Трубачев С.А., Коробейничев О.П., Терещенко А.Г., Шмаков А.Г., Rakesh Ranga, Vasudevan Raghavan Исследование механизма горения «pool fire» ПММА и ММА,с добавками антипиренов и без них /Полимерные материалы пониженной горючести. Сборник тезисов докладов IX международной конференции. 20-24 мая 2019 г. – Минск: Белорусский государственный университет, 2019 г. – С. 87-88

Исследование механизма горения «pool fire» ПММА и ММА,
с добавками антипиренов и без них

Трубачев С.А.^1,2, Коробейничев О.П.², Терещенко А.Г.²,
Шмаков А.Г.^1,2, Rakesh Ranga³, Vasudevan Raghavan³.

¹Новосибирский Государственный Университет, Новосибирск;
²Институт Химической Кинетики и Горения СО РАН, Новосибирск;
³Технологический институт Мадраса, Ченнаи, Индия

До 5% всех пожаров антропогенной природы относятся к типу «pool fire», диффузионному горению непрерывно испаряющегося топлива, расположенного в открытом бассейне. В этой работе исследовали полиметилметакрилат (ПММА), который имеет широкое применение в различных областях производства и техники. ПММА имеет относительно простой механизм пиролиза, что делает его удобным объектом для разработки модели сжигания полимера.

Целью этой работы является изучение механизма «pool fire» ПММА и воздействия антипиренов на характеристики горения. В качестве антипиренов, вводимых в ПММА для ингибирования воспламеняемости, использовали трифенилфосфат (ТФФ) и 9,10-дигидро-9-окса-10-фосфафенантрен-10-оксид (ДОПО). Экспериментально получены скорость потери массы, структура пламени и тепловые потоки от пламени к поверхности во время «pool fire» пластин ММА-жидкости и ПММА, полученных горячим прессованием. Было обнаружено, что пламя стабильно, если высота зазора между краем бассейна и топливом составляет более 2 мм. Для моделирования эксперимента использовалась простая численная модель Fire Dynamics Simulator (FDS).

Численные результаты были подтверждены путем сравнения таких величин, как скорость потери массы, структура пламени, конвективный тепловой поток. Для ПММА-пластин (для высоты зазора = 2 мм) и жидкого MMA (для высоты зазора = 2, 4, 5 мм) были получены вертикальные температурные профили, в соответствии с которыми были рассчитаны конвективные тепловые потоки. Для измерения температуры мы использовали термопару Pt-PtRh10% (тип S) с толщиной проволоки 50 мкм. Плечо термопары составляло 11 мм. Термопара была покрыта слоем SiO₂ толщиной 10 мкм. В случае жидкого ММА были получены вертикальные профили концентраций основных компонентов в пламени. Микрозонд из кварца имел входной диаметр 60 мкм. Масс-спектрометр выборочно регистрировал интенсивности заданных масс, соответствующих O₂, N₂, CO, CO₂, С₃H₆, C₂H₄, H₂O и C₅H₈O₂ (MMA). Используя систему трехмерного позиционирования с шаговыми двигателями, термопара или микрозонд перемещались в соответствии с предварительно заданным алгоритмом. Кроме того, был исследован «pool fire» для образцов ПММА с добавками DOPO и TPP. Для всех случаев результаты были подтверждены численным моделированием.

Таблица 1

Литература

1. Y. Zhang, M. Kim, P.B. Sunderland, J.G. Quintiere, J. de Ris. A burner to emulate condensed phase fuels. Experimental Thermal and Fluid Science, 73 (2016) 87–93

2. Ranga R., Korobeinichev O., Raghavan V, Tereshchenko A., Trubachev S., Shmakov A. A study of the effects of ullage during the burning of horizontal PMMA and MMA surfaces. Fire and Materials. 2019, pp. 1–15.