глубокое понимание взаимосвязи между структурой кабеля, номером кабеля и воспламеняемостью материалов кабеля.

Экспериментальное исследование характеристик воспламеняемости и распространения пламени кабеля из поливинилхлорида (ПВХ)

Реферат

Поливинилхлорид (ПВХ) широко применяется в кабелях в качестве изоляционных материалов, которые необходимы для эксплуатации и контроля промышленных процессов. Однако часто случаются возгорания кабелей из ПВХ, что вызывает обеспокоенность общественности. Поэтому в данной статье для изучения характеристик воспламеняемости и распространения пламени ПВХ-кабеля используются экспериментальные методы. Исследуется влияние структуры и количества кабеля, что в предыдущих работах было скудным. По мере увеличения количества жил одного кабеля или количества кабелей из нескольких кабелей средняя высота и ширина пламени увеличиваются, а приращение уменьшается. Получены формулы относительно безразмерной высоты пламени и диаметра одиночного троса (или общей ширины нескольких тросов).Первое отрицательно коррелирует со вторым. Для одиночного кабеля преобладает конвективный теплообмен, и скорость распространения пламени снижается по мере увеличения числа жил кабеля. Максимальная температура кабеля, которая сначала падает, а затем повышается по мере увеличения числа жил кабеля, наблюдается в области жилы кабеля. Для нескольких кабелей скорость распространения пламени увеличивается по мере увеличения количества кабелей. С увеличением номера кабеля длина зоны пиролиза и горения увеличивается, а максимальная температура поверхности кабеля уменьшается.Эта работа полезна для оценки пожарной опасности и безопасного проектирования кабелей из ПВХ.

Ключевые слова: горючесть, поливинилхлорид, распространение пламени, размер пламени, распределение температуры, конструкция кабеля

1. Введение

Кабели широко применяются в быту и производстве людей. Они жизненно необходимы для эксплуатации и контроля промышленных процессов [1]. Кабель состоит из четырех частей снаружи внутрь: внешней оболочки, наполнителя, изолирующего слоя и токопроводящей жилы.За исключением материала сердечника, вышеуказанные материалы кабеля представляют собой материалы на основе углерода. Поливинилхлорид (ПВХ) широко применяется в кабелях в качестве изоляционного слоя, которые очень подвержены возгоранию. Это создает потенциальную опасность возгорания, поскольку старение материала кабеля, короткое замыкание и высокая температура окружающей среды могут привести к воспламенению изоляционного слоя из ПВХ. В обычной жизни на долю электрического пожара приходится примерно 60 % всех несчастных случаев с пожарами [2]. В химической промышленности возгорание кабелей может привести к взрыву химических веществ.Для тепловых электростанций возгорание кабеля может привести к возгоранию и взрыву масляного трансформатора. На атомных электростанциях возгорание кабеля может спровоцировать взрыв водорода [3]. Эти аварии приведут к большому количеству жертв [4]. Кроме того, в случае возгорания кабеля кабели и оборудование будут уничтожены, что приведет к крупномасштабному прерыванию жизни или производства, что приведет к серьезным экономическим потерям. Поэтому необходимо исследовать характеристики воспламеняемости и распространения пламени кабеля из ПВХ.

Были проведены некоторые работы, касающиеся поведения при пиролизе, свойств горения и пожарной токсичности кабельных материалов. Экспериментальные и численные исследования были проведены Moinuddin et al. [5] о сопряженных твердофазных реакциях (пиролиз) и газофазных реакциях (горение) как для обугливающихся, так и для не обугливающихся материалов. Фернандес-Пелло и др. [6] оценивали огнестойкость кабелей, обычно используемых в электроустановках, после определения времени возгорания и скорости распространения огня кабелей под действием внешнего лучистого теплового потока.Гонг и др. В работе [7] установлено, что время воспламенения кабеля линейно растет с увеличением интегрального теплового потока после равномерного нагрева кабеля, состоящего из ПВХ-оболочки и изоляционного слоя XPLE, в новой цилиндрической нагревательной камере. Се и др. [8] выполнили TG (термогравиметрический), FTIR (инфракрасная спектрометрия с преобразованием Фурье) и MCC (микромасштабный калориметр горения) эксперименты в воздушной и азотной средах соответственно и сравнили огнестойкость новых и старых кабелей. Они обнаружили, что пиролиз и сгорание старых кабелей были более полными.Однако Ван и соавт. [9,10] исследовали пиролиз и воспламеняемость новых и старых поливинилхлоридных (ПВХ) оболочек кабелей. Они обнаружили, что старая оболочка обычно пиролизуется и сгорает слабее и не полностью по сравнению с новой. Беджи и др. [11] провели эксперимент по возгоранию кабельного лотка, чтобы спрогнозировать кривую скорости тепловыделения (HRR) на основе видеоанализа пожара (VFA), и полученная кривая соответствовала результатам измерений. Матиас Симон и др. [12] провели крупномасштабные эксперименты по возгоранию кабельных лотков.Они обнаружили, что продольное расстояние кабельного лотка не оказывает существенного влияния на скорость потери массы кабеля. Плотное расположение тросов задержало распространение пламени снизу вверх. Хуанг и Накамура [13] провели обзор основных явлений горения при возгорании проводов и кабелей. В обзоре подчеркивается сложная роль металлического сердечника в воспламенении, распространении пламени, горении и тушении возгорания кабеля. Палин и др. [14] исследовали влияние нанодобавок на основе оксида калия на термическую стабильность кабельного ПВХ.Кроме того, были изучены твердость и механические свойства, чтобы подчеркнуть влияние этих добавок в перспективе конечного промышленного использования. В работе Клапишевского и др. [15] были проведены подготовка и характеристика экологически чистого гибридного материала Mg(OH)(2)/лигнин, а также проведена оценка его использования в качестве функционального наполнителя для повышения огнестойкости ПВХ.

Для снижения пожароопасности кабелей для термореактивных смол, таких как ПВХ, использовались некоторые антипирены [16,17,18,19,20,21]. Нгуен и др.[16] изучали влияние глины и технологии производства на огнестойкость нанокомпозитов органоглина/термоотверждаемый материал и обнаружили, что комбинация механического и ультразвукового диспергирования оказала значительное влияние на распределение наноглины. Кроме того, они разработали новую численную процедуру, сочетающую пиролизный анализ органоглиненных композитов и динамическое моделирование процесса горения для проверки тепловых характеристик, полученных в ходе экспериментов по конусной калориметрии [17].Фердоус и др. [18] исследовали влияние порошка керама на свойства композитных ламинатов на основе стеклянных волокон и фенольной смолы и обнаружили, что в то время как увеличение количества керама снижает прочностные свойства композитных ламинатов, объемная плотность и модуль изгиба увеличиваются. Шан и др. [19] разработали новый PN, содержащий антипирен, названный N,N’-дибутилфосфатдиамидом (DBPDA), который может снизить пиковые значения скорости выделения тепла и скорости образования дыма. Чжан и др.[20] получили термореактивные композиты на основе эфира цианата (CE) и уникального гибридизованного оксида графена (FGO) с фосфором и силиконом, которые имели хорошие характеристики в отношении огнезащиты, ударной вязкости и термостойкости. Сонг и др. [21] разработали встроенный вспучивающийся огнезащитный состав (IFR) с тремя источниками, который может снизить пиковую скорость выделения тепла на 43,45% и уменьшить общее выделение тепла на 28,55%.

Кабельные конструкции из ПВХ и номер кабеля различаются для разных сценариев применения.Структуры с одним кабелем и количество нескольких кабелей значительно повлияют на воспламеняемость и характеристики распространения пламени кабелей из ПВХ, что приведет к разнице в пожароопасности. Однако из приведенного выше обзора литературы было обнаружено, что работ, посвященных влиянию структуры кабеля и номера кабеля, меньше. Поэтому необходимо вести эту работу. Результаты, полученные в данной работе, полезны для оценки пожарной опасности и безопасного проектирования кабелей из поливинилхлорида различной конструкции и количества.Оценка пожарной опасности поможет в управлении безопасностью и в страховании от пожара объектов, использующих кабели ПВХ. Кроме того, результаты этой работы помогают определить оптимальную структуру одного кабеля и количество нескольких кабелей для достижения наименьшей пожароопасности. Кроме того, в этой работе содержится ссылка на правила противопожарной защиты инженерных туннелей или других объектов, использующих кабели из ПВХ.

2. Экспериментальные материалы, система и метод

Экспериментальные материалы представляют собой ПВХ-кабели, обычно используемые в инженерных туннелях.Кабель состоит из четырех частей снаружи внутрь: внешней оболочки, наполнителя, изолирующего слоя и медной жилы. Материал внешней оболочки — неопрен, а внутреннего наполнителя — пеньковая веревка (из перерабатываемой резины). Материал изоляционного слоя в основном поливинилхлорид (ПВХ). Диаметры двухжильных, трехжильных и четырехжильных кабелей составляют 8,5 мм, 11 мм и 12 мм соответственно. Для кабелей с разными жилами, несмотря на разное количество кабельных заполнителей, диаметр медной жилы, толщина наружной оболочки и изоляционного слоя одинаковы, что равно 1.5 мм, 2 мм и 1 мм соответственно. Физические параметры материалов кабеля показаны на рис.

Таблица 1

Физические параметры материалов кабелей.

строительных материалов. В туннельных испытаниях ASTM E84 измеряются скорость распространения огня и концентрация дыма в строительных материалах, а испытанные материалы делятся на разные классы в соответствии с их комплексными характеристиками.Подобный экспериментальный метод также используется в работе Plumecocq et al. [22]. Принципиальная схема экспериментальной системы представлена ​​в . Система состоит из кабельного канала, экспериментального стента, экспериментальных материалов и измерительных приборов. В работе применен канал с круглым поперечным сечением. Длина канала 10 м, диаметр поперечного сечения 1,5 м. В экспериментах используется естественная вентиляция. Условия окружающей среды следующие: атмосферное давление 100.07 кПа, температура окружающей среды 30 °С, влажность 65%. В опытах изменяют количество жил одиночного кабеля и количество трехжильных кабелей. Условия эксперимента показаны на рис.

Принципиальная схема экспериментальной системы.

Таблица 2

9

Измерительные приборы, использованные в эксперименте, представляют собой цифровую камеру высокого разрешения и инфракрасную камеру.Цифровая камера записывает процесс распространения пламени, который сохраняется в компьютере. Обработав с помощью компьютерной программы, можно было получить высоту и ширину пламени. Инфракрасная камера используется для регистрации изменения температуры поверхности кабеля и его пламени. Возможна непрерывная съемка с частотой съемки до 50 Гц. Инфракрасное видео обрабатывается с помощью профессионального программного обеспечения, а затем определяется изменение положения пиролизной передней части кабеля с течением времени для расчета скорости распространения пламени.Запальное устройство представляет собой карточный запальник, работающий на бутане с объемной концентрацией более 95%. Воспламенитель размещается на крайней левой точке троса. Для нескольких кабелей одновременно использовались несколько воспламенителей, чтобы обеспечить одновременное зажигание кабелей в ходе эксперимента. Испытание горения при каждом экспериментальном условии повторяют три раза. Экспериментальные ошибки средней высоты пламени одинарного, двух и трех кабелей составляют 2,4%, 2,2% и 3,7% соответственно, а экспериментальные ошибки средней ширины пламени равны 3.5%, 3,8% и 4,3% соответственно. Экспериментальные ошибки средней высоты пламени двухжильных, трехжильных и четырехжильных кабелей составляют 2,1 %, 2,4 %, 6,8 % соответственно, а максимальные ошибки средней ширины факела — 5,6 %, 3,5 %, 4,7% соответственно. Экспериментальные погрешности скорости распространения пламени одно-, двух- и трехжильных кабелей составляют 5,4, 4,8 и 3,7 % соответственно, а двухжильных, трехжильных и четырехжильных кабелей — 3,3, 5,4 %. %, 6,5% соответственно.

3. Результаты и обсуждение

Экспериментальные результаты этой статьи в основном включают форму пламени, размер пламени, скорость распространения пламени и распределение температуры кабеля из ПВХ.Размер пламени в основном включает высоту пламени и ширину пламени. Большой размер пламени приводит к более сильному тепловому излучению, а горючие материалы вблизи источника огня воспламеняются за более короткое время. Более высокая скорость распространения пламени означает, что огонь распространится на большую площадь за более короткое время, увеличивая площадь повреждения и затрудняя спасение. Более высокая температура соответствует большему выделению тепла и более длинной зоне предварительного нагрева кабеля, что может увеличить скорость распространения пламени. Кроме того, большее количество электрооборудования может быть повреждено из-за более высокой температуры.Следовательно, больший размер пламени, более высокая скорость распространения пламени и более высокая температура соответствуют более высокой пожароопасности. Кроме того, обсуждается влияние количества жил одного кабеля и количества нескольких кабелей на экспериментальные результаты.

3.1. Форма и размер пламени

представляет собой схематическое изображение вида спереди и сбоку пламени кабеля из ПВХ. Пламя окутало цилиндрический материал кабеля от нижней поверхности к верхней поверхности. Передняя часть пламени непрерывно осуществляет теплообмен как в твердой фазе, так и в газовой фазе.По сравнению с плоскими материалами коэффициент теплопередачи выше. Когда поверхность горения создает поток тепла, перпендикулярный поверхности материала, возникает приводной механизм, мотивированный давлением плавучей составляющей пограничного слоя, перепад давлений которого способствует распространению пламени по кабелю [10,23]. ]. Высота пламени определяется как длина от нижней части видимого пламени до вершины, а ширина пламени — это длина пламени по кабелю, т.е.е., Вт _ж дюймов .

Схема кабельного пламени ( a ) фронт пламени, ( b ) вид спереди пламени, ( c ) вид сбоку пламени.

Формы пламени одного кабеля с разным числом жил показаны на . На начальном этапе пламя окутывает цилиндрический кабель. Пламя передает тепло в зону предварительного нагрева за счет излучения, конвекции и теплопроводности. Пиролизный газ, образующийся в зоне предварительного нагрева, перемещается под действием выталкивающей силы и силы инерции, поэтому высота и ширина пламени постепенно увеличиваются, образуя более длинную зону горения кабеля, что приводит к горению все большего количества наружных оболочек.По мере того, как горючие вещества уменьшаются в зоне горения, хвост пламени сжимается, образуя стабильное пламя, которое распространяется горизонтально вдоль кабеля. В течение всего процесса распространения пламени площадь пламени сначала уменьшается, а затем увеличивается, оставаясь, наконец, в стабильном состоянии. Высота пламени сначала увеличивается, а затем остается стабильной, а ширина пламени сначала увеличивается, а затем уменьшается до стабильного значения. Для полиэтиленовой (PE) проволоки He et al. [24] обнаружили, что на стадии стабильного распространения пламени изоляционный слой плавился, и расплавленный изоляционный материал постепенно накапливался, а высота пламени медленно увеличивалась.Когда расплавленный материал капал, высота пламени уменьшалась на 56,8%, а ширина пламени оставалась в основном стабильной. Разница в тенденциях изменения высоты пламени между кабелем из ПВХ и проводом из полиэтилена может быть связана с их различной структурой. Снаружи изоляционного слоя из ПВХ имеется оболочка, а для провода из полиэтилена наружная оболочка отсутствует. Внешняя оболочка изготовлена ​​из неопрена, который является термореактивным и, таким образом, предотвращает капание расплавленного ПВХ. Кроме того, тенденция изменения формы пламени для одиночного кабеля примерно не меняется с увеличением числа жил.

Типичная форма пламени одиночного кабеля с разным числом жил (пламя распространяется слева направо). ( a ) Форма пламени двухжильного кабеля; ( b ) трехжильный кабель в форме пламени; ( c ) Четырехжильный кабель в форме пламени.

История ширины и высоты пламени одного кабеля представлена ​​в . В экспериментах наблюдается, что пламя более колеблется в течение первых 150 с, определяемых как первая стадия распространения пламени, а последние 150 с — как вторая стадия.Различия высоты и ширины пламени рассчитаны для двух стадий и показаны на рис. Дисперсия может отражать степень дисперсии данных, а затем отражать колебания высоты и ширины пламени. Установлено, что дисперсия первого этапа больше, чем второго этапа. Поэтому первый этап определяется как «колебательный период», а второй этап определяется как «стабильный период». Есть две причины колебания высоты пламени. Во-первых, высота пламени динамически изменяется в соответствии с колебаниями пламени.Во-вторых, во время пожара внешняя оболочка кабеля отслаивается и часть обдирочного материала сгорает, что существенно меняет высоту пламени. Рассчитаны средние значения ширины и высоты пламени за стабильный период в , результаты представлены в . также включает безразмерные высоту и ширину пламени, которые определяются как отношение размера пламени к диаметру кабеля. По сравнению с двухжильным кабелем средняя высота пламени и ширина пламени трехжильного кабеля увеличиваются в 4 раза.6 мм и 14,73 мм соответственно. Причина в том, что площадь поперечного сечения кабеля увеличивается с увеличением числа жил, и соответственно увеличивается масса горючего материала. По сравнению с трехжильным кабелем диаметр четырехжильного кабеля увеличивается всего на 1 мм. Поэтому увеличение размера пламени не является очевидным, т. е. средняя ширина пламени увеличивается на 0,1 мм, а средняя высота пламени увеличивается на 1,7 мм.

Изменение размера пламени одного кабеля с разным количеством жил.( a ) Высота пламени; ( b ) ширина пламени.

Таблица 3

Различия высоты и ширины пламени для кабелей с разными жилами в разные периоды.

Таблица 4

Средний размер пламени одного кабеля с разным числом жил.

Из этого видно, что безразмерная высота пламени одиночного кабеля уменьшается с увеличением диаметра кабеля.Причина в следующем: высота диффузионного пламени определяется выталкивающей силой и силой инерции. Число Фруда [25] обычно используется для характеристики отношения силы инерции к плавучести, и его выражение показано в формуле (1).

В приведенных выше формулах W — ширина образца, H _f — высота пламени, а диапазон значений n составляет 1/5~1/3. Когда F _r мала, в высоте пламени преобладает плавучесть, и безразмерная высота пламени соответствует формуле (3) [26].Комбинируя формулы (2) и (3), можно получить формулу (4), которая указывает на уменьшение безразмерной высоты пламени с увеличением ширины образца. Следовательно, когда число жил одиночного кабеля увеличивается, диаметр кабеля и ширина кабеля увеличиваются, и, таким образом, безразмерная высота пламени кабеля уменьшается.

По формуле (3) проводится подгонка кривой относительно безразмерной высоты пламени одиночного троса и диаметра троса, результаты показаны на .Формула подгонки выглядит следующим образом:

Соотношение между безразмерной высотой пламени отдельного кабеля и диаметром кабеля.

В статье также изучается влияние номера кабеля на воспламеняемость и характеристики распространения пламени нескольких кабелей, когда расстояние между кабелями равно нулю, а число жил кабеля равно трем. Форма пламени нескольких кабелей в течение стабильного периода распространения пламени показана на рис. По сравнению с формой пламени одного кабеля ширина пламени, высота пламени и площадь пламени нескольких кабелей увеличиваются по мере увеличения количества кабелей.Что касается структуры пламени, то можно наблюдать множественные бифуркации пламени, что означает, что все пламя делится на несколько ветвей пламени. Чем больше число кабелей, тем более явно можно наблюдать явление бифуркации. Это явление может быть вызвано неровной поверхностью нескольких кабелей. Кроме того, образуется несколько зон горения кабеля. Скорость распространения фронта пиролиза и скорость горения кабеля различны в разных зонах горения, что приводит к тому, что фронт пламени не является прямолинейным.

Форма пламени нескольких кабелей с разным номером кабеля. ( a ) Один кабель; ( b ) два кабеля; ( c ) три кабеля.

История размера пламени на стабильной стадии распространения пламени по нескольким кабелям показана на . Кривая изменения размера пламени нескольких кабелей имеет большую амплитуду колебаний, чем один кабель. Когда количество кабелей равно трем, колебание размера пламени является наиболее значительным. По мере увеличения количества кабелей высота и ширина пламени постепенно увеличиваются, а приращение имеет тенденцию к уменьшению.Причина в том, что увеличение количества кабелей вызывает большее количество ответвлений пламени, что приводит к уменьшению приращения размера пламени.

Размер пламени нескольких кабелей в зависимости от времени. ( a ) Высота пламени; ( b ) ширина пламени.

Среднее значение размера пламени рассчитывается из . Далее рассчитывается дисперсия размера пламени при различных экспериментальных условиях. Результаты, касающиеся среднего размера пламени и его дисперсии, представлены в .Что касается высоты пламени, то приращение между двумя кабелями и одним кабелем составляет 41,5 мм, а между тремя кабелями и двумя кабелями — 27,66 мм. По ширине пламени шаг между двумя кабелями и одним кабелем составляет 76,3 мм, а между тремя кабелями и двумя кабелями — 25,2 мм. Сделан вывод, что с увеличением количества кабелей размер пламени увеличивается, но приращение уменьшается. Кроме того, для размера пламени нескольких кабелей средняя высота пламени приблизительно равна ширине пламени.Разница между средней высотой пламени и шириной двух кабелей составляет 4,7 мм, а разница между тремя кабелями составляет 2,2 мм. Напротив, разница между средней шириной пламени и высотой одиночного кабеля составляет 29,9 мм. В заключение, по мере увеличения количества кабелей разница между высотой и шириной пламени уменьшается. Причина в том, что при параллельном расположении нескольких кабелей общая ширина кабелей увеличивается, и, следовательно, увеличивается высота пламени. Увеличение высоты пламени меньше, чем увеличение ширины пламени.Поэтому их разница уменьшается.

Таблица 5

Средний размер пламени нескольких кабелей с разным количеством кабелей.

для множества кабелей, поскольку кабели тесно расположены, а деформация маленькая во время процесса сгорания несколько кабелей можно рассматривать как плоскость шириной Вт . Безразмерная высота пламени определяется как отношение высоты пламени ( H ) к общей ширине кабеля ( W ).На основе формулы (3) проведена аппроксимация кривой относительно безразмерной высоты пламени и общей ширины нескольких кабелей, и результаты показаны на рис. Формула подгонки:

H/W = 21,72 W−0,439

(5)

Соотношение между безразмерной высотой пламени и шириной кабеля.

По мере увеличения количества тросов ширина троса увеличивается, и, следовательно, безразмерная высота пламени троса уменьшается по формуле (5). Это согласуется с прогнозируемой тенденцией формулы (3).

3.2. Скорость распространения пламени

В этом документе определяется скорость распространения пламени кабеля из ПВХ на основе скорости движения фронта пиролиза. Согласно кривой горения каучука ТГ-ДТГ-ДСК-МС, пиролиз каучука начинается примерно при 190 °С, а скорость пиролиза при этой температуре может достигать 100 % [5, 27]. Чтобы более четко показать диапазон области пиролиза, на инфракрасном видео выбрана температура от 190 °C до 225 °C в качестве температуры пиролиза, из которой можно получить изменение положения фронта пиролиза во времени, как показано на рис. .Для уменьшения погрешности эксперимента выбирают четыре кривые зависимости положения фронта пиролиза от времени на стадии стабильного распространения пламени и рассчитывают среднее значение наклонов аппроксимирующих линий. Это среднее значение считается скоростью распространения пламени по кабелю. Следовательно, рассчитаны скорости распространения пламени одиночного кабеля с двумя, тремя и четырьмя жилами, и значения составляют 1,406 см/мин, 1,222 см/мин, 1,116 см/мин соответственно.

Пиролиз переднего положения одиночного кабеля с различным количеством жил в зависимости от времени.( a ) Два ядра; ( b ) три жилы; ( c ) четыре ядра.

Диаметр одиночного двухжильного трехжильного и четырехжильного кабеля составляет 8,5 мм, 11 мм и 12 мм соответственно. Подгоночная зависимость между скоростью распространения пламени одиночного кабеля и его диаметром показана на , которая демонстрирует, что скорость распространения пламени кабеля уменьшается линейно с увеличением диаметра.

Соотношение между скоростью распространения пламени и диаметром одиночного троса.

При распространении пламени по твердым материалам эффект уноса с обеих сторон материала является сильным, когда ширина образца мала, и, таким образом, преобладает конвекционная теплопередача. Конвективный тепловой поток, воспринимаемый твердой поверхностью, может быть выражен как [25]:

В приведенных выше формулах h _i – коэффициент конвективной теплоотдачи. T _g и Ts — температура газа у поверхности твердого тела и температура поверхности твердого тела соответственно, W — ширина образца.Коэффициент конвективной теплопередачи имеет степенной тренд затухания по мере увеличения ширины образца. Следовательно, конвективный теплообмен уменьшается с увеличением ширины образца [28, 29]. Когда количество жил одного кабеля увеличивается, толщина и ширина увеличиваются, и, таким образом, конвективный теплообмен уменьшается, что приводит к уменьшению скорости распространения пламени. Кроме того, Higuera [30] получил корреляцию между горизонтальной скоростью распространения пламени ( V _f ) и радиусом ( r ) цилиндрических горючих:

где G _r — число Грасгофа, а N — отношение толщины газовой границы к толщине твердой границы. ks , ρ _s , c _s , r — теплопроводность, плотность, удельная теплоемкость и радиус цилиндрического материала соответственно. Из формулы (8) можно сделать вывод, что скорость распространения пламени уменьшается по мере увеличения радиуса цилиндрического горючего.

Для нескольких кабелей были рассчитаны скорости распространения пламени по одному, двум и трем кабелям, и результаты составили 1,222 см/мин, 1,340 см/мин, 1.877 см/мин соответственно. Поскольку несколько кабелей расположены бесшовно, их можно рассматривать как резиновые пластины. Ширина пластины положительно коррелирует с количеством кабелей. Изменение скорости распространения пламени при кратной ширине кабеля представлено на графике, который демонстрирует, что с увеличением ширины скорость распространения пламени также увеличивается.

Соотношение между скоростью распространения пламени по кабелю и шириной кабеля.

Чжан [25] предположил, что скорость распространения пламени твердого материала определяется механизмом теплопередачи.На самом деле теплопередача тесно связана со скоростью тепловыделения. Магали и др. [31] провели эксперимент с коническим калориметром для исследования корреляции между количеством близко расположенных кабелей и максимальной скоростью тепловыделения и предложили формулу прогноза:

. Кроме того, Magalie et al. сравнили предсказанные результаты, рассчитанные по формуле (9), и экспериментальные результаты, проверив точность предсказания. Для достижения корреляции между количеством кабелей и максимальной скоростью тепловыделения каждого кабеля в данной работе предлагается формула (10).

Из формулы (10) следует, что максимальная скорость тепловыделения каждого кабеля увеличивается с увеличением количества кратных кабелей. В основном существует два пути передачи выделяющегося тепла в зону предварительного нагрева кабелей: газофазный теплообмен и твердофазный теплообмен (т. е. теплопроводность). Первый включает конвективный теплообмен и лучистый теплообмен. При большой ширине образца по сравнению с конвективным теплообменом доминирует пламенно-лучистый теплообмен, что соответствует закону Стенфена–Больцмана:

где ε _f — коэффициент излучения пламени, σ — постоянная Стенфена-Больцмана, T _f — высота пламени, F — коэффициент обзора пламени до несгоревшей поверхности.Согласно эксперименту, высота пламени и ширина кабеля увеличиваются по мере увеличения количества кабелей (или ширины кабеля), увеличивая коэффициент обзора. Кроме того, из формулы (12) можно сделать вывод, что коэффициент излучения пламени также увеличивается с увеличением ширины кабеля.

где К — коэффициент эмиссии, а Вт — ширина образца.

Твердофазный теплообмен, т. е. теплопроводность в зону предварительного нагрева кабелей, может быть выражен в виде [23]:
где δs и λs — толщина и теплопроводность изоляционного слоя соответственно.rc и λc — радиус и теплопроводность жилы кабеля соответственно. Tc – температура сердцевины кабеля, Tp – температура пиролиза. По мере увеличения количества кабелей температура пламени повышается [9,32,33]. Температура жилы кабеля положительно коррелирует с температурой пламени. Следовательно, твердофазный теплообмен увеличивается согласно формуле (13).

В заключение, максимальная скорость тепловыделения каждого кабеля, твердофазная и газофазная теплопередача увеличиваются с увеличением номера кабеля, и, таким образом, скорость распространения пламени увеличивается с увеличением номера кабеля (или общей ширины кабеля) поднимается.

3.3. Распределение температуры

Распределение температуры играет важную роль в воспламеняемости горючих материалов и распространении пламени [10,14,34]. В этой работе инфракрасная камера, расположенная перед кабелями, а не в верхней части кабелей, используется для захвата распределения температуры поверхности кабеля и пламени. Таким образом, достигается распределение температуры в передней части кабелей, но не достигается распределение температуры в верхней части кабелей. Распределение температуры поверхности одного кабеля из ПВХ в разное время показано на рис.Видно, что самая высокая температура поверхности кабеля наблюдается в области жилы. Температура пламени сначала увеличивается, а затем уменьшается снизу вверх. Когда зона возгорания находится в середине кабеля, распределение температуры в различных местах на поверхности кабеля из ПВХ показано на рис. В зоне прогара, чем ближе к зоне пламени, тем выше температура. В несгоревшей зоне по мере удаления от зоны пламени температура кабеля резко снижается, что отличается от результатов эксперимента по возгоранию проволоки, проведенного Zhang et al.[35]. В эксперименте Чжана и др. по мере увеличения расстояния между несгоревшей поверхностью проволоки и зоной пламени температура снижается относительно медленно. Причина в том, что Zhang et al. электризовал провод в эксперименте, и нагревающее действие тока привело к тому, что температура несгоревшего участка была выше, чем у кабеля в этой статье. Поскольку распределение температуры горящего кабеля находится в динамическом изменении, самая высокая температура поверхности кабеля в разное время различна.Рассчитаны средние значения максимальной температуры двухжильного, трехжильного и четырехжильного кабелей, и результаты составляют 554,8 °С, 548 °С, 555,2 °С соответственно. Это отличается от результатов Huang et al. [2,36], которые обнаружили, что среднее значение максимальной температуры увеличивается по мере увеличения количества ядер. Разница в результатах может быть связана с разницей в условиях эксперимента. Хуанг и др. проведены испытания вертикального кабельного лотка на распространение пламени в закрытых помещениях и горизонтального кабельного лотка на открытом пространстве.Однако в этой работе основное внимание уделяется распространению пламени по горизонтальным кабелям в замкнутом пространстве.

Распределение температуры одного кабеля с разным числом жил в разное время. ( и ) двухжильные; ( b ) трехжильные; ( c ) четырехъядерный.

Распределение температуры поверхности в области жил одиночного кабеля во время распространения пламени.

Распределение температуры нескольких ПВХ-кабелей в разное время показано на . С увеличением количества кабелей расширяется диапазон распределения температуры кабеля, увеличивается длина зоны пиролиза и горения.В области сердечника кабелей имеется несколько светлых пятен, что указывает на неравномерность распределения максимальной температуры сердечника. Причина в том, что по сравнению с пламенем одного кабеля пламя нескольких кабелей имеет несколько областей горения, что приводит к множеству областей с высокими температурами. Распределение температуры нескольких кабелей также находится в динамическом изменении. Средние значения максимальной температуры поверхности одного, двух и трех кабелей при пожаре составляют 548 °С, 533 °С и 479 °С соответственно.

Распределение температуры нескольких кабелей с разным номером кабеля в разное время. ( a ) Один кабель; ( b ) два кабеля; ( c ) три кабеля.

4. Выводы

В работе проведены экспериментальные исследования характеристик горючести и распространения пламени поливинилхлоридного (ПВХ) кабеля. Получены форма пламени, размер пламени, скорость распространения пламени и распределение температуры, а также обсуждается влияние количества жил в одном кабеле и количества кабелей в нескольких кабелях на экспериментальные результаты.Проведен корреляционный анализ по структуре кабеля, номеру кабеля, воспламеняемости и характеристикам распространения пламени кабеля из ПВХ. Основные выводы представлены следующим образом.

(1) Тенденция изменения формы пламени одиночного кабеля не зависит от количества жил кабеля. Диапазон колебаний размера пламени нескольких кабелей больше, чем у одиночного кабеля. Как для одного кабеля, так и для нескольких кабелей, по мере увеличения числа жил кабеля (или числа кабелей), средняя высота и ширина пламени увеличиваются, а приращение уменьшается, а разница между средней высотой и шириной пламени уменьшается.Получены формулы подгонки относительно безразмерной высоты пламени и диаметра одиночного троса (или общей ширины нескольких тросов). Первое отрицательно коррелирует со вторым.

(2) Для одиночного кабеля характер распространения пламени определяется конвективной теплопередачей, которая уменьшается по мере увеличения числа жил кабеля. Следовательно, скорость распространения пламени уменьшается по мере увеличения числа жил кабеля. Для нескольких кабелей в поведении пламени преобладает радиационная и кондуктивная теплопередача, которая увеличивается по мере увеличения количества кабелей.Следовательно, скорость распространения пламени увеличивается с увеличением числа кабелей.