UUSI LIEKINLEVIÄMISEN TUTKIMUSLAITE

Transkriptio

1 UUSI LIEKINLEVIÄMISEN TUTKIMUSLAITE Johan Mangs Palotutkimuksen päivät 2009 Espoo Hanasaaren kulttuurikeskus

2 Johdanto Liekin leviäminen jähmeän aineen pinnalla on keskeinen tutkimusaihe VTT:n ydinturvallisuustutkimusprojekteissa Kaapelit muodostavat huomattavan palokuorman laitoksissa Liekin leviäminen kaapeleissa on tärkeä riskianalyysien osa Sylinterimäisten puunäytteiden liekinleviämiskokeissa havaittiin: karkeasti eksponentiaalinen liekinleviämisnopeuden lämpötilariippuvuus liekinleviämisnopeus lähestyy vakioarvoa tietyllä etäisyydellä syttymiskohdasta Uusien FRNC kaapeleiden palosuoja-aineiden vaikutus heikkenee lämpötilan kasvaessa Palomallinnus ja -simulointi tarvitsevat kokeellista dataa => Uusi mittauslaite liekinleviämisnopeuden määrittämiseksi alkulämpötilan funktiona 2

3 Laitteen toteutus - 1 Näytteen pituus 2 m Näytteen esilämmitys laitteessa kiertävällä kuumalla ilmalla Maximilämpötila 300 o C Sytytys näytteen alaosasta pienellä propaaniliekillä kun haluttu lämpötila on saavutettu Liekin leviämistä ylöspäin seurataan termopareilla näytteen pinnan välittömässä läheisyydessä 3

4 Laitteen toteutus - 2 4

5 Laitteen toteutus - 3 a) ilman kierto lämmitysvaiheen aikana b) korvausilman sisäänotto lämmityskanavaan ja palamistuotteiden poisto koekanavan yläosasta kokeen aikana 5

6 Liekinleviämiskoesarjat - pääpirteet Näyte Näytteen halkaisija [mm] Lämpötilaalue [ o C] Polttimen teho [W] Poltinaika [s] Liekinleviämis nopeusalue [mm/s] Koivupuu MMJ 4 x 1.5 mm N2XCH 3 x 2.5 mm HXELCHXÖ x 2.5 mm 2 6

7 Liekinleviämiskoesarjat - kaapelinäyttet Kaapeli Poikkileikkaus Rakenne PVC kaapeli MMJ 4 x 1.5 mm 2 FRNC kaapeli N2XCH 3 x 2.5 mm 2 FRNC kaapeli HXELCHXÖ 3 G 2.5 mm 2 7

8 Liekinleviämiskoesarjat - menettely Lämmitysvaiheessa näyte lämmitetään kuumalla ilmalla joka kiertää mahdollisimman nopeasti laitteessa, 2.6 m/s Siirtyminen lämmitysvaiheesta koevaiheeseen: 1. Halutussa lämpötilassa lämmitys kytketän hetkellisesti pois 2. Ilmavirtausnopeus lasketaan 0.3 m/s:iin 3. Lämmitys kytketään päälle 4. Hehkulangan virta kytketään päälle 5. Propaanikaasulinja avataan 6. Poltin syttyy ja näyte on liekkikontaktissa 7. Kattoluukku avataan Jos näyte syttyy, pystysuora liekinleviäminen seurataan termopareilla 8

9 Liekinleviämiskoesarjat - lämpötiloja 9

10 Liekinleviämiskoesarjat - liekinleviämisnopeus lämpötilamittauksista Tarvitaan liekinleviämiskriteeri T =T(t) käyriä varten Määritetään lämpötilan jyrkän nousun hetki, esim. T > 300 o C tietyllä korkeudella mitattuna Piirretään liekinleviäminen ajan funktiona Sovitetaan suora käyrästön vakionopeusosuudella Suoran kulmakerroin = liekinleviämisnopeus 10

11 Liekinleviämisnopeus - koivupuu ja PVC kaapeli MMJ 11

12 Liekinleviämisnopeus 8 mm koivupuunäytteillä vapaassa tilassa ja uudessa laitteessa 12

13 Liekinleviämisnopeus - PVC ja FRNC kaapelinäytteet 10 7 Liekinleviämisnopeus (mm/s) FRNC kaapeli N2XCH PVC kaapeli MMJ Liekinleviämisnopeus (mm/s) FRNC kaapeli HXELCHXÖ Sovitus: Alku Loppu Koko Lämpötila ( o C) Lämpötila ( o C) 13

14 Liekinleviämiskriteerien vertailu HXELCHXÖ 3G2.5, Koe. 4, T kesk = 193 o C Kriteeri 300 o C Kriteeri 400 o C y = x Korkeus (mm) y = 0.754x y = x y = x Aika (s) 14

15 Johtopäätökset Uusi liekinleviämisen tutkimuslaite, joka mahdollistaa kokeita eri alkulämpötiloissa on rakennettu ja otettu käyttöön. On esitetety laitteen rakennetta ja toimintaa, sekä koetuloksina liekin leviämisnopeutta lämpötilan funktiona sylinterimäisillä koivupuunäytteillä ja PVC-kaapelinäytteillä. Laite on osoittautunut toimivaksi, joskaan kaikkia sen ominaisuuksia ja mahdollisuuksia ei ole vielä selvitetty. 15

16 Kiitokset Tutkimustyön rahoittajina ovat olleet Valtion ydinjätehuoltorahasto (VYR), STUK ja VTT. Protoshop Oy suoritti yksityiskohtaisen suunnittelun ja rakensi laitteen. 16