Sähkökaapelien palomallinnuksen uusia menetelmiä ja tuloksia

Samankaltaiset tiedostot
Mikrokalorimetri - uusi materiaalien palamisominaisuuksien tutkimuslaite hankittu VTT:lle

Etanoli-vesi seosten palaminen

UUSI LIEKINLEVIÄMISEN TUTKIMUSLAITE

Palo-osastoinnin luotettavuuden laskennallinen arviointi

Liekinleviämisen nopeuden määrittäminen eri ympäristön lämpötiloissa kokeellisilla ja laskennallisilla menetelmillä

Rak Tulipalon dynamiikka

Komposiittimateriaalien palomallinnus, osa B: CFD-FEA menetelmä ja sen kokeellinen validointi

EU:n FIRE-RESIST-projekti: Palosimulointimenetelmät tuotekehityksen tukena

FIRE DYNAMICS SIMULATOR (FDS) OHJELMAN UUSIA OMINAISUUKSIA

Kertausluennot: Mahdollisuus pisteiden korotukseen ja rästisuorituksiin Keskiviikko klo 8-10

LIITE. asiakirjaan KOMISSION DELEGOITU ASETUS.../... annettu xxx,

Tärkeitä tasapainopisteitä

TRANSFEU kohti paloturvallisempaa junaliikennettä

HEVOSENLANNAN PIENPOLTTOHANKKEEN TULOKSIA. Erikoistutkija Tuula Pellikka

Kaksi yleismittaria, tehomittari, mittausalusta 5, muistiinpanot ja oppikirjat. P = U x I

Kiertotalous & WtE. Kiertotalouden vaikutus jätteen energiahyödyntämiseen L. Pirhonen

Biohiilen tuotanto ja käyttö, edellytykset ja mahdollisuudet Suomessa

Euroopan unionin neuvosto Bryssel, 6. heinäkuuta 2015 (OR. en) Euroopan komission pääsihteerin puolesta Jordi AYET PUIGARNAU, johtaja

BIOMUOVIA TÄRKKELYKSESTÄ

Taipuisa, kumieristeinen liitäntäkaapeli

Esimerkiksi ammoniakin valmistus typestä ja vedystä on tyypillinen teollinen tasapainoreaktio.

PALOSEMINAARI 2019 PALOTURVALLISUUS JA STANDARDISOINTI TIIA RYYNÄNEN. Your industry, our focus

KOTITEKOINEN PALOSAMMUTIN (OSA 1)

Myös normaali sadevesi on hieman hapanta (ph n.5,6) johtuen ilman hiilidioksidista, joka liuetessaan veteen muodostaa hiilihappoa.

Nopeasti lujittuva betonimassa isoihin korjausvaluihin

PALOTEKNINEN SUUNNITELMA TOIMINNALLINEN TARKASTELU

Mikroskooppisten kohteiden

Johtimien kuormitettavuus

Mamk / Tekniikka ja liikenne / Sähkövoimatekniikka / Sarvelainen 2015 T8415SJ ENERGIATEKNIIKKA Laskuharjoitus

Reaktiosarjat

Bensiiniä voidaan pitää hiilivetynä C8H18, jonka tiheys (NTP) on 0,703 g/ml ja palamislämpö H = kj/mol

valmistaa ilmanvaihtokoneita Fair 80 ec

Rak Tulipalon dynamiikka

FibreShip Paloturvallisia materiaaleja kevyisiin laivoihin

Pinnoitteen vaikutus jäähdytystehoon

Faasi: Aineen tila, jonka kemiallinen koostumus ja fysikaalinen ominaisuudet ovat homogeeniset koko näytteessä. P = näytteen faasien lukumäärä.

Dislokaatiot - pikauusinta

KOTITEKOINEN PALOSAMMUTIN (OSA II)

Luku 13 KAASUSEOKSET

KOTELOIDEN VALMISTUSMENETELMÄT JA NIIHIN LIITTYVÄT SUUNNITTELUOHJEET

m h = Q l h 8380 J = J kg 1 0, kg Muodostuneen höyryn osuus alkuperäisestä vesimäärästä on m h m 0,200 kg = 0,

Työ 3: Veden höyrystymislämmön määritys

Vallox Oy. valmistaa ilmanvaihtokoneita Vallox 90 MC. yli D E F G H I HUONO SÄHKÖTEHOKKUUS.

PHYS-A0120 Termodynamiikka syksy 2017

:TEKES-hanke /04 Leijukerroksen kuplien ilmiöiden ja olosuhteiden kokeellinen ja laskennallinen tutkiminen

MIKKELIN AMMATTIKORKEAKOULU Tekniikka ja liikenne / Sähkövoimatekniikka T8415SJ Energiatekniikka. Hannu Sarvelainen HÖYRYKATTILAN SUUNNITTELU

valmistaa ilmanvaihtokoneita Parmair Eximus JrS

Energiatehokkuuden analysointi

Erilaisia entalpian muutoksia

Chem-C2400 Luento 3: Faasidiagrammit Ville Jokinen

vetyteknologia Polttokennon tyhjäkäyntijännite 1 DEE Risto Mikkonen

Vallox Oy. valmistaa ilmanvaihtokoneita Vallox TSK Multi 50 MC

Rakenteiden sisältämät palokuormat ja niiden suojaaminen. Esko Mikkola KK-Palokonsultti Oy

Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I

valmistaa ilmanvaihtokoneita Vallox 90 SE AC

Identifiointiprosessi

Mitä kalibrointitodistus kertoo?

Vallox Oy. valmistaa ilmanvaihtokoneita Vallox 75

Tehtävä 1. Valitse seuraavista vaihtoehdoista oikea ja merkitse kirjain alla olevaan taulukkoon

Virhearviointi. Fysiikassa on tärkeää tietää tulosten tarkkuus.

(b) Tunnista a-kohdassa saadusta riippuvuudesta virtausmekaniikassa yleisesti käytössä olevat dimensiottomat parametrit.

Koesuunnitelma. Tuntemattoman kappaleen materiaalin määritys. Kon c3004 Kone ja rakennustekniikan laboratoriotyöt. Janne Mattila.

Vallox Oy. valmistaa ilmanvaihtokoneita Vallox 280. yli D E F G HUONO SÄHKÖTEHOKKUUS Vallox

ASIANTUNTIJALAUSUNTO (5) Korvaa asiantuntijalausunnon / Esko Mikkola

1. (*) Luku 90 voidaan kirjoittaa peräkkäisen luonnollisen luvun avulla esimerkiksi

TIETOA PROSESSOINNIN JA TULIPALOJEN EMISSIOISTA

PROSESSIMALLINNUKSEN HYÖDYNTÄMINEN KAKOLANMÄEN JÄTEVEDENPUHDISTAMON PROSESSIAJOSSA

Luento 9 Kemiallinen tasapaino CHEM-A1250

Fysikaaliset ominaisuudet

Paineenhallinta huoneistopaloissa

FYSIIKAN LABORATORIOTYÖT 2 MAGNEETTIKENTTÄTYÖ

Ydin- ja hiukkasfysiikka 2014: Harjoitus 5 Ratkaisut 1

Kertaustehtävien ratkaisut LUKU 2

Uusi ejektoripohjainen hiilidioksidin talteenotto-menetelmä. BioCO 2 -projektin loppuseminaari elokuuta 2018, Jyväskylä.

Kemian opetuksen keskus Helsingin yliopisto Veden kovuus Oppilaan ohje. Veden kovuus

Aurinkolämpö. Tässä on tarkoitus kertoa aurinkolämmön asentamisesta ja aurinkolämmön talteen ottamiseen tarvittavista osista ja niiden toiminnasta.

Korkealämpötilakemia

Ruiskuvalumuotin jäähdytys, simulointiesimerkki

TONA. Taloudellinen ja ekologinen keraaminen savupiippujärjestelmä CERAMIC GUARANTEE

Teoreettisen fysiikan esittely

Cubature Integration Methods in Non-Linear Kalman Filtering and Smoothing (valmiin työn esittely)

Biodiesel Tuotantomenetelmien kemiaa

CHEM-A1110 Virtaukset ja reaktorit. Laskuharjoitus 9/2016. Energiataseet


Tasapainotilaan vaikuttavia tekijöitä

Estimointi. Vilkkumaa / Kuusinen 1

c) 22a 21b x + a 2 3a x 1 = a,

Enervent Oy. valmistaa ilmanvaihtokoneita Enervent Pingvin eco ED % A. yli 70 F G H I HUONO SÄHKÖTEHOKKUUS. Enervent Pingvin eco ED 3,0

Iloxair Oy. valmistaa ilmanvaihtokoneita Ilox 89 Optima. % yli D E F G H I HUONO SÄHKÖTEHOKKUUS

Tehtävä 1. Tasapainokonversion laskenta Χ r G-arvojen avulla Alkyloitaessa bentseeniä propeenilla syntyy kumeenia (isopropyylibentseeniä):

Vallox Oy. valmistaa. ilmanvaihtokoneita Vallox 150 Effect SE MLV (esilämmitys maalämmityspiirissä) yli 70 F G H I HUONO SÄHKÖTEHOKKUUS

Testimenetelmän kehittäminen - Kytkinten lämmönkestävyyden testaus

Rak Betonitekniikka 2 Harjoitus Rakennussementit, klinkkerimineraalikoostumus ja lämmönkehitys

T F = T C ( 24,6) F = 12,28 F 12,3 F T K = (273,15 24,6) K = 248,55 K T F = 87,8 F T K = 4,15 K T F = 452,2 F. P = α T α = P T = P 3 T 3

Täydellinen kilpailu: markkinoilla suuri määrä yrityksiä. ----> Yksi yritys ei vaikuta hyödykkeen markkinahintaan.

13 KALORIMETRI Johdanto Kalorimetrin lämmönvaihto

Liikenneteorian tehtävä

LUONNONMATERIAALIT/POLYMEE- RIT PUOLIVALMISTEET

Korkealämpötilakemia

Transkriptio:

Sähkökaapelien palomallinnuksen uusia menetelmiä ja tuloksia Anna Matala, Simo Hostikka, Johan Mangs VTT Palotutkimuksen päivät 27.-28.8.2013

2 Motivaatio

3 Pyrolyysimallinnuksen perusteet Pyrolyysimallinnus kytkee lämpöhajoamisesta johtuvan massan muutoksen materiaalin lämpötilaan. kaasu Onko kaasu palavaa vai palamatonta? lämpö Kiinteä aine pyrolyysireaktio Kiinteä aine koostuu usein monista eri komponenteista, jotka hajoavat erilaisten reaktioiden myötä.

4 Pyrolyysimallinnuksen koelaitteita Pienen mittakaavan koelaitteet Termogravimetria (TGA) massan muutos lämpötilan funktiona Mikrokalorimetri (MCC) paloteho lämpötilan funktiona Kartiokalorimetri Suuri mittakaava (validointi) Massa ja paloteho.

5 Mikrokalorimetrin hyödyntäminen pyrolyysimallinnuksessa TGA mittaa massanmuutoksen kussakin lämpötilassa MCC kytkee samoihin lämpötiloihin palotehon voidaan määrittää kunkin reaktion massanmuutos sekä kokonaispalamislämpö Simulointeja varten tulokset pitää muuttaa reaktiopoluiksi ja parametreiksi. Kaksi menetelmää: 1. Yksinkertainen, nopea, ei vaadi esitietoja. Tuottaa oikean palamislämmön jokaista reaktiota kohti. 2. Kunnianhimoisempi, haastavampi, vaatii esitietoja näytemateriaalista. Tavoitteena totuudenmukaisempi malli aineen lämpöhajoamiselle ja koostumukselle.

6 Menetelmien esittely Menetelmä 1 Perustuu ajatukseen, että jokainen hajoamisreaktio tuottaa tietyn määrän palavaa ja palamatonta kaasua. Kukin reaktio hajottaa ko. komponentin täydellisesti, ainoastaan viimeinen reaktio jättää (mahd.) jäännöksen. Palavan kaasun osuus lasketaan ennalta määrättävän palamislämmön avulla. Menetelmä 2 Jokainen näkyvä reaktioaskel voi olla seurausta useasta yhtä aikaa tapahtuvasta hajoamisreaktiosta. Vaatii esitietoja näytemateriaalin mahdollisista komponenteista, hajoamislämpötiloista ja reaktioista. Ratkaistaan optimoinnin avulla (minimoidaan virhettä mitatun ja lasketun massan- ja lämmönvapautumisen välillä) Muuttujina komponenttien osuus alkuperäisessä seoksessa, palavien kaasujen osuus vapautuvista kaasuista ja palamislämmöt.

7 Esimerkkimateriaali: PVC-kaapeli Kaapelin komponentit: Vaippa (PVC-seos) Eriste (PE-seos) Johdin (kupari) Seokset sisältävät varsinaisen polymeerin lisäksi ainakin merkittäviä määriä pehmittimiä ja kalsiumkarbonaattia (CaCO 3 ). Todellinen, tarkka koostumus on usein mallintajalle tuntematon.

8 PVC:n lämpöhajoaminen PVC-seos: PVC, pehmitin, CaCO 3 1. PVC alkaa hajota vapauttaen suolahappoa (HCl, palamaton) sekä pieniä määriä palavia kaasuja. Jättää hiilijäännöksen. Samaan aikaan pehmitin hajoaa täydellisesti vapauttaen palavia kaasuja. 2. PVC:stä jäljelle jäänyt hiillos hajoaa edelleen tuottaen palavia kaasuja 3. Kalsiumkarbonaatti hajoaa tuottaen (pääasiassa) palamatonta kaasua. 1 2 3

9 Tulokset Menetelmä 1 Menetelmä 2 Palamislämpö jokaisessa reaktiossa 46.45 MJ/kg 1. Palavan kaasun osuus 33 % 2. Palavan kaasun osuus 77 % 3. Palavan kaasun osuus 0 %, jäännös 83 % Hajoamattomassa näytteessä PVC 51.4 % 1. palavaa kaasua 4.3 % (49.1 MJ/kg), palamatonta 60.6 % 2. palavaa kaasua 78.6 % (35.8 MJ/kg) pehmitin 26.8 % 1. palavaa kaasua 100 % (30.2 MJ/kg) CaCO 3 21.8 % 3 palamatonta kaasua 18.4 %

10 Kartiotulokset (50 kw/m 2 )

11 Kartiotulosten validointi (25 ja 75 kw/m 2 )

12 Yhteenveto Yhdistämällä TGA- ja MCC-kokeiden tulokset saadaan tarkempaa tietoa aineen lämpöhajoamisesta. Tärkeää etenkin polymeeriseoksille, joiden lämmöntuotto riippuu merkittävästi lisäaineiden (pehmittimet) määrästä ja laadusta. Kokeiden avulla voidaan tehdä malleja, jotka ennustavat lämmönvapautumisen oikein kaikissa lämpötiloissa. Kaksi menetelmää MCC-tulosten hyödyntämiseksi: 1. Yksinkertainen ja yleinen. 2. Monimutkainen ja tarkempi. Molemmat menetelmät toistavat massan- ja lämmöntuoton oikein.

13 Kiitokset Kevin McGrattan (NIST) MCC- ja kartiokoetuloksista Christifirekaapelille #701 Tuula Leskelä (Aalto yliopisto) TGA-kokeista Työ on tehty Valtion Ydinjäterahaston (VYR) osittaisella tuella.