锥形量热仪中材料点燃的数值模拟研究
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锥形量热mlr
锥形量热仪(Conical Calorimeter,简称CONE)是一种用于测试可燃材料燃烧性能的实验仪器。
锥形量热仪采用氧消耗原理,可以模拟材料在实际火灾中的燃烧行为,并测量多种燃烧性能参数。
其中,质量损失速率(MLR)是锥形量热仪测试结果中的一个重要参数。
质量损失速率(MLR)是指材料在燃烧过程中,单位时间内质量的变化率。
锥形量热仪通过测量样品在燃烧过程中质量的变化,可以计算出MLR值。
MLR 反映了材料在燃烧过程中的热解、挥发和燃烧程度,是评估材料燃烧性能的重要指标之一。
锥形量热仪通过测量和分析材料在燃烧过程中的热量释放、燃烧速度、烟气产生等多个方面的参数,可以全面评估材料的燃烧性能和火灾危险性。
这些参数对于防火材料的设计、生产和应用具有重要的指导意义。
此外,锥形量热仪还可以用于评估材料的毒性和烟气产生情况。
这些参数也是评估材料在火灾中安全性能的重要因素。
总的来说,锥形量热仪是一种重要的材料燃烧性能测试仪器,而质量损失速率(MLR)是其中的一个关键参数。
了解和掌握锥形量热仪及MLR的相关知识,有助于更好地评估材料的燃烧性能和火灾危险性,为防火材料的设计、生产和应用提供重要的指导。
尼龙-6、尼龙-66阻燃性能的锥形量热仪的研究[摘要]:本文的主要内容利用锥形量热仪对分别添加了聚磷酸三聚氰胺阻燃剂的尼龙6尼龙66、玻纤增强尼龙6和玻纤增强尼龙66燃烧性能的测定,通过分析实验所测得的数据,来比较,分析说明产生阻燃的内在原因和阻燃机理,对阻燃剂的阻燃性能进行相关评价,并在此基础上进一步探讨阻燃剂的发展方向。
[关键词]:阻燃阻燃剂聚磷酸三聚氰胺尼龙玻纤增强尼龙热释放速率比消光面积1、前言聚酰胺(PA)俗称尼龙,是主链上含有酰胺基团(-NHCO -)的高分子化合物,是重要的工程树脂。
随着经济的不断发展,尼龙广泛应用于电子、电气、交通、机械、仪表、航空、航天等诸多领域,聚酰胺(PA)作为工程塑料最重要的品种,其技术水平、发展规模、产品质量、应用领域都有了新的突破,在整个工程塑料乃至化工结构性材料中显示了不可代替的分量,其中PA6、PA66的应用最为广泛,产量最大。
近些年,我国的汽车工业不断发展,已成为尼龙应用重要推动力。
尼龙作为一种广泛应用的材料,大多都会面临高温,高电压的环境,因此尼龙的阻燃性能在许多场合成为一个至关重要的因素。
对尼龙阻燃性能的分析有很多方法,但传统方法(氧指数法、垂直燃烧法、水平燃烧法)普遍存在测试参数单一,测试结果不能定量化等缺点,难以与材料在真实火情中的燃烧行为关联。
近些年测试手段不断发展,出现了许多新的测试手段,其中最具代表性的就是锥形量热仪(CONE)法,由锥形量热仪获得的包括热释放速率(HRR)、总释放热(THR)、有效燃烧热(EHC)、点燃时间(TTI)、烟及毒性参数和质量变化(MLR)等参数,其能与大型实验结果相关性好,能与真实火灾相关联,笔者就其在尼龙6、尼龙66阻燃研究中的应用进行分析讨论。
2、阻燃剂及阻燃机理2.1 阻燃剂阻燃剂是阻止材料被引燃及抑制火焰传播的助剂,主要用于阻燃合成和高分子材料。
按阻燃剂与被阻燃基材的关系,阻燃剂可以分为添加型和反应型两大类。
建材锥形量热试验1. 背景介绍建材是指用于建筑工程中的各种材料,如混凝土、砖块、砂浆等。
建材的质量和性能直接影响着建筑物的安全性和耐久性。
锥形量热试验是一种常用于评估建材燃烧性能的方法。
通过对建材在高温下的燃烧特性进行研究,可以为建筑物的设计和材料的选择提供参考依据。
2. 锥形量热试验原理锥形量热试验是利用锥形量热仪对建材样品进行测试,以测定其燃烧性能。
试验中,将建材样品置于锥形量热仪的加热器中,通过控制加热速率,使样品受热并发生燃烧。
同时,通过测量样品的温度和热释放速率等参数,来评估建材的燃烧特性。
3. 锥形量热试验参数在进行锥形量热试验时,常用的参数包括:•最大热释放速率(Peak Heat Release Rate,PHRR):表示样品燃烧时释放的最大热量。
•平均热释放速率(Average Heat Release Rate,AHRR):表示样品燃烧时平均每单位时间释放的热量。
•烟气产生速率(Smoke Production Rate,SPR):表示样品燃烧时产生的烟气的速率。
•烟气毒性(Toxicity):表示样品燃烧时产生的烟气对人体的毒性。
•温度曲线(Temperature Curve):表示样品燃烧时温度的时间变化曲线。
4. 锥形量热试验过程下面是标准的锥形量热试验过程:步骤一:样品制备•准备建材样品,通常为规定尺寸和形状的试块。
•清洁样品表面,确保无油污和杂质。
步骤二:仪器设置•将样品放入锥形量热仪中,并确保样品合适的安装位置。
•设置测试参数,如加热速率、采样频率等。
步骤三:试验开始•启动锥形量热仪,开始测试。
•监测样品温度、热释放速率和烟气产生速率等参数的变化。
步骤四:数据分析•根据实验结果,计算最大热释放速率、平均热释放速率、烟气产生速率等参数。
•分析温度曲线和燃烧过程中的特征。
步骤五:结果评估•根据试验结果评估建材的燃烧性能和烟气产生情况。
•与相应的标准进行对比,判断建材是否符合要求。
聚合物材料燃烧性和阻燃性锥形量热仪测试评价法有机聚合物材料是一种新兴而广泛使用的材料,但由于其内在易燃性,使使用场所的火灾危险性大大增加。
因此,如何正确评价其在实际火情条件下的燃烧与阻燃性能已成为一项迫在眉捷的首要问题。
锥形量热仪( CON E)是美国国家科学技术研究所( N IST)的Babra uskas于1982年提出的。
它是以氧消耗原理为基础的新一代聚合物材料燃烧测定仪,氧消耗原理是指每消耗1 g的氧,材料在燃烧中所释放出的热量是13. 1 kJ(误差为5% 或更好) ,且受燃料类型和是否发生完全燃烧影响很小。
只要能精确地测定出材料在燃烧时消耗的氧量就可以获得准确的热释放速率。
不热辐射强度下的热释放速率( HRR )是CON E给出的最重要的参数之一,同时还能给出其它许多参数。
它们可从不同角度评价聚合物材料的燃烧性和阻燃性。
不同于以往的传统实验室型评价方法(如: 极限氧指数LOI, NBS烟箱等) , CON E的实验结果与大型燃烧实验结果之间存在很好的相关性[2 ]。
以往为了正确评价建筑材料、装饰材料和电线电缆等必须进行大型燃烧实验,浪费了大量的物力和财力。
近年来,由于CON E的出现使评价工作大为改观。
有利的促进了研究和评价工作的进展,并制定了相应的实验标准,如: ASTM E1354- 90 和90A 和ISODIS 5660 /90。
CON E可望在评价聚合物材料燃烧性和阻燃性上代替或部分代替大型燃烧实验,并能进行阻燃机理及烟等方面的研究工作。
1、锥形量热仪可模拟多种火情强度,测定聚合物材料的热释放速率等燃烧参数的CON E由六部分组成: ( 1)截断锥形加热器和有关控制电路; ( 2)通风橱和有关设备; ( 3)天平及试样架; ( 4)氧气和气体分析仪表; ( 5)烟测量系统; ( 6)有关的辅助设备。
该仪器具有较宽的热辐射功率范围( 10 kW /m2~110 kW /m2)。
锥形量热仪实验指导一、结构锥形量热仪的结构及外形如图1所示,其结构框图如图2。
锥形量热仪结构与外形图二、原理锥形量热仪采用氧消耗原理测量材料的热释放速率,所谓氧消耗原理就是:材料燃烧时消耗每一单位质量的氧气所释放的热量基本上是相同的。
建筑业和商业中普遍使用的大多数塑料和其他固体材料遵循这个规律,并测出这个值为13.1 MJ·kg–1O2±5%。
如果将实验中所有的燃烧产物都收集起来,并精确的测出气体的流速和氧气的浓度,那么热释放速率就可以很容易地得到如图3所示,利用锥形量热仪将木材燃烧或分解释放的所有产物收集起来并经过排气管道排出,气体经过充分混合后,测出其质量流量和组分。
测量时,先测出O2、CO、CO2的浓度,这样通过计算可得到燃烧过程中消耗的氧气的质量,运用氧消耗原理,即可得出材料燃烧过程中的热释放速率。
三、操作首先关闭冷凝器出水阀门,然后打开电源开关,通冷却水。
依次按照下列步骤进行操作:1.检查冷阱温度< 0 ºC;2.检查干燥管及过滤器,必须在检测前检查其颜色,保证有足够的新鲜的干燥剂完成检测;3.DPT调零;4.校准气体分析仪的零点和量程;5.打开风机保持流速24 m/s;6.用甲烷气5 kW校准C系数(0.036-0.044)(开泵通大气);7.准备样品(称重及量取高度),在承重构件上设置合适的量程;8.实验前在计算机上记录相关的数据;9.保证热流计的位置合适(25 mm-50 kW);10.装置样品(23 mm),开始实验(样品要求制成100 mm × 10mm × 10 mm)。
点火及观察实验,操作员应该看一下指示表上的读数,确信其值和实验样品值一样,如果看到一难以置信的读数,实验应该停止进行或者重新调节承重构件,整个实验过程都需要观察样品,操作员应该注意观察:(1)分片下落;(2)滴水;(3)过度的膨胀(样品不应过分的膨胀以致污损仪器的金属部件);(4)碎片爆炸;(5)其他反常万不要吹样品,这种行为将使热释放速率曲线不规则。
锥形量热法研究低水合硼酸锌对木材的阻燃作用一、实验目的1.了解锥形量热仪的工作原理及其使用;2.学会分析锥形量热实验数据和图谱。
二、实验原理锥形量热仪(CONE)是以氧消耗原理为基础的材料燃烧性能测定仪,可获得可燃材料在火灾中的燃烧参数有热释放速率(HRR)、总释放热(THR)、有效燃烧热(EHC)、烟及毒性参数和质量变化参数(MLR)等,与CONE测试相关的工业标准有ISO 5660,ATSM E 1354等。
CONE是火灾科学研究的重要手段,具有其他小型燃烧试验和实体实验不能比拟的优点, 它可为阻燃材料进行等级划分,预测材料着火危险性,评价材料的烟释放能力,研究阻燃材料的阻燃特性及阻燃机理等。
锥形量热仪(CONE)是根据氧消耗原理来测定材料燃烧热的仪器。
耗氧燃烧热是指燃料与氧完全反应时消耗单位质量氧所产生的热量,用E来表示。
1917年,Thorntond对大量有机物的燃烧热进行了研究发现,各种化合物的燃烧热各不相同,但是,它们的耗氧燃烧热却十分接近。
1980年,Huggett进一步对有机高分子及天然有机材料进行了系统的研究,试验表明典型有机化合物耗氧燃烧热值都接近于12.72MJ/Kg,典型有机高分子材料耗氧燃烧热值接近13.02MJ/Kg,天然有机高分子材料耗氧燃烧热值接近13.21MJ/Kg。
大量的试验结果表明,绝大多数的材料耗氧燃烧热值接近13.1MJ/Kg这一平均值,偏差在5%左右。
这个平均值通常被用作火灾中有机材料耗氧燃烧热值,那么根据耗氧原理,实际测量时只需测定材料燃烧前后气体中氧含量的变化,就可以根据公式算出材料燃烧所产生的热量。
Q=E(m O2σ- m O2) (1)还可以进一步给出试样在单位时间内、单位面积上释放出的热量。
配备上天平、光度测定仪和气体分析仪等辅助装置还有计算机系统,锥形量热仪就能同时给出试样的质量、烟和尾气等成分随时间变化的动态情况。
通过辐射锥,锥形量热仪能够模拟多种火灾强度,能够同时提供几十组相关参数或曲线。
图书分类号:密级:毕业设计(论文)题目:新一代评估方法——锥形量热仪 (CONE)法在材料阻燃研究中的应用学生姓名班级学院名称专业名称指导教师学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果。
除文中已经注明引用或参考的内容外,本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。
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本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
论文作者签名:日期:年月日学位论文版权协议书本人完全了解关于收集、保存、使用学位论文的规定,即:本校学生在学习期间所完成的学位论文的知识产权归所拥有。
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论文作者签名:导师签名:日期:年月日日期:年月日新一代评估方法——锥形量热仪(CONE)法在材料阻燃研究中的应用【摘要】利用新一代评估方法----锥形量热仪法对材料阻燃机理、材料危险性等级划分、烟毒释放的评价、材料燃烧性及阻燃性评价等方面的应用进行了分析讨论,结果表明锥形量热仪法对阻燃剂、阻燃制品的研究开发及阻燃剂在火灾中的行为研究有重要意义。
【关键词】锥形量热仪评估机理阻燃燃烧The New Evaluating Methods—CONE on the Application of MaterialFire Retarded ResearchNew evaluating methods―CONE is used on the application of material fire retarded research. The analysis results, including researching fire retarded mechanism, carving up material hazard grade, evaluating the release of smoke and poison, evaluating the properties of combustion and fire retardation, etc., are discussed. The results demonstrate that CONE method is of signification on the development and research of fire retardants and fire retarded products, and on the behavior research of fire retardants in fire disaster.Key words:CONE evaluating methods mechanism fire1 引言阻燃科学与技术的发展对阻燃材料燃烧行为的评估、测试手段提出了越来越高的要求。