锥形量热仪的主要参数和实验标准浅析

锥形量热仪参数及操作方法锥形量热仪的测试理论是基于纯燃烧卡路里与燃烧的氧气量成正比，每燃烧1KG氧气将会产生13.1 MJ/kg的热量，测试气体的热排放，点火时间，氧气消耗率，燃气的气流都将会被测量。

锥形量热仪的DAQ系统可帮助用户简单控制整个测试。

17”触摸屏可帮助实现测试自动化并减少安装空间。

用户在设定好真实火灾条件的虚温后，可通过改变试样温度，温度上升时间来测试。

此方法可获得与真实火灾环境相似的测试结果。

符合标准：ISO 5660, ASTM E 1354, ASTM E 1474, ASTM E 1740, ASTM F 1550, ASTM D 6113, NFPA 264, CAN ULC 135, BS 476 第15部分适用范围：锥形量热仪在防火测试领域是最重要的小型测试仪器。

产品详细：评定材料和产品火灾特性时，热释放是核心测量参数。

传统方法很难对热释放进行测量，近年研发的大型测试器(如家具)使用缺氧量热计技术，燃烧样品测试产生热量，使得测试热释放有了可能。

80年代早期，美国NIST员工(之前为NBS)决定研发实验室规模热释放测试仪，用以解决已有小型热释放测试的不足。

当时的小型测试使用测定密闭空间内焓损失的方法。

研发认定，缺氧量热计是最佳测试方法。

这是根据经验观测而得，即材料燃烧释放热量总是和燃烧过程耗氧量成正比。

这个仪器被称为锥形量热仪，名字来源于截短了的锥形加热器的形状，加热器用100 kW/m2 的热流辐射测试样品。

锥形量热仪可以部件形式购买，这样实验室如果需要特定测试，如热释放、质量损失、烟雾生成等，可以先买所需部件，之后再逐渐补充其它仪器到同一试验箱，成为完整规格仪器。

这个灵活特性是锥形量热仪诸多优点中的一个。

完整系统包括：1.锥形加热器-在截短的圆锥内，230V，5000W，热量输出为100 kW/m22.测试水平或垂直样品的装置3.3个K类热电偶和3期PID温度控制器对温度进行调控4.开合关闭机制-在测试前保护样品区域，保证初期质量测量稳定，操作员可以有额外时间在测试开始前进行系统检测。

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。

ZY6243A-10MW热释放速率测试装置（大型锥形量热仪）一、适用范围适用于建筑物和大型复合体（包括机车车辆，车辆，仓库和构成方式）以及对原料、建筑物和实体模型进行广泛的防火性能试验验证。

二、参考标准：根据ISO 9705《Fire tests; full-scale room test for surface products》、ISO5660-1《Reaction to fire tests-Heat release, smoke production and mass loss rate-Part 1: Heat release rate (cone calorimeter method)》设计和制造。

三、性能参数：大型热量计测得的最基本的物理量是热释放率。

当发生火灾时，要测量不知道化学成分的原料的热量，其基本原理是基于这样的事实，即燃烧热量与所需的氧气量成正比的，每消耗1kg氧气生成热量13.1兆焦耳。

该热量的计算方法是通过测量氧气和排出气体的流量来测量热量。

最基本的物理量是热释放率，产烟率，质量损失率和耗氧量，一氧化碳（CO）和二氧化碳（C02）。

热流或可选择性采用的特定气体的浓度。

技术参数：一、大型热量计的结构和功能1）防护罩和管道系统设计防护罩时，主要有两个最重点：防护罩的形式和大小。

与正方形的防护罩相比，1圆形的防护罩能将可能沿着防护罩边缘产生的涡流效应最小化。

因此，采用圆形的防护罩，可调节的高度使试验能够根据测试对象燃烧的烟羽流的特性进行操作。

此外，由于管道和设备的附件提供足够的均匀流长，燃气能彻底分散。

集尘罩的外直径为10cm，这样可以用最大量程为10兆瓦的热量计测量实际尺寸的可燃物品和车辆的热释放速率，火灾荷载，需氧量，产生的一氧化碳和二氧化碳的数量，浓度，温度，流量和燃气的成分。

2）测量因素的构成要测量的因素大概可分为流量/温度、气体浓度和烟密度。

测试仪包含了进程控制和数据测量的程序。

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。

锥形量热仪技术参数
1.测试范围：锥形量热仪可以测试板材、涂层、绝缘材料、纺织材料等各种材料的燃烧性能。

3. 材料尺寸：通常使用方形样品，边长一般为100 mm或150 mm；也可以使用圆形样品，直径一般为100 mm。

4.加热源：通常使用电热丝作为加热源，但也可以使用其他热源如辐射炉。

5.锥形加热器：燃烧实验过程中，样品的一个边贴在锥形加热器上。

锥形加热器由不锈钢制成，其寿命长、耐高温。

6.燃烧参数测量：
a.烟雾产生速率（SPR）：表示单位时间内烟雾的产生量。

b.火焰传播速率（FHR）：表示火焰在材料表面的传播速度。

c.热释放速率（HRR）：表示单位时间内材料所释放的热量。

d.烟气产物分析：通过气体分析仪测量燃烧过程中产生的主要有害气体如CO、CO2等。

e.燃烧时间：表示材料开始燃烧到燃烧停止所需要的时间。

7.温度测量：通过热电偶或红外测温仪等温度传感器进行温度测量，可以测量样品表面温度、火焰温度、烟气温度等。

8.数据采集：锥形量热仪一般配备数据采集系统，用于实时采集、显示和记录燃烧参数和温度数据。

9.操作模式：通常有手动和自动两种操作模式，手动模式需要操作人员实时监测温度和燃烧参数，自动模式可以通过预设参数自动完成测试过程。

10.安全措施：锥形量热仪一般设有安全装置，如烟雾排除装置，以确保实验过程安全。

11.数据分析：通过软件对测试结果进行数据分析和图形显示，为材料燃烧性能的评价提供参考。

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。

锥形量热仪的使用原理、测试指标和应用锥形量热仪的使用原理、测试指标和应用1、锥形量热仪概述表征材料燃烧性能的试验方法较多，如氧指数(LOI)法、UL标准中的水平燃烧、垂直燃烧法及NBS烟箱法等。

它们多是传统的小型试验方法，试验操作环境与真实火灾相差较大，试验获得的数据也只能用于一定试验条件下材料间燃烧性能的相对比较，不能作为评价材料在真实火灾中行为的依据。

目前，被公认为是测量材料对火反应特性或燃烧特性的最好技术手段是锥形量热仪（CONE），它可以实现多种火灾相关参数的测量。

它的燃烧环境极相似于真实的燃烧环境，其试验结果与大型燃烧测试结果之间存在很好的相关性，能够表征出材料的燃烧性能，是新一代的聚合物材料燃烧性能测定仪。

锥形量热仪（CONE）是美国国家标准与技术研究院于1982年研制的，经过20多年的不断改进和完善，锥形量热仪已经成为研究材料燃烧性能最重要的实验仪器之一，已被多个国家、地区及国际标准组织应用于建筑材料、高分子材料、复合材料、木材制品以及电缆等领域。

锥形量热仪（CONE）是采用氧消耗原理设计的测定材料燃烧放热的仪器，可以完成材料的热释放速率、质量损失速率、样品点燃时间、CO和CO2生成率、比消光面积、烟灰质量取样、有效燃烧热等参数的测量。

CONE的燃烧环境极相似于真实的燃烧环境，其试验结果与大型燃烧试验结果之间存在很好的相关性，能够表征出材料的燃烧性能，在评价材料、材料设计和火灾预防等方面具有重要的参考价值。

经不断研制和改进，CONE现在已成为研究火灾和评定材料燃烧性能的理想试验仪器。

国际标准组织(ISO)及美国、英国等国家已制定出应用CONE测定各种材料燃烧性能参数的标准，另外一些国家和地区，如瑞典等也正在积极地制定相应的使用标准。

以CONE为试验仪器，我国已参照ISO非等效地制定了有关燃烧标准。

但由于众多方面的原因，此标准并没有真正在我国得到推广应用。

可以相信，随着我国工业的不断发展和对材料阻燃性能的需要，CONE必定会在我国的材料阻燃和火灾预防等领域起到越来越重要的作用。

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。

中国矿业大学安全工程学院实验报告课程名称：消防专业实验实验名称：材料燃烧性能的锥形量热计实验姓名：学号：实验日期： 2011.3.6实验1 材料燃烧性能的锥形量热计实验本实验的理论依据为:“对于许多有机液体和气体，当其完全燃烧时，消耗单位质量的氧气所释放出的热量是一个常数,为13.1MJ/kgO2 ”。

从而利用此原理，求出不同试件，不同情况下的各个参数，通过对数据结果进行分析，并以表格的形式展现出来，分析对比，得出结论。

本实验测定了不同的木材，分别在3okw/m2,50kw/m2的辐射强度下燃烧的各项参数数据，以及pvc在3okw/m2,50kw/m2的辐射强度下的实验。

一．下面是对木材HRR数据进行整理得出的图表：图表1-1通过图表可以看出，在该热辐射强度的条件下，我们可以发现：1）在相同的条件下，无烤漆柞木的燃烧需要的热量高于其他木材，从表格中可以看出，大概在50s左右的时间，柞木开始放热。

2）每一种木材在燃烧的过程中，并非呈平缓上升或下降的状态，过程中都出现了多个峰值，其中在初期阶段，带烤漆松木热释放速率的峰值最高，HRR曲线较为最为陡峭，无烤漆柞木最低。

3）经过分析可得多次出现峰值的原因：起初因材料的热分解产生气体阻碍了木炭与氧气的接触，因此，开始为分解气体的燃烧，反应逐渐加快，热释放速率不断增加，直至出现第一峰值后热释放速率开始下降，后来因分解产生的气体逐渐减少，开始转变为木炭的的有焰燃烧，固又会出现第二峰值，直至最后木炭燃烧殆尽......图表1-2在辐射强度为30kw/m2的条件下，我们可以看出：1）各木材在初期阶段，热释放速率的上升曲线较为陡峭，在下降阶段较为平缓，且带烤漆松木燃烧所需要的热量较少，其次为无烤漆桦木，带烤漆符合与无烤漆柞木。

2）在该条件的HRR曲线中，带烤漆松木最先达到最高值，且热释放速率皆大于其他木材。

下面是同种材料（以及pvc材料）在不同热辐射强度条件下HRR曲线的对比：图表 2.2.1图表 3.2.2图表 4.2.3图表 5.2.4通过上面几组结果相似的图表，我们可以看出：同种材料，在相同的其他条件下，热辐射强度小的燃烧所需要的时间，热量更多，其热释放速率，峰值都小于辐射强度高的同种材料，燃烧时间大于高辐射强度条件下的材料。