Historia sukcesu klienta
Testowanie odporności ogniowej i inżynieria bezpieczeństwa pożarowego
Kalorymetr stożkowy NETZSCH TAURUS TCC 918 używany na Politechnice w Luleå, Szwecja
Jest to historia sukcesu klienta autorstwaRhoda Afriyie Mensah, badacza podoktoranckiego w dziale inżynierii strukturalnej i przeciwpożarowej na Wydziale Inżynierii Lądowej, Środowiska i Zasobów Naturalnych na Luleå University of Technology (LTU) w Szwecji. Opowiada o wykorzystaniu kalorymetru stożkowego Kalorymetr stożkowy TCC 918 i jego unikalnym programowaniu zmian strumienia ciepła przez cały czas trwania testu, które były kluczowe dla projektów testowania odporności ogniowej na LTU i które doprowadziły do opracowania innowacyjnych podejść w dziedzinie inżynierii bezpieczeństwa pożarowego.
“Państwa rozwiązania i usługi określiłbym jako skuteczne. Kalorymetr stożkowy jest szczególnie imponujący dzięki możliwości symulacji różnych scenariuszy pożaru i łatwości obsługi. Ponadto szybkie wsparcie klienta ze strony zespołu stanowi znaczną wartość dodaną do produktu.”
Informacje o Luleå University of Technology
LuleåUniversity of Technology (LTU) znajduje się w północnej Szwecji, w Luleå, w hrabstwie Norrbotten. LTU słynie z najnowocześniejszych badań i innowacyjnych programów edukacyjnych. Obecnie jej roczne obroty wynoszą 2,0 mld SEK, zatrudnia 1500 pracowników i kształci 17 900 studentów. Koncentrując się na zrównoważonym rozwoju, inżynierii i technologii, wspiera dynamiczne środowisko uczenia się, które zachęca do współpracy i krytycznego myślenia. Uczelnia posiada nowoczesne obiekty i silne powiązania z przemysłem, dzięki czemu studenci otrzymują praktyczne doświadczenie i umiejętności niezbędne do odniesienia sukcesu.
Jednym z niszowych programów edukacyjnych na LTU jest program Inżynierii Ochrony Przeciwpożarowej (FPE) nadzorowany przez prof. Michaela Förstha. Program FPE na LTU oferuje studia licencjackie i magisterskie. Program ten jest częścią Wydziału Inżynierii Lądowej, Środowiska i Zasobów Naturalnych oraz Wydziału Inżynierii Strukturalnej i Przeciwpożarowej. Koncentruje się na zastosowaniu nauki i zasad inżynierii w celu ochrony ludzi, mienia i ich środowiska przed zagrożeniami związanymi z ogniem i dymem.
Program nauczania obejmuje zarówno kursy teoretyczne, jak i praktyczne prace laboratoryjne, wykorzystujące takie obiekty jak Laboratorium Inżynierii Ochrony Przeciwpożarowej. Laboratorium to jest dobrze wyposażone w zaawansowane narzędzia, takie jak kalorymetr stożkowy, kalorymetr spalania w mikroskali (MCC), tester ograniczającego indeksu tlenowego (LOI) oraz specjalistyczny piec ogniowy, Laboratorium Inżynierii Ochrony Przeciwpożarowej.
Kalorymetr stożkowy i tester LOI zostały zakupione w firmie NETZSCH TAURUS Instruments GmbH. Przyrządy te są niezbędne do badania wymiany ciepła i palności materiałów, zapewniając studentom praktyczne doświadczenie w ocenie dynamiki pożaru i reakcji różnych materiałów na ogień.
Rhoda, czy mogłabyś przedstawić siebie, swoją uczelnię i obszary zastosowań/badań?
Nazywam się Rhoda Afriyie Mensah, jestem doktorem habilitowanym na Luleå University of Technology (LTU) w Szwecji. Zrobiłam doktorat z inżynierii mechanicznej na Nanjing University of Science and Technology w Chinach, gdzie badałam zastosowanie sztucznej inteligencji w analizie termicznej i palności materiałów. W 2021 r. rozpocząłem studia podoktoranckie w grupie inżynierii ochrony przeciwpożarowej w ramach wydziału inżynierii strukturalnej i przeciwpożarowej na LTU. Moje badania koncentrują się na ocenie zachowania materiałów podczas pożaru i wprowadzaniu środków zmniejszających palność do materiałów, aby uczynić je mniej łatwopalnymi. W swoich badaniach wykorzystywałem różne przyrządy do testowania ognia, w tym kalorymetr stożkowy i kalorymetr spalania w mikroskali. W ramach moich obowiązków prowadzę również kurs wymiany ciepła dla studentów inżynierii ochrony przeciwpożarowej i zarządzam laboratorium inżynierii ochrony przeciwpożarowej.
Od kiedy istnieje współpraca z NETZSCH i z jakimi konkretnymi wyzwaniami musiał się zmierzyć Twój oddział przed skorzystaniem z naszych rozwiązań?
Współpraca rozpoczęła się w sierpniu 2022 roku. Przed wdrożeniem kalorymetru stożkowegoNETZSCH TCC 918 Laboratorium Inżynierii Ochrony Przeciwpożarowej stanęło przed poważnymi wyzwaniami związanymi z naszym starym kalorymetrem stożkowym. Urządzenie miało otwartą komorę spalania, co stwarzało ryzyko narażenia użytkowników na płomienie i ciepło. Ponadto starszy model wykorzystywał Drierite, środek osuszający zawierający toksyczne chemikalia. Poszukiwaliśmy rozwiązania, które rozwiązałoby te problemy, jednocześnie zwiększając naszą zdolność do skutecznego prowadzenia badań nad zachowaniem ognia. TCC 918 oferuje bezpieczniejszą, zamkniętą komorę spalania i eliminuje potrzebę stosowania toksycznych substancji, tym samym rozwiązując nasze obawy.
Dlaczego wybrałeś NETZSCH? W jaki sposób nasze rozwiązania pomogły rozwiązać te wyzwania?
Wybraliśmy NETZSCH ze względu na ich reputację w dostarczaniu wysokiej jakości, niezawodnych urządzeń do analizy termicznej dostosowanych do środowisk edukacyjnych i badawczych. Ich model TCC 918 oferował zaawansowane funkcje bezpieczeństwa, w tym zamkniętą komorę spalania, która ograniczała wcześniejsze ryzyko, oraz przyjazne dla użytkownika oprogramowanie, które jest niezbędne do efektywnej nauki.
TCC 918 od NETZSCH skutecznie sprostał naszym wyzwaniom, zapewniając bezpieczniejszy i bardziej zaawansowany system kalorymetru. Zamknięta komora spalania znacznie zmniejszyła ryzyko narażenia na płomienie i ciepło, zapewniając bezpieczniejsze środowisko dla naszego personelu. Eliminacja toksycznych substancji, takich jak Drierite, w procesie eksperymentalnym dodatkowo zwiększyła bezpieczeństwo. Co więcej, przyjazne dla użytkownika oprogramowanie TCC 918 poprawiło łatwość przeprowadzania eksperymentów i analizowania danych, ułatwiając bardziej produktywne i edukacyjne doświadczenie. Rozwiązanie to nie tylko rozwiązało nasze obawy dotyczące bezpieczeństwa, ale także podniosło jakość i zakres naszych możliwości badawczych.
Rhoda, czy możesz powiedzieć nam więcej o swojej aplikacji?
Kalorymetr stożkowy NETZSCH TCC 918, od czasu jego instalacji na Uniwersytecie Technologicznym w Luleå, był szeroko wykorzystywany do badania właściwości reakcji na ogień różnych materiałów. Na przykład, z powodzeniem wykorzystaliśmy ten zaawansowany sprzęt do badania palności i zachowania podczas spalania materiałów takich jak drewno, tworzywa sztuczne, tekstylia, kompozyty, biowęgiel, różne rośliny, a nawet beton. Pozwoliło nam to zebrać krytyczne dane na temat tego, jak te materiały zachowują się w scenariuszach pożarowych, znacząco przyczyniając się do naszych badań w zakresie inżynierii bezpieczeństwa pożarowego i pomagając w opracowywaniu bezpieczniejszych zastosowań materiałów i strategii zapobiegania pożarom w budownictwie i przemyśle materiałowym.
Prosimy o szczegółowe wyjaśnienie analizy i wyników pomiarów.
Poniższy wykres przedstawia współczynniki wydzielania ciepła (kW/m²) różnych materiałów w czasie (sekundy) zmierzone za pomocą naszego urządzenia NETZSCH TAURUS TCC 918. Oto podział etykiet:
Neat WG (Neat Wheat Gluten): Ta linia (czarna) pokazuje szybkość uwalniania ciepła czystego glutenu pszennego sprasowanego bez żadnych dodatków. Wykazuje ostry szczyt na początku, osiągając ponad 700 kW/m², a następnie szybko spada, stabilizując się w pobliżu zera, wskazując na szybkie spalanie.
BC_APP_WG_COMP (Biochar-Ammmonium Polyphosphate Wheat Gluten Composite): Ta linia (czerwona) reprezentuje kompozyt glutenu pszennego, biowęgla i polifosforanu amonu, środka zmniejszającego palność. Pokazuje znacznie niższą i bardziej stopniową szybkość uwalniania ciepła, osiągającą szczyt około 150 kW/m² i powoli zmniejszającą się, co sugeruje, że dodatek biowęgla i polifosforanu amonu znacznie zmniejsza palność i szczytową szybkość uwalniania ciepła glutenu pszennego o 74%.
BC_Lanosol_WG_COMP (Biochar-Lanosol Wheat Gluten Composite): Linia (niebieska) wskazuje kompozyt glutenu pszennego, biowęgla i Lanosolu, środka zmniejszającego palność. Podobnie jak BC_APP_WG_COMP, ten kompozyt również wykazuje zmniejszony szczytowy wskaźnik uwalniania ciepła o 14% w porównaniu do czystego glutenu pszennego. Wartość szczytowa jest wyższa niż w przypadku BC_APP_WG_COMP, ale pozostaje znacznie niższa niż w przypadku Neat WG, co wskazuje na skuteczną ognioodporność.
Krzywe pokazują również, że dodatek lanosolu i biowęgla nieznacznie poprawił czas do zapłonu czystego WG, jednak APP i biowęgiel znacznie poprawiły czas do zapłonu.
Ogólnie rzecz biorąc, wykresy ilustrują skuteczność różnych dodatków (biowęgla z polifosforanem amonu i Lanosolu) w zmniejszaniu szybkości uwalniania ciepła i czasu do zapłonu glutenu pszennego po wystawieniu na działanie ognia, co jest ważne dla zwiększenia bezpieczeństwa pożarowego materiałów wykonanych z glutenu pszennego.
Czy były jakieś specjalne cechy urządzenia do testów ogniowych, które były szczególnie przydatne w konkretnym zastosowaniu?
Kalorymetr stożkowy TCC 918 posiada unikalną zdolność niezbędną w naszych projektach testowania odporności ogniowej. W przeciwieństwie do tradycyjnych testów reakcji na ogień, w których próbki poddawane są stałemu strumieniowi ciepła, kalorymetr TCC 918 pozwala na programowanie zmian strumienia ciepła przez cały czas trwania testu. Ta funkcja umożliwiła nam dokładne wdrożenie i symulację różnych krzywych pożaru, w tym standardowej krzywej pożaru i krzywych parametrycznych. Wprowadzając równania tych krzywych do systemu, mogliśmy dynamicznie dostosowywać parametry, aby odzwierciedlić warunki reprezentowane przez te krzywe.
Ta zaawansowana funkcjonalność odegrała kluczową rolę w skutecznym wystawianiu próbek betonu o różnych grubościach na działanie zarówno standardowych, jak i specjalistycznych krzywych temperatury. Zespół z Luleå University of Technology wykorzystał tę funkcję do przeprowadzenia kompleksowych testów odporności ogniowej, zwiększając nasze zrozumienie zachowania materiałów w różnych warunkach pożarowych. Ta zdolność adaptacji i precyzja sprawiają, że TCC 918 jest nieocenionym narzędziem w naszych bieżących badaniach w dziedzinie bezpieczeństwa pożarowego.
W jaki sposób wykorzystałeś uzyskane wyniki do ulepszenia swoich badań, kontroli jakości, rozwoju lub produkcji?
Kalorymetr stożkowy odegrał kluczową rolę w umożliwieniu nam poddania materiałów standardowej krzywej ISO 834 i krzywym parametrycznym, w skali small, kluczowym dla oceny odporności ogniowej materiałów budowlanych. Jego system sterowania był w stanie dostosować się do tej krzywej aż do maksymalnego limitu temperatury 1000°C, spełniając wymagania większości testów materiałowych. Ta cecha była szczególnie cenna we wspieraniu jednego z celów naszego projektu, jakim było zmniejszenie rozmiaru testów do celów przesiewowych. Wszechstronność kalorymetru stożkowego usprawniła nasze procesy testowe, pomagając nam uczynić przesiewowe testy odporności ogniowej bardziej dostępnymi i opłacalnymi. Ta zdolność jest zgodna z naszym długoterminowym celem projektu, jakim jest zwiększenie dostępności testów odporności ogniowej, co jest szczególnie korzystne dla oceny nowych materiałów i technologii w branży budowlanej.
W jaki sposób wykorzystanie naszych rozwiązań lub wyniki analizy wpłynęły na Twoją firmę? Czy udało się osiągnąć znaczące oszczędności lub wydajność?
Tak, dzięki zastosowaniu kalorymetru stożkowego osiągniemy znaczne oszczędności i wydajność w porównaniu z tradycyjnymi testami odporności ogniowej. Tradycyjnie testy te wymagają bardzo large próbek, ale dzięki kalorymetrowi stożkowemu potrzebowaliśmy tylko próbek o wymiarach 100 na 100 mm i grubości do 50 mm. Ta redukcja rozmiaru próbki znacznie zmniejsza ilość użytego materiału, a w rezultacie ogólne koszty testów. Dodatkowo, zużycie energii przez kalorymetr stożkowy jest znacznie niższe niż w przypadku pieca large zwykle stosowanego w badaniach odporności ogniowej. Przekłada się to nie tylko na bezpośrednie oszczędności energii, ale także przyczynia się do bardziej zrównoważonego procesu testowania poprzez minimalizację wpływu na środowisko. Wydajność ta sprawi, że testy odporności ogniowej będą bardziej dostępne i opłacalne, co jest zgodne z naszymi celami poprawy dostępności testów i obniżenia kosztów operacyjnych. Należy jednak podkreślić, że są to testy w skali small do celów orientacyjnych i przesiewowych. Do klasyfikacji elementów konstrukcyjnych wymagane są testy piecowe w skali large.
Czy nasze rozwiązania pomogły również poprawić jakość produktów lub zoptymalizować przepływ pracy?
Tak, zastosowanie kalorymetru stożkowego znacznie poprawiło jakość naszych procesów testowania ogniowego, co z kolei poprawiło jakość ocenianych przez nas materiałów i produktów. Precyzja i możliwości adaptacyjne kalorymetru stożkowego pozwoliły nam na przeprowadzenie dokładniejszych i bardziej szczegółowych analiz materiałów w różnych warunkach pożarowych. Te zwiększone możliwości testowania pozwoliły nam zoptymalizować skład materiałów i obróbkę w celu uzyskania lepszej odporności ogniowej, co doprowadziło do opracowania bezpieczniejszych i bardziej niezawodnych materiałów.
TCC 918 znacząco zoptymalizował nasze przepływy pracy, zmniejszając NapięcieOdkształcenie opisuje deformację materiału, który jest obciążony mechanicznie przez siłę zewnętrzną lub naprężenie. Mieszanki gumowe wykazują właściwości pełzania, jeśli zastosowane zostanie obciążenie statyczne.obciążenie naszych pracowników, szczególnie w kontekście warunków edukacyjnych i badawczych na uniwersytecie. Jego wydajność i łatwość obsługi pozwoliły na szybszą konfigurację i przeprowadzanie eksperymentów, co jest idealne dla laboratoriów studenckich, gdzie czas i łatwość obsługi są ważne. Studenci mogą przeprowadzać wiele testów w krótszym czasie, co zwiększa ich doświadczenie w nauce, pozwalając na więcej praktycznego czasu ze sprzętem i natychmiastowe wyniki do analizy. W przypadku projektów badawczych, inteligentny charakter kalorymetru stożkowego zapewnia badaczom możliwość przeprowadzenia większej liczby testów przy krótszym czasie przygotowania, co prowadzi do bardziej wydajnych cykli badawczych i szybszego przejścia od hipotezy do konkluzji. Wprowadzenie nowego kalorymetru stożkowego do naszego laboratorium zwiększyło produktywność, umożliwiając bardziej efektywne zarządzanie czasem i zmniejszając wysiłek ręczny wymagany przy konfigurowaniu i przeprowadzaniu testów ogniowych.
Czy udało ci się uzyskać nowe spostrzeżenia badawcze lub czy nastąpił zupełnie nowy rozwój?
Tak, zastosowanie kalorymetru stożkowego umożliwiło nam uzyskanie nowych spostrzeżeń badawczych, a nawet doprowadziło do opracowania innowacyjnych podejść w dziedzinie inżynierii bezpieczeństwa pożarowego. Precyzja i elastyczność urządzenia w symulowaniu różnych scenariuszy pożarowych pozwoliła nam dogłębnie zbadać zachowanie różnych materiałów podczas pożaru, w tym tych, które zwykle nie są uwzględniane w standardowych testach pożarowych, takich jak biowęgiel. Otworzyło to nowe możliwości zrozumienia sposobu spalania i interakcji materiałów w warunkach pożaru. Jednym ze znaczących postępów jest opracowanie formuł materiałów ognioodpornych. Obserwując zachowanie różnych kompozytów w kontrolowanych testach ogniowych, nasi naukowcy byli w stanie dostosować skład materiałów, aby zwiększyć ich odporność na ciepło. Te spostrzeżenia przyczyniły się również do szerszej dziedziny bezpieczeństwa pożarowego. Ponadto kalorymetr ułatwił współpracę interdyscyplinarną, łącząc spostrzeżenia z działów chemii, nauki o drewnie i inżynierii bezpieczeństwa pożarowego z innych instytucji w celu zbadania palności materiałów. Takie wspólne podejście nie tylko poszerzyło zakres naszych badań, ale także zwiększyło ich wpływ.
Czy masz jakieś doświadczenia z naszą obsługą klienta i serwisem?
Nasze doświadczenie z obsługą klienta i serwisem było wyjątkowo pozytywne, szczególnie dzięki wkładowi zespołu ekspertów z NETZSCH TAURUS Instruments. Ich szybkie i kompetentne odpowiedzi odegrały kluczową rolę w zapewnieniu, że nasze wykorzystanie kalorymetru stożkowego jest zarówno skuteczne, jak i wydajne. Za każdym razem, gdy napotykaliśmy wyzwania techniczne podczas uruchamiania lub mieliśmy pytania dotyczące sprzętu, zespół NETZSCH Taurus zapewniał szybkie i dokładne wsparcie, znacznie minimalizując wszelkie przestoje i zwiększając naszą ogólną produktywność. Ich doświadczenie pomogło nie tylko w rutynowej konserwacji i rozwiązywaniu problemów, ale także w optymalizacji wykorzystania kalorymetru do naszych konkretnych potrzeb badawczych. Bardzo doceniamy ich zaangażowanie i profesjonalizm, które znacznie poprawiły nasze doświadczenie i zadowolenie z usług.
Czy są jakieś inne wyzwania, które chciałbyś nam przedstawić na przyszłość?
Patrząc w przyszłość, jesteśmy podekscytowani możliwością pogłębienia naszej współpracy z Twoim zespołem, koncentrując się na zaawansowanych testach ogniowych materiałów oraz opracowywaniu przyjaznych dla środowiska i ognioodpornych materiałów, które mogą na nowo zdefiniować standardy branżowe. Przewidujemy również zapotrzebowanie na zaawansowane technologie w sprzęcie, takie jak dodanie kamery do uzyskiwania pomiarów in-situ w czasie rzeczywistym. Ponadto widzimy ogromną wartość w rozszerzaniu programów szkoleniowych i warsztatów, aby zapewnić, że nasz zespół może w pełni wykorzystać zmieniające się możliwości sprzętu. Ta stała współpraca nie tylko zwiększy nasze możliwości badawcze, ale także przyczyni się do znacznego postępu w technologiach bezpieczeństwa pożarowego.
Dziękuję!
Rhoda, bardzo dziękujemy za ten wywiad, ekscytujący wgląd w Twoją pracę i pozytywne słowa! Z niecierpliwością czekamy na towarzyszenie Ci w przyszłości z pomocą naszych urządzeń analitycznych na dalszej drodze do zaawansowanych testów ogniowych materiałów i rozwoju materiałów przyjaznych dla środowiska i ognioodpornych.
