Heat release assessment at burning electric cables
https://doi.org/10.18322/PVB.2016.25.11.35-44
Abstract
Available cases of emergence and development of fires with participation of products show need of assessment of heat release when burning electric isolation of wires and comparisons according to this characteristic the electrocable products of different types. Definition of these characteristics possibly using different types of test equipment. Use of rated methods of determination of combustion heat or its direct definition by means of adiabatic bomb calorimeter is recognized inexpedient as in the conditions of fire there is no complete combustion of combustible component. Besides, these methods does not allow to receive information on kinetics of process of heat production. The cone-calorimeter widely applied abroad in different industries and working with using principle of oxygen consumption can give essential mistake depending on types of used fire retardants. In the aircraft manufacturing industry for heat release assessment at burning is used the OSU calorimeter (ASTM E906, type A) working with using the thermopair method. At carrying out researches the decision to use this type of the equipment and test method is made. Seven brands of the electricity cables differing both by structure of outer jacket, and the size of cross-section and quantity of current carrying veins have been tested. Tests of samples are carried out at heat flux on the sample of equal 35 kW/m2. The standard defined characteristic (the maximum intensity of heat release rate (kW/m2) has been counted for comparison not only the conditional square of sample, but also at wire length, the area of exterior surface, mass of cable. The total quantity of heat release has been defined for different intervals of time (1, 2 and 5 minutes) as in standard form for aircraft (kW·min/m2), and in metric system of measures (MJ/100 rm). Essential influence of structure and cable size on registered characteristics of heat release and prospects of use of this method for assessment of fire safety of electricity cables is shown.
About the Authors
S. L. Barbotko
Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов
Russian Federation
Russian Federation
O. S. Volnyy
Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов
Russian Federation
Russian Federation
References
1. История авиационного материаловедения.ВИАМ-80 лет: годы и люди / Под общ. ред. Е. Н. Каблова. -М. : ВИАМ, 2012.-С. 391-396.
2. Каблов Е. Н. ВИАМ: продолжение пути // Наука в России. -2012. -№ 3. -С. 36-44.
3. Каблов Е. Н. Стратегические направления развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года // Авиационные материалы и технологии. -2012. -№ S. -С. 7-17.
4. Smith E. E. Measuring rate of heat, smoke and toxic gas release // Fire Technology.-1972.-Vol. 8, Issue 3. -P. 237-245. DOI: 10.1007/bf02590547.
5. Tewarson A. Heat release rate in fires // Fire and Materials.-1980.-Vol. 4, Issue 4.-P. 185-191. DOI: 10.1002/fam.810040405.
6. Krause R. F., Gann R. G. Rate of heat release measurements using oxygen consumption // Journal of Fire and Flammability. -1980.-Vol. 12, No. 2. -P. 117-130.
7. Babrauskas V. Performance of the Ohio State University rate of heat release apparatus using polymethylmethacrylate and gaseous fuels // Fire Safety Journal.-1982.-Vol. 5, Issue 1.-P. 9-20. DOI: 10.1016/0379-7112(82)90003-0.
8. Tsuchiya Y. Methods of determining heat release rate: State-of-the-art // Fire Safety Journal.-1982. -Vol. 5, Issue 1. -P. 49-57. DOI: 10.1016/0379-7112(82)90006-6.
9. Babrauskas V. Comparative rates of heat release from five different types of test apparatuses // Journal of Fire Sciences. -1986.-Vol. 4, No. 2.-P. 148-159. DOI: 10.1177/073490418600400208.
10. Цstman B. A.-L., Tsantaridis L. D. Heat release and classification of fire retardant wood products // Fire and Materials. -1995.-Vol. 19, Issue 6. -P. 253-258. DOI: 10.1002/fam.810190603.
11. Fritz T. W., Hunsberger P. L. Testing of mattress composites in the cone calorimeter // Fire and Materials. - 1997. - Vol. 21, Issue 1. - P. 17-22. DOI: 10.1002/(sici)1099-1018(199701)21:1<17::aid-fam590>3.0.co;2-g.
12. Барботько С. Л. Тепловыделение при горении полимерных материалов авиационного назначения : автореф. дис. …канд. техн. наук. -М. : ВИАМ, 1999. -23 с.
13. Barbotko S. L., Vorobyоv V. N. Influence of air flow in the OSU calorimeter on test results // Third International Aircraft Fire&Cabin Research Conference, October 22-25, 2001. URL: http://www.fire.tc.faa.gov/2001Conference/files/TAInsulationSeatFlammability/BarbotkoPAPER.PDF (дата обращения: 05.07.2016).
14. Marker T. Heat release and flammability testing of surrogate panels // Technical Report DOT/FAA/AR-TN01/112.-Federal Aviation Administration, William J. Hughes Technical Center Airport and Aircraft Safety, 2001.-26 p.
15. Huiqing Zhang. Fire-Safe Polymers and Polymer Composites // Technical Report DOT/FAA/AR-04/11. -Federal Aviation Administration, William J. Hughes Technical Center Airport and Aircraft Safety, 2004. -209 p.
16. Lyon R. E., Blake D. Heat release rate of objects burning in cargo compartments // Technical Report DOT/FAA/AR-TN05/9. - Federal Aviation Administration, William J. Hughes Technical Center Airport and Aircraft Safety, 2005. -11 p.
17. Xin Liu, Quintiere J. G. Flammability properties of clay-nylon nanocomposites // Technical Report DOT/FAA/AR-07/29.-Federal Aviation Administration, William J. Hughes Technical Center Airport and Aircraft Safety, 2007.-154 p.
18. Quintiere J. G., Walters R. N., Crowley S. Flammability properties of aircraft carbon-fiber structural composite // Technical ReportDOT/FAA/AR-07/57.-Federal Aviation Administration, William J. Hughes Technical Center Airport and Aircraft Safety, 2007. -49 p.
19. Барботько С. Л. Моделирование процесса горения материалов при испытаниях по оценке тепловыделения // Пожаровзрывобезопасность. -2007. -Т. 16, № 3. -С. 10-24.
20. Барботько С. Л. Прогнозирование на основе математической модели изменения кинетики тепловыделения при горении стеклопластика // Пожаровзрывобезопасность.-2008.-Т. 17,№5. -С. 23-28.
21. Walters R. N., Lyon R. E. Flammability of polymer composites // Technical ReportDOT/FAA/AR-08/18. -Federal Aviation Administration, William J. Hughes Technical Center Airport and Aircraft Safety, 2008. -22 p.
22. Барботько С. Л. Влияние толщины металлической подложки на кинетику тепловыделения при горении тонкослойных полимерных материалов // Пожаровзрывобезопасность.-2009.-Т. 18, № 7. -С. 45-50.
23. Stoliarov S. I., Crowley S., Lyon R. E. Predicting the burning rates of noncharring polymers // Technical Report DOT/FAA/AR-TN09/16. - Federal Aviation Administration, William J. Hughes Technical Center Airport and Aircraft Safety, 2009. -41 p.
24. Stoliarov S. I., Crowley S., Walters R. N., Lyon R. E. Prediction of the burning rates of charring polymers // Technical Report DOT/FAA/AR-TN09/59. - Federal Aviation Administration, William J. Hughes Technical Center Airport and Aircraft Safety, 2009. -29 p.
25. Барботько С. Л., Асеева Р. М., Серков Б. Б., Сивенков А. Б., Круглов Е.Ю.Обопределении теплот сгорания и тепловыделения при горении полимерных материалов // Пожаровзрывобезопасность. -2012. -Т. 21, № 5. -С. 25-34.
26. Walters R. N., Lyon R. E. Microscale combustion calorimeter: interlaboratory study of precision and bias // Technical Report DOT/FAA/TC-12/39.-Federal Aviation Administration, William J. Hughes Technical Center Airport and Aircraft Safety, 2012. -29 p.
27. Шуркова Е. Н., Вольный О. С., Изотова Т. Ф., Барботько С. Л. Исследование возможности снижения тепловыделения при горении композиционного материала путем изменения его структуры // Авиационные материалы и технологии. -2012. -№ 1(22).-С. 27-30.
28. Барботько С. Л., Кириллов В. Н., Шуркова Е. Н. Оценка пожарной безопасности полимерных композиционных материалов авиационного назначения // Авиационные материалы и технологии. -2012.-№ 3(24).-С. 56-63.
29. Lyon R. E., Safronava N. A probabilistic analysis of pass/fail fire tests // Technical Report DOT/FAA/TC-12/13.-Federal Aviation Administration, William J. Hughes Technical Center Airport and Aircraft Safety, 2013.-36 p.
30. Барботько С. Л., Швец Н. И., Застрогина О. Б., Изотова Т.Ф. Исследование влияния толщины стеклопластиков на характеристики тепловыделения при горении // Пожаровзрывобезопасность. -2013.-Т. 22, № 7. -С. 30-36.
31. Скрылев Н. С., Вольный О. С., Постнов В. И., Барботько С. Л. Исследование влияния тепловых факторов климата на изменение характеристик пожаробезопасности полимерных композиционных материалов // ТрудыВИАМ.-2013.-№9, ст. 5.-C. 23-28.URL:http://www.viam-works.ru (дата обращения: 23.06.2016).
32. Lyon R. E., Walters R. N., Stoliarov S. I., Safronava N. Principles and practice of microscale combustion calorimetry // Technical Report DOT/FAA/TC-12/53, R1.-Federal Aviation Administration, William J. Hughes Technical Center Airport and Aircraft Safety, 2014. -95 p.
33. Скрылев Н. С., Вольный О. С., Абрамов Д. В., Шуркова Е. Н. Исследование влияния тепловлажностных факторов на изменение характеристик пожарной безопасности ПКМ, подверженных климатическим воздействиям // Труды ВИАМ.-2014.-№7, ст. 12. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 23.06.2016). DOI: 10.18577/2307-6046-2014-0-7-12-12.
34. Safronava N., Lyon R. E., Crowley S., Stoliarov S. I. Effect of moisture on ignition time of polymers // Technical Report DOT/FAA/TC-TN14/53. - Federal Aviation Administration, William J. Hughes Technical Center Airport and Aircraft Safety, 2015. -29 p.
35. Lyon R. E., Fulmer M., Walters R., Crowley S. Effect of airflow and measurement method on the heat release rate of aircraft cabin materials in the Ohio State University apparatus // Technical Report DOT/FAA/TC-TN15/34. - Federal Aviation Administration, William J. Hughes Technical Center Airport and Aircraft Safety, 2016. -20 p.
36. Reinhardt J. W. Development of an improved fire test method and criteria for aircraft electrical wiring // Technical Report DOT/FAA/AR-10/2. - Federal Aviation Administration, William J. Hughes Technical Center Airport and Aircraft Safety, 2010. -95 p.
37. Авиационные правила. Часть 25. Самолеты транспортной категории. 3-я ред. с попр. 1-7 / Межгосударственный авиационный комитет. -М. : ОАО “Авиаиздат”, 2014. -278 с.
38. Lyon R. E. Fire Calorimetry (Technical ReportDOT/FAA/CT-95/46).-NJ : Federal Aviation Administration, Atlantic City Intl. Airport, 1995.-200 p.
39. Перельман В. И. Краткий справочник химика. -М. : Химия, 1951. -326 с.
40. Корольченко А. Я., Корольченко Д. А. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения : справочник: в 2 ч. - 2-е изд. -М. : Пожнаука, 2004. -Ч. I. -С. 98-105.
41. Mouritz A. P., Gibson A. G. Fire properties of polymer composite materials.-Dordrecht, Netherlands : Springer, 2006.-398 p.
42. Барботько С. Л., Шуркова Е. Н., Вольный О. С., Скрылёв Н. С. Оценка пожарной безопасности полимерных композиционных материалов для внешнего контура авиационной техники // Авиационные материалы и технологии. -2013. -№ 1(26).-С. 56-59.
Review
For citations:
Barbotko S.L., Volnyy O.S. Heat release assessment at burning electric cables. Pozharovzryvobezopasnost/Fire and Explosion Safety. 2016;25(11):35-44. (In Russ.) https://doi.org/10.18322/PVB.2016.25.11.35-44
Views:
470
Email this article 