Zapłon rozprężalnej pianki polistyrenowej od gorących cząstek

Zapłon rozprężalnej pianki polistyrenowej od gorących cząstek: stadium eksperymentalne i obliczeniowe (Ignition of expandable polystyrene foam by a hot particle: An experimental and numerical study), Supan Wang, Haixiang Chen, Naian Liu, Journal of Hazardous Materials, 283 (2015), s. 536-543.

Chińscy naukowcy zajęli się problemem pożarów zewnętrznej izolacji budynków, w których źródłem zapłonu były rozgrzane cząstki metalu. Oddziałując na elementy izolacyjne wykonane z rozprężalnej pianki polistyrenowej, powodowały zapłon izolacji. Problem ten przeanalizowano na dwa sposoby. Pierwszy z nich polegał na eksperymentalnym sprawdzeniu, jak może dojść do pożaru. Drugi pozwalał teoretycznie wyliczyć odpowiednie parametry fizyczne zjawisk zachodzących podczas oddziaływania rozgrzanych cząstek metalu na izolacje budynków.

Eksperyment polegał na umieszczaniu rozgrzanych do temperatur 1174-1373 K stalowych kulek o promieniach kolejno 3, 4, 5, 6 i 7 mm na bloczku wykonanym z rozprężalnej pianki polistyrenowej. Została ona wyprodukowana przez Hefei Shuangxing Packing Co., Ltd. w procesie polimeryzacji katalitycznej styrenu bez dodatków retardantów płomieniowych. Gęstość pianki wynosiła 18 kg/m3, gorące stalowe kulki oddziaływał na powierzchnię o wielkości 100 mm x 100 mm. Podczas doświadczenia badano próbki o różnej grubości. Naukowcy udowodnili przy tym, że parametr grubości próbki nie ma wpływu na szybkość jej zapalenia, o ile grubość ta wynosi co najmniej 20 mm. Kolejną zmienną był stopień osadzenia źródła zapłonu w materiale palnym. Kulki umieszczano w bloczku z pianki na głębokości 40%, 50% i 60% wartości promienia rozgrzanej kulki.

Obserwacja zakładała dwa możliwe rezultaty oddziaływania źródła zapłonu na materiał palny: 1 - brak zapłonu, 2 - zapłon i utrzymanie się płomienia co najmniej przez jedną sekundę. Dokonano od 10 do 20 prób dla każdego zestawu parametrów zmiennych, co pozwoliło ustalić wstępne założenia i dokonać wyliczeń prawdopodobieństwa zapłonu.

W artykule znajduje się szczegółowy opis założeń teoretycznych, na podstawie których dokonano obliczeń. Ich wyniki zestawiono z wynikami eksperymentu. Założenia teoretyczne zostały wsparte wykazem wszystkich parametrów obliczeniowych i eksperymentalnych, rysunkiem oraz licznymi układami równań matematycznych.

Bryg. dr inż. Waldemar Jaskółowski, mł. kpt. dr inż. Paweł Gromek i mł. kpt. Szymon Ptak są pracownikami Szkoły Głównej Służby Pożarniczej.