Liekinleviämien nopeuden määittäminen ei ympäitön lämpötiloia kokeelliilla ja lakennalliilla menetelmillä Johan Mang & Simo Hotikka VTT Palotutkimuken päivät 2011
2 Johdanto Liekin leviäminen kaapeleia: pytyuoan liekinleviämien tandaditetejä (IEC 60332-3 EN 50266) Palonetoaineet (mineaalitäytteet) SP REPORT 2008:29
3 Johdanto VASTAVIRTAAN (ALAS) MYÖTÄVIRTAAN (YLÖS) PIENI NÄKYVYYS- KERROIN KULJETTUMINEN JÄÄHDYTTÄÄ JOHTUMINEN TÄRKEÄ HIDAS MONTA MALLIA ISO NÄKYVYYS- KERROIN KULJETTUMINEN LÄMMITTÄÄ JOHTUMINEN EI TÄRKEÄ NOPEA VÄHÄN MALLEJA
4 Uui mittaulaite Tavoitteita: Liekin leviäminopeuden mittaaminen ylinteinäytteillä Kaapelien ominaiuukien kuvaaminen Ympäitön lämpötilan vaikutu liekin leviäminopeuteen Mallien validointi T alue: 20 300 C
5 Koelaitteito
6 Tuloten käittely Lämpötila (oc) 700 600 500 400 300 200 100 Koivu T ka = 197 o C Kokeu (mm) 2000 1600 1200 800 400 0 Koivu T ka = 197 o C y = 256x - 6974 y = 234x - 18469 yt am 0 20 40 60 80 100 120 140 160 Aika kaaupolttimen ytyttämietä () 0 0 20 40 60 80 100 120 140 Aika kaaupolttimen ytyttämietä ()
7 Mittauepävamuu Lämpötilajakauma Pytyuoaa Näytteen iällä 8 mm koivu: = 60 Sammumikohdan määity Epäymmetinen Huono temopaikontakti Pakotettu ilmavitau 0.3 m/ Pieni vaikutu. Liekinleviäminopeu tandadipoikkeama 10 %
8 Mateiaaleja Näyte Ulko- halkaiija (mm) Koivupyööima 8 PVC kaapeli MCMK 4 1.5 mm 2 13 PVC kaapeli MCMK 4 6 mm 2 18.5 Lämpötilaalue Popaanipoltin (ºC) teho (W) keto (min) 22 271 200 1 1.5 23 188 520 600 1.7 6.2 23 195 520 600 1.7 6.2 Koivu: 31.2 g/m (6 % koteu) Kaapeli 4 1.5 mm 2 : 217.5 g/m Kaapeli 4 6 mm 2 : 544.7 g/m
9 Tulokia: koivu Liekin leviäminopeu (mm/) 70 60 50 40 30 20 10 0 Koivu halk. 8 mm Oittain kuivattu Kuivattu 0 100 Ympäitön lämpötila kaaupolttimen ytyttämihetkellä ( o C) 200 300
10 Tulokia: PVC kaapelia Liekin leviäminopeu (mm/) 30 25 20 15 10 5 0 PVC kaapeli MCMK 4 x 1.5 mm2 0 50 100 150 200 Ympäitön lämpötila kaaupolttimen 250 ytyttämihetkellä ( o C)
11 Tulokia: palavan alueen pituu Palava ouu (m) 20 15 10 05 Koivu halk. 8 mm Ilman kuivauta Kuivattu Palava ouu (m) 25 2 15 1 05 PVC kaapeli MCMK 4 x 1.5 mm2 4 x 6 mm2 00 0 100 200 300 Ympäitön lämpötila kaaupolttimen ytyttämihetkellä (oc) 0 0 50 100 150 200 Ympäitön lämpötila kaaupolttimen ytyttämihetkellä (oc)
12 FDS 5.4.3 Numeeinen imulointi: liekin leviäminen koivunäytteeä Akiaaliymmetinen 6 hilaa 1 mm eoluutio DNS-moodi Alue 0.12 m 1.8 m eunaehdot: Pakotettu iäänvitau alaeunaa Avoin yläoa T w = T ulkopytyeinällä Näytteen pinnalla pyolyyimalli Palamieaktio: H c = 15 MJ/kg1 % noen tuotto C H6.2O2.5 3.6O2 3.4 3.3 CO 3.1H2O 2 0.08 C
Mateiaalimalli n RT E A 0 exp Polttoaine Hiili Koivu f v g v H E A v v v O H Koteu 2 m w g H E A w w w S t N 1 0 13 19/08/2011 Mateiaalimalli q T k t T c 1 R in g g R T q T k T k 4 m N N H q 1 1 0 m N k X k 1 m N c c 1
14 Mateiaalimallin paametit 1/2 Ominailämpö ja eaktiolämmöt diffeentiaalipyyhkäiykaloimetita ^exo Hotikka feh wood enthalpy open cup 25.09.2009 12:46:19 1.5 1.4 1.3 1.2 FS9 22.09.2009 14:12:20 FS9 29000 mg FS9 25.09.2009 09:32:48 FS9 36000 mg Integal -87265 mj nomalized -30091 Jg^-1 Peak 37736 C Integal -96050 mj nomalized -26681 Jg^-1 Peak 37736 C c (kj/kgk) 1.1 1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 Vigin bich Cha Fit (vigin) Fit (cha) 0 100 200 300 400 500 T (C) 5 mw 240 260 280 300 320 340 360 380 400 420 440 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 min Integal -47277 Lab: METTLER STAR e SW 9.20 C
15 Mateiaalimallin paametit 2/2 Kineettiet paametit temogavimetikokeita Muut paametit etimoitiin katiokaloimetikokeita
16 Simulontitulokia: Syttymiintama
17 Johtopäätökiä Uui liekinleviämien tutkimulaite. 8-mm koivupuu: 6.4 61.561.5 mm/ (22 271 ºC). PVC kaapelinäytteitä: 3.4 23.7 mm/ (23 190 ºC). Numeeiet akiaaliymmetiet atkaiut FDS:llä. Pyolyyimallin paametit pienen mittakaavan kokeita. Liekinleviäminopeuden koe- ja mallinnutuloten väliet eot ovat amaa uuuuluokkaa kuin kokeiden ja mallinnuten epävamuudet. Liää tutkimuta tavitaan pyolyyipituuden ennutamieki painopiteenä liekin paikallien ammumien mekanimi.
18 Kiitoket TkT Olavi Keki-Rahkonen pani tämän tutkimuken alulle. Anna Matala and Konta Taimialo auttoivat kokeiden uoittamiea ja paametietimoinnia. Potohop Oy akeni laitteen. Tutkimu on oittain Valtion Ydinjäteahaton ahoittama.