автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.03, диссертация на тему:Повышение огнезащиты древесины глубокой пропиткой антипиренами на основе электрогидравлического эффекта

Б ОД

1 ц ДІЛ ^Міністерство освіти України

ХАРКІВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БУДІВНИЦТВА ТА АРХІТЕКТУРИ

Саєнко Олександр Іванович

УДК 614.641.411

ПІДВИЩЕННЯ ВОГНЕЗАХИСТУ ДЕРЕВИНИ ГЛИБОКИМ ПРОСОЧЕННЯМ АНТИПІРЕНАМИ НА ОСНОВІ ЕЛЕКТРОГІДРАВЛІЧНОГО ЕФЕКТУ

05.26.03 - пожежна безпека

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата

технічних наук

' ч,

Харків 1998

Дисертацією є рукопис

Робота виконана на кафедрі “Безпека життєдіяльності і інженерної екології” Харківського державного технічного університету будівництва та архітектури.

Науковий керівник: доктор технічних наук Кравченко Володимир Іванович, директор науково-дослідного та проектно-конструкторського інституту “Молнія”, професор Харківського державного політехнічного університету

Офіційні опоненти:

Доктор технічних наук, професор Жартовський Володимир Михайлович, професор кафедри пожежної профілактики Київської філії Черкаського інституту пожежної безпеки МВС України.

Кандидат технічних наук, доцент Сирих Василь Миколайович, завідуючий кафедрою пожежної профілактики процесів виробництв Харківського інституту пожежної безпеки МВС України

Ведуча організація: Харківська державна академія залізничного транспорту Міністерства транспорту України

Захист відбудеться 1998 р. на засіданні

Спеціалізованої вченої ради Д 64.0^6.01 при Харківському державному технічному університеті будівництва та архітектури Міністерства освіти України за адресою: 310002, м.Харків, вул.Сумська, 40.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Харківського державного технічного університету будівництва та архітектури, за адресою:

310002, м.Харків, вул.Сумська, 40.

Автореферат розіслано 1998 р.

Вчений секретар »

Спеціалізованої вченої ради £3^/2? Кутовий Е.М.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність проблеми. Одним з основних обтяжуючих факторів пожеж а їх катастрофічних наслідків є широке застосування у практиці будівництва [еревини, особливі властивості якої в аспектах пожежонебезпеки пов'язані з іегким займанням, здатністю підтримувати горіння і бути джерелом повторних аймань і вторинних пожеж.

Так з 1996 по 1998 р.р. в Україні виникло більш 1,5 млн.пожеж, з них 93 % іули на об'єктах з високим ступенем завантаження деревиною.

Ефективним засобом зниження перерахованих негативних властивостей іеревини і виготовлених з неї конструкцій (ДК) є їх обробка вогнезахисними іасобами (ВЗЗ), куди належить поверхнева обробка і глибоке просочення, які іараз залишаються практично єдиними ефективними способами досягнення ютрібного рівня вогнезахисту ДК та їх переводу з групи спалимих до групи важкоспалимих. При цьому на сьогоднішній день вогнезахисній обробці підлягає менш 10 % усіх ДК, які застосовуються у будівництві.

Застосування традиційних способів глибокого просочення деревини ВЗЗ супроводжується значними тимчасовими . і матеріальними витратами. Практична реалізація цих методів вимагає як тривалих, до кількох діб, тимчасових інтервалів, так і наявність спеціального обладнання для створення або відносно глибокого вакууму, або високих надмірних тисків.

У останній час для поліпшення захисних властивостей ДК, включаючи і їх пожежо безпеку, у вітчизняній і світовій практиці знаходять все більш широке застосування високі технології на основі нових фізичних принципів. До одного з таких методів належать електроімпульсні технології одержання високих тисків на основі електрогідравлічного (ЕГ) ефекту, які відрізняються високою технологічністю, економічністю та продуктивністю.

У зв'язку з широким упровадженням деревини у народне господарство, її застосування у якості конструкційних і обробних матеріалів у будівництві і побуті, щорічним збільшенням обсягу у вигляді первинної і вторинної її продукції, питання забезпечення (потрібних за умовами експлуатації) пожежобезпеки ДК на основі їх просочення ВЗЗ з кожним роком відчуваються все більш гостріше, а рішення цієї проблеми на сучасному рівні є актуальним і практично важливим народногосподарським завданням.

Мета та завдання роботи. Метою роботи є підвищення вогнезахисту деревини на основі глибокого просочення захисними засобами з використанням електроімпульсної технології одержання високих тисків на основі електрогідравлічного ефекту при іскровому розряді у водних розчинах антипіренів.

Для досягнення цієї мети було необхідно:

а) провести теоретичні дослідження проникнення водних розчинів антипіренів у пористі середовища (різноманітні види деревини) при імпульсній дії тиску;

б) оцінити вплив на процес просочення деревини різноманітних факторів (амплітудно-тимчасових параметрів імпульсів тиску, їх енергетичних характеристик, кількості, виду деревини);

в) визначити оптимальні з точки зору забезпечення процесу глибокого просочення різних видів деревини електричні параметри ЕГ-установки;

г) провести комплекс експериментальних досліджень щодо підтвердження результатів теоретичних досліджень і відробки технології глибокого просочення деревини на основі ЕГ-ефекту;

д) визначення ефективності глибокого просочення деревини антипіренами на основі ЕГ-ефекту в аспектах підвищення її вогнезахисту;

е) сформулювати основні принципи застосування ЕГ-ефекту в якості методу глибокого просочення ДК ВЗЗ.

Методи дослідження. При проведенні досліджень, результати яких узагальнені у роботі, використовувались методи і положення теорії гідродинаміки, дифузії і фільтрації аномальних рідин, методи математичного моделювання і чисельного аналізу, теорії електрогідравлічного ефекту і статистичної обробки даних. Експерименти проводилися на унікальному високовольтному обладнанні, яке дозволяє відтворювати електрогідравлічний ефект у різних його модифікаціях.

Певність основних положень дисертації підтверджується наступними експериментами:

а) визначенням на нормованих зразках різних пород деревини глибини проникання просочувальних ВЗЗ та їх питомої поглинаємо! маси у процесі просочення за допомогою ЕГ-ефекту;

б) порівнянням результатів глибокого просочення, отриманих на основі ЕГ -ефекту і традиційних методів вогнезахисної обробки дерев'яних конструкцій;

в) вогневими випробуваннями контрольних зразків просоченої на основі ЕГ -ефекту деревини.

Наукова новизна отриманих результатів. Уперше проведені комплексні теоретичні та експериментальні дослідження нестаціонарних процесів, пов'язаних з глибоким просоченням деревини водними розчинами антипіренів в умовах впливу на просочуємі об'єкти серії імпульсних тисків граничних параметрів, які отримуються на основі електрогідравлічного ефекту.

з

Автор захищає:

- метод глибокого просочення деревини водними розчинами антипіренів на основі високих імпульсних тисків, які отримуються за допомогою електрогідравлічного ефекту;

- результати підвищенім вогнезахисту деревини глибокого просочення антипіренами з використанням методу імпульсних технологій на основі електрогідравлічного ефекту;

- технічні рішення та практичний засіб реалізації глибокого просочення деревини антипіренами на основі електрогідравлічного ефекту.

Практична значимість. Використання у народному господарстві зозробленого способу глибокого просочення дозволяє суттєво понизити тимчасові і економічні витрати на обробку деревини вогнезахисними засобами, забезпечити більш високу в порівнянні з традиційними способами якість обробки та, як наслідок, значно понизити небезпеку виникнення пожеж на об'єктах народно-господарського, промислового та культурно-побутового призначення, які містять у своїй основі дерев'яні конструкції.

Реалізація результатів роботи . Результати роботи знайшли впровадження через розроблену під керівництвом автора і при його безпосередній участі якісно нової методики по здійсненню глибокого просочення дерев’яних конструкцій вознезахисішми засобами на основі електрогідравлічного ефекту і створенні експериментальної галузі у м.Харкові по її практичній реалізації.

Ефект від упровадження результатів роботи полягає у:

а) скороченні, у порівнянні з традиційними методами просочення, у середньому у 25...ЗО разів строків робіт, а також загальних матеріальних витрат у зв'язку з відсутністю необхідності проведення передпросочувального циклу сушіння обробляємих ДК та виводу з технологічного циклу дорогокоштовного вакуумного обладнання і систем, які створюють високий надмірний тиск або глибокий вакуум;

б) підвищенні у 2...З рази, у порівнянні традиційно обробляємими ДК, якості глибокого просочення як за її параметричними та міцнісними даними, так і за вогнезахисними характеристиками;

в) можливість розповсюдження розробленого методу глибокого просочення та області обробки ДК, які виходять за межі протипожеясної безпеки і здійснення ефективного просочення деревини, при якому потрібні високі надмірні тиски, іншими, ніж антипірени, просочувальними матеріалами.

Опробувашія роботи. За основними результатами дисертаційної роботи зроблено 4 наукових доповіді:

- на науково-технічній конференції “Пожежна безпека”, 1997 р. (м.Київ);

- на науковому семінарі у НДВ-5 УкрНДШБ МВС України, 1998 р. (м.Харків);

- на наукових семінарах у НДПКІ “Молнія” ХДПУ, 1997-1998 p.p. (м.Харків).

Публікації. Матеріали дисетрації відображені у 4 статтях, одній методиці та двох звітах з науково-дослідної роботи.

Структура роботи. Дисертаційна робота складається з вступу, чотирьох розділів, закінчення, списку використаних джерел, яка включає 106 найменувань та двох додатків. Зміст роботи викладений на 142 сторінках машинописного тексту, який включає 25 ілюстрацій і 8 таблиць.

ЗМІСТ РОБОТИ.

У вступі обгрунтована актуальність теми дисертації, сформульована мета роботи, відображена наукова новизна та практична цінність, наведені положення, які виносяться на захист, дані про народно-господарське значення і ефект від упровадження результатів роботи.

У першому розділі наведений огляд і надається аналіз сучасного стану питання, пов'язаного з проблемою забезпечення пожежобезпеки дерев'яних конструкцій.

Поглиблено розглянуте питання про стан проблеми в області вогнезахисту ДК. Особлива увага при цьому приділена аналізу будування, структури, а також властивостям деревини у аспектах її вогнезахисту на основі обробки захисними засобами. Показано, що поверхневе та глибоке просочення ДК та пиломатеріалів ВЗЗ є ефективним методом підвищення їх вогнестійкості, і, як наслідок, зниження кількості пожеж і заподіяної ними шкоди.

Наведений аналіз стану проблеми, пов'язаної з забезпеченням пожежобезпеки ДК на основі їх обробки ВЗЗ. Визначено, що становище з вогнезахистом у теперішній час незадовільне не тільки через малі обсяги її застосування, а також низьку якість обробки, що проводиться і недостатнього використання у цьому напрямку досягнень науки, особливо в області глибокого просочення деревини.

На основі детального аналізу сучасних, регламентованих діючими інструкціями та нормативними документами, методів та способів просочення ДК ВЗЗ показано, що використання їх традиційних методів супроводжується значними матеріальними і тимчасовими витратами. У зв'язку з цим був зроблений обгрунтований висновок про необхідність використання з цією метою методів просочення, основаних на нових фізичних принципах і високих наукових технологіях. З усього різноманіття цих методів обгрунтовано був зроблений вибір на користь електрогідроімпульсного методу просочення ДК ВЗЗ на основі ЕГ-ефекту.

Проведений порівняльний аналіз застосовуємих у вітчизняній практиці глибокого просочення ДК ВЗЗ показав, що найбільш доцільно за своїми характеристиками для цього застосовувати склади МС (1:1) та ВАНН-1.

У результаті були сформульовані мета, область та основні напрямки дослідження для розв'язання завдань, що стоять у дисертаційній роботі.

Другий розділ присвячений дослідженням практичних аспектів електрогідравлічного ефекту як методу створення надмірних тисків для глибокого просочення дерев'яних конструкцій вогнезахисними засобами.

Відзначено, що ЕГ-ефект являє собою процес перетворення електричної енергії у механічну енергію гідродинамічного відшкодування, яке виникає при імпульсному розряді у рідині. При високовольтному імпульсному розряді у рідині витікають плазменні, теплові, ультразвукові та інші явища, які створюють потужний ударний тиск, який при спрямовувашіі його на занурені у цю рідину капілярно-пористі матеріали приводить до інтенсифікації просочення цих матеріалів рідиною.

Основною проблемою практичної реалізації методу ЕГ-ефекту з метою глибокого просочення деревини, яка стоїть у даній роботі, було визначення величини гідродинамічного тиску на технологічний об'єкт при умові здійснення процесу глибокого просочення та незруйнування як самого об' єкту, так і технологічного оснащення. При цьому кінцевою метою було визначення основних електричних параметрів зарядно-розрядного контуру ЕГ-установки, міжелектродних розрядних віддалень та режимів роботи технологічного блоку.

Вирішення даної проблеми у межах дисертаційної роботи було здійснене експериментально з попереднім теоретичним аналізом основних рівнянь електр огідрав л іки.

Для дослідження практичних аспектів електрогідравлічного просочення деревини у НДПКІ “Молнія” розроблена і створена спеціальна експериментальна установка.

У процесі експериментальних досліджень було встановлено, що чим коротший імпульс струму, крутіше його фронт і вище амплітуда, тим коротший та сильніший гідравлічний удар.

Збільшення електричної ємності не просто підсилює енергію розряду, але й зменшує період згасання, створюючи більш круту амплітуду струму. Порівняння осцилограм струму при ємностях 0,05 і 1 мкФ показало, що у першому випадку період згасання в три рази більше, величина амплітуди на 28 % менша, а розряд протікає фізично у 2 етапи, так як другий імпульс має більший період згасання і амплітуду, рівну близько 1/3 амплітуди другого імпульсу. У другому випадку виходить розряд з крутим фронтом і з коротким періодом згасання.

Для забезпечення потрібної технологічності при глибокому просочуванні дерев'яних конструкцій вогнезахисними матеріалами найбільш сприятливі

імпульси при ємностях 1-10 мкФ. Зростання напруження приводить до росту амплітуди струму при тому ж періоді згасання. Рекомендуються режими з напруженням 25-30 кВ і ємністю 5...6 мкФ. Частота розрядів не повинна перевищувати 10-15 розр./с. Найбільш оптимальна - 0,3-5 розр./с. Оптимальна величина основних розрядних проміжків 2... 8 мм, при напруженні 25-30 кВ, Виходячи з вищевикладеного були вибрані електричні параметри розрядного контуру установки та її основні технологічні характеристики для просочення Ідм2 деревини:

Розрядне напруження.......................25-30 кВ

Тривалість імпульсу....................... 10-50 мкс

Електрична ємність........................0,3-1 мкФ

Кількість розрядів........................ 80-100 розр.

Величина розрядного проміжку..............2-8 мм

Величина формуючого проміжку.............. 10-30 мм

Споживальна енергія.......................1,7-2,5 кДж

Час просочення............................ 20-30 хвил.

Для здійснення глибокого просочення ДК, які мають протяжну або плоскосну конфігурацію у роботі обгрунтований спосіб просторового розташування серії розрядних проміжків ЕГ-установки над обробляємою конструкцією з урахуванням її конфігурації.

У третьому розділі у комплексній постановці проведені теоретичні дослідження процесів імпульсного просочення деревини вогнезахисними засобами. В основу теоретичних досліджень була покладена спеціально розроблена математична модель процесів упровадження просочуючої рідини у пористі структури, характерні за своїми властивостями деревині, під впливом серії імпульсів тиску.

Для математичного опису досліджуємого процесу просочення деревини були прийняті наступні припущення:

- просочуєма деревина представлялася у вигляді пористого тіла;

- процес просочення деревини описується законами фільтрації;

- розподілення тисків на зовнішньому боці просочуємої деревини вважається заданим, на внутрішньому боці використовуються умови непротікання (рівність нулю нормальної до межі компоненти швидкості);

- просочуєма рідина вважається нестискаємою ньютонівською рідиною.

У роботі було показано, що у випадку, коли на поверхні обробляємої дерев'яної заготовки створюється рівномірний тиск, завдання зводиться до одномірного (рис.1).

_KPtt>

Рис. 1 - Розрахункова модель

Якщо взяти, що у початковий момент напір рідини у деревині дорівнює нулю, а на зовнішній поверхні (Х=0) змінюється за законом:

h(0,t) = <7ta (1)

'p(t)

де h(x,t) - п'єзометричний напір; h(,t) = хН——;

.„ gP *

<У> 0 - постійна; 0,5 < а < оо - показник ступіня, а на зовнішній поверхні (Х= оо ) виконується умова: h (со , t ) = 0, то у цьому випадку поставлене завдання було описане наступним нелінійним рівнянням:

д h{x,t) 1 dh(x,t)

= 0

дх a dt

з граничними та початковими умовами виду:

0< х <оо, t>0, h (х,0) = 0, h(0,t) = ho(t), h(oo,t) =

0,

Де

2 Л[л

(2)

(3)

(4)

Я - пористість деревини, к - проникність деревини просочувальною рідиною, g - прискорення сили ваги, )Л - в'язкість просочуючої рідини, р - щільність просочуючої рідини.

Для розрахунку змін розподілення п'єзометричного напору за глибиною просочуємого зразка з часом при прикладанні серії імпульсів тиску, а також визначення глибини просочення та маси поглинутого деревиною розчину антипірена був використаний метод чисельного моделювання, суть якого полягає в тому, що рівняння (2) записувалося у різній формі та вирішувалося на

кожному часовому кроці методом прогонки з ітераціями. Ітераційний процес продовжувався до тих пір, поки в усіх вузлах грат не досягся наперед заданий огріх рахунку в 1 %.

Аналіз показав, що втручання просочуємої рідини у деревину представляє собою складний процес, який залежить від багатьох факторів, основними з яких є:

- фактори, які характеризують об' єкт просочення;

- фактори, які належать до просочуючого складу;

- фактори, які впливають зовні.

До першої групи факторів належать фактори, пов'язані з різницею видів деревини та їх властивостями по відношенню до просочення, яке характеризується коефіцієнтами пористості X і проникності к.

До другої групи належать фактори, які характеризують просочуючі властивості впроваджуємого у деревину вогнезахисного складу - його в'язкість та щільність.

Зовнішні впливаючі фактори об'єднують у собі амплітудно-тимчасові характеристики імпульсу тиску (максимальний тиск Рм та тривалість імпульсу Ш), число впливаючих імпульсів диску п, а також інтегральний параметр -енергія, витрачена на просочення \У.

Аналіз нормативної документації і інструкцій, регламентуючих процес просочення ДК показав, що на сьогодняшній день немає однозначного нормованого параметру, визначаючого критерії глибокого просочення деревини. У роботі в якості цих параметрів узагальнено були вибрані глибина проникання ВЗЗ у деревину (сі) та питома вага ВЗЗ, який проник у просочуєму деревину (т).

Вперше на основі розробленої математичної моделі у комплексній постановці були проведені поглиблені дослідження процесів проникнення просочуючої рідини у деревину в умовах впливу імпульсних тисків з урахуванням впливу на ці процеси основних факторів і були установлені основні їх закономірності.

Оцінка характеру імпульсного просочення деревини різних сортів показала, що при інших рівних умовах більш щільні сорти деревини потребують при однаковій глибині просочення менш питомої ваги просочуваємої рідини. Також було встановлено, що для більш щільних сортів деревини, які мають менше значення узагальнюючого коефіцієнту ЛУк, процес просочення можна здійснювати при інших рівних умовах на більшу глибину, ніж для менш щільних сортів при зниженні маси просочувальної рідини (рис.2).

(1,10"3 мг ш, кг/м2,

а) б)

Рис. 2 - Залежність глибини просочення (а) та питомої маси просочувальної рідини (б) від впливаючих факторів (п = 100)

1 - Рт =100 атм; 2 - Рт = 300 атм; 3 - Рт = 650 атм;

4 - Рт = 1000 атм; 5 - Рт = 1500 атм.

Четвертий розділ дисертації присвячений експериментальним дослідженням процесів просочення деревини антипіренами на підставі електрогідравлічного ефекту.

В межах виконання даної роботи проведення комплексу експериментальних досліджень повинні були вирішити наступні основні завдання:

а) визначення значень відсутніх базових параметрів, необхідних для реалізації чисельних розрахунків для теоретичного дослідження імпульсного просочення деревини;

б) підтвердження у якості критерію достовірності результатів, проведених теоретичних досліджень процесів просочення деревини на основі ЕГ-ефекту, а також адекватності розробленої математичної моделі цим процесом;

в) доповнення, уточнювання та розширення області теоретичних досліджень, які в силу обмеженості математичної моделі та прийнятих допущень є неповними, даними, які можуть бути отримані виключно експериментальним шляхом;

г) обробка шляхів практичної реалізації просочення дерев'яних конструкцій вогнезахисними засобами на основі ЕГ-ефекту та систематизація параметрів даного методу у аспектах технології процесу;

д) дослідження якісних характеристик запропонованого методу просочення деревини у аспектах її протипожежних властивостей.

Усі експериментальні дослідження були проведені на зразках деревини, які представляють наступні групи по ГОСТ 2022.2-80:

- сосна звичайна (заболонь) - легкопросочуєма;

- береза (заболонь) - легкопросочуєма;

- дуб (ядро) - важкопросочуємий.

Зразки кожного виду деревини були запропоновані трьома типами: квадратна 100 х 100 х20 мм, диск 0 150 х 20 мм та паралелепіпед 150 х 60 х 30 мм.

Здатність деревини просочуватися антипіренами може достатньо повно характеризуватися двома коефіцієнтами: коефіцієнтом пористості (Я),

характеризуючим обсягову здатність деревини поглинати розчин антипірену, та коефіцієнтом проникності (к), характеризуючим динамічну здатність деревини пропускати розчин антипірену через свою поверхню.

Ці два коефіцієнти експериментально були визначені у роботі практично для усіх широко застосовуємих на практиці пород деревини та використовуємих розчинів антипіренів (табл.1). Для визначення коефіцієнтів пористості та проникності були використані методики, які базуються на підходах, викладених у ГОСТ 16588-91, ГОСТ 20022.14-84, ГОСТ 20022.6-93 та ГОСТ 16483.20-72.

Таблиця 1 - Параметри, які характеризують просочувальні засоби різних сортів деревини.

Сорт деревини Коефіцієнт пористості (Я) Коефіцієнт проникності (к) Ук

Сосна 0,45 1,8 х 10-9 0,25 х 109

Береза 0,33 1,75x10'9 0,19 х 109

Дуб 0,16 1,7 х 10'9 0,09x109

Важливим аспектом досліджень просочення деревини за допомогою електрогідравлічного ефекту було визначення впливу на цей процес властивостей просочуємої речовини. Як показав аналіз результатів проведених у цьому напрямку експериментальних досліджень властивості та характер водних розчинів вогнезахисних засобів практично не відрізняються від води та суттєво не впливають на процес електрогідравлічного просочення деревини. Мабуть, це пов'язано з тим, що у процесі просочення використовуються слабо насичені 20 % розчини антипіренів, які за своїми електрофізичними властивостями близькі до властивостей води.

Дослідження впливу торців просочуємих зразків на отримуємі результати, було здійснено шляхом порівняння щільності розподілу антипірена у їх зрізах. Шість зразків сосни пройшли часткове просочення у ЕГ установці (10 імпульсів), потім були висушені. Від кожного зразка (вздовж одного з боків розміром 100 мм) відрізалися елементи розміром 10 х 100 х 20 мм. Відрізані елементи (разом з тирсою) зважувалися.

Результати усереднення отриманих значень за усіма зразками, а також по лівій та правій частинам кожного зразка показали, що відмінність відносної маси елементів з краів (0,104) не превищує 10 %. При цьому був відзначений цікавий факт, що максимальне значення маси має передостанній, а не останній елемент. Ефект зменшення максимуму углиб зразка пояснюється капілярними властивостями деревини, яка при висушуванні зразку продовжувала поглинати розчин антипірену з граничних областей.

Експериментальне означення глибини проникнення просочуємої рідини у деревину визначалось шляхом введення до просочуємого розчину контрастної фарбуючої речовини та здійснення контрольних замірів глибини його проникнення на спилах однотипних зразків після подачі існуючого числа імпульсів тиску.

Аналіз результатів статистичної обробки великої кількості вимірювань глибини проникнення та привіс маси просочуємої рідини у зразках деревини в залежності від числа прикладених імпульсів тиску показав, що збільшення маси зразку на 20 - 25 % досягається вже при 80 імпульсах тиску. Поглинання зразків маси розчину антипірену рівної 2 х 10~2 кг еквівалентно поглинанню 200 кг/м3, що близько до граничних значень, рекомендуємих інструкцією з застосування ВАНН-1, для забезпечення важкоспалимого ступеню вогнезахисту деревини.

Зіставлення результатів теотеричних та експериментальних досліджень показало їх достатньо добрий збіг (розходження не більш 10 %), що свідчить про коректність запропонованої математичної моделі, яка описує процес імпульсного просочення деревині! та щільністю підтверджує результати отриманих на її основі теоретичних досліджень (рис.З).

а, ю*гм

їв, кг/м1

Рис. З - Залежність глибини просочення (а) та питомої маси просочуємої рідини (б) від відношення А./к при Рт = 650 атм; п = 100.

На підставі експериментальних досліджень була проведена порівняльна оцінка ефективності традиційних методів глибокого просочення деревини методом замочування та автоклавного просочення з методом ЕГ-просочення (рис.4). Зіставлення наведених кривих однозначно показує, що метод ЕГ-просочення забезпечує прискорення просочення у багато разів, при чому ефективність тим вище, чим більшу глибину просочення необхідно забезпечити.

<ио‘3м

Рис. 4 - Залежність глибини просочення сосни від часу для різних способів її реалізації (1 -ЕГ-ефект (Рм = 650 атм, п = 100), 2 - автоклавне просочення (Р = 20 атм), 3 - прогрів-холодна ванна, 4 - звичайне замочування).

Основним критерієм визначення ефективності глибокого просочення деревини / аспектах її протипожежної безпеки є проведення вогневих випробувань на іразках цієї деревини. Визначення до якої групи горючості належать зразки обробленої деревини у роботі було здійснено за ГОСТ 12.1.044-89 ‘Пожаровзрывобезопасность веществ и материалов. Номенклатура токазателей и методы их определения”.

Результата проведених випробувань зразків деревини, піддатих глектрогідравлічному способу глибокого просочення антипіреном ВАНН-1 показали, що вони належать до групи “важкогорючі” з більш високими показниками ступеня вогнезахисту, ніж зразки, які були піддаті глибокому просочуванню традиційними способами.

ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ.

1.Глибоке просочення дерев'яних конструкцій та пиломатеріалів антипіренами є ефективним способом підвищення їх вогнезахисту, і, як наслідок, зниження числа пожеж та заподіяної ними шкоди, однак, положення з вогнезахистом у цій області зараз незадовільне не тільки через малі обсяги її застосування, але також через низьку якість проводимої обробки та недостатнього використання у цьому напрямку досягнень науки.

2.На основі аналізу нових наукових високих технологій, які застосовуються для обробки деревини, обргунтоване застосування електрогідравлічного ефекту в якості базового методу створення необхідних надмірних імпульсних тисків для здійснення глибокого просочення деревини антипіренами.

3.Проведене описання фізичних процесів, пов'язаних з електрогідравлічним ефектом і подане обгрунтування можливості його застосування з метою глибокого просочення деревини антипіренами. Створена експериментальна установка для практичної реалізації глибокого вогнезахисту деревини на основі електрогідравлічного ефекту, визначені параметри ударної волни з точки зору технологічності процесу просочення та оптимального вибору електричних параметрів електрогідравлічної установки.

4.Розроблена математична модель, яка дозволяє максимально наближено до реальних умов описувати процеси проникнення просочувальних матеріалів у дерев'яні конструкції при їх обробці імпульсним тиском з використанням ЕГ-ефекту, здійснена постановка завдання та поданий метод його розв'язання.

5.Вперше на основі розробленої математичної моделі в комплексній постановці проведені поглиблені дослідження процесів проникнення просочуючої рідини у деревину в умовах впливу серії імпульсних тисків з урахуванням впливу на ці процеси основних факторів, що характеризують об'єкт просочення його пористості і проникності, та введений узагальнюючий коефіцієнт, який характеризує вплив цих параметрів на процес імпульсного просочення.

6.Проведений комплекс експериментальних досліджень. Експериментально визначені чисельні значення динамічних коефіцієнтів пористості і проникності для зразків найбільш широко застосовуємих у практиці будівництва пород деревини - сосни, берези та дубу.

7.Експериментально досліджений процес глибокого просочення деревини на основі ЕГ-ефекту з урахуванням впливу реально існуючих факторів. Порівняння результатів проведених теоретичних та експериментальних досліджень показало, що їх розходження не превищує 10 %, що підтверджує адекватність запропонованої математичної моделі реальним процесам імпульсного просочення деревини.

8.Порівняльна експериментальна оцінка різних способів глибокого просочення деревини: методом ЕГ-ефекту, автоклавного просочення прогрів -холодна ванна і вимочування, показала, що метод ЕГ-ефекту у порівнянні з вищевикладеними традиційними методами є більш економічним і технологічним, забезпечуючи при інших рівних умовах просочення деревини на глибину 15 мм у середньому у 100 разів швидше, ніж автоклавний метод, при цьому не вимагаючи проведення попередньої підготовки деревини у вигляді сушіння та наявності дорогокоштовного вакуумного обладнання.

9.Результати вогневих випробувань зразків деревини, піддатих глибокому просочуванню методом ЕГ-ефекту показали, що даний вид обробки дозволяє при обгрунтованих режимах за 20 хвилин перевести деревину в групу важкогорючих.

10.Результати роботи знайшли практичне впровадження через розроблену під керівництвом автора та при його безпосередній участі якісно нової методики по здійсненню глибокого просочення дерев'яних конструкцій вогнезахисними засобами на основі електрогідравлічного ефекту і створенні у м.Харкові комплексу по глибокому вогнезахисту дерев'яних конструкцій.

ОСНОВНІ ПУБЛІКАЦІЇ ПО ДИСЕРТАЦІЇ

1. Ушаков Л.А., Саенко А.И. Обстоятельства, подлежащие доказыванию при расследовании пожаров \ХИПБ МВД Украины, Харьков: 1996. - 28 С.

2. Кравченко В.И., Резинюша М.М., Саенко А.И. Теоретические исследования процессов импульсной пропитки деревянных конструкций огнезащитными материалами на основе электрогидравлического эффекта \ Сб.научн.тр “Проблемы пожарной безопасности” ХИЛЬ МВД Украины, вып. 3, Харьков: 1998. - С.82 - 87.

3. Саенко А.И. Сравнительная оценка эффективности традиционных методов глубокой пропитки древесины с методом пропитки на основе электрогидравлического эффекта / Науковий вісник будівництва, вип.4, Харків: ХДТУБтаА, ХОТВ Академії БУ, 1998. - С 54-57.

4. Кравченко В.И., Князев В.В., Саенко А.И. Определение коэффициентов пористости и проницаемости древесины / Науковий вісник будівництва, вип.4, Харків: ХДТУБтаА, ХОТВ Академії БУ, 1998. - С. 57-60.

Анотація.

Саєнко О.І. Підвищення вогнезахисту деревини глибоким просоченням антипіренами на основі електрогідравлічного ефекту - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеню кандидата технічних наук за спеціальністю 05.26.03 - пожежна безпека. Харківський державний технічний університет будівництва та архітектури, Харків, 1998.

Дисертацію присвячено вирішенню найважливіших наукових проблем, спрямованих на обгрунтування і розробку ефективного методу підвищення вогнезахисту деревини глибоким просоченням з використанням глектроімпульсної технології отримання високих тисків на основі електрогідравлічного ефекту при іскровому розряді у водних розчинах антипіренів.

Ключові слова: антипірени, дерев'яні конструкції, вогнезахисні засоби, пожежобезпека, глибоке просочення, електрогідравлічний ефект.

Аннотация.

Саенко А.И. Повышение огнезащиты древесины глубокой пропиткой антипиренами на основе электрогидравлического эффекта - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.26.03 - пожарная безопасность. - Харьковский государственный технический университет строительства и архитектуры, Харьков, 1998.

Диссертация посвящена решению важных научных проблем, направленных на обоснование и разработку эффективного метода повышения огнезащиты древесины глубокой пропиткой с использованием электроимпульсной технологии получения высоких давлений на основе электрогидравлического эффекта при искровом разряде в водных растворах антипиренов.

Ключевые слова: антипирены, деревянные конструкции, огнезащитные средства, пожаробезопасность, глубокая пропитка, электрогидравлический эффект.

Abstract.

Saenko A.I. Increase flame retardance of wood by deep impregnation antipyre-nes on the basis of electrohydraulic effect. - Manuscript.

The dissertation on competition of a scientific degree of the candidate of engineering science on a speciality 05.26.03 - fire hazard. - Kharkov State Technical University of Building and Architecture. Kharkov, 1998.

The dissertation is devoted to the decision of a major scientific problem directed on a substantiation and development of an effective method of increase flame retardance of wood by deep impregnation with use to electropulse technology of reception of high pressure on the basis of electrohydraulic effect at the spark category in water solutions antipyrene.

Key words: antipyrenes, wooden designs, fire retardant of a means, fire hazard, deep impregnation, electrohydraulic effect.