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1、 Standard International Group(HK) Limited 上海泛标检测技术有限公司 Shanghai General Standard Testing Technical Company 地址：上海市闵行区顾戴路 2578 号 No.2578,Gudai Road,Minhang District,shanghai 电话：021-64208466 E-mail：infostandard- 传真：021-64208465-810 http：/www.standard- 锥形量热仪锥形量热仪的的原理原理及及应用应用 详细介绍了锥形量热仪的发展状况、测试原理、测试指标，以及
2、锥形量热仪在燃烧测试中的重要应用。 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（CON
3、E）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
4、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。 1、锥形量热仪原理锥形量热仪原理 锥形量热仪的结构原理如图所示。燃烧分析系
5、统结构由以下部分组成：燃烧室、排气及流量测试系统、气体取样及分析系统、烟气测试系统、烟灰质量取样系统、数据采集及控制系统、氧气浓度控制系统。锥形量热仪主要遵循 ISO5660 和 ASTME1354 标准，可以完成各种氧气摩尔分数条件下的下列参数的测试工作：材料的热释放速率，kW/m2；质量损失速率，kg/sm2；样品点燃时间，s；CO、CO2生成率，kg/kg；比消光面积，m2/kg；烟灰质量取样，kg/kg；有效燃烧热，mJ/kg。与其它的一些Standard International Group(HK) Limited 上海泛标检测技术有限公司 Shanghai General Sta
6、ndard Testing Technical Company 地址：上海市闵行区顾戴路 2578 号 No.2578,Gudai Road,Minhang District,shanghai 电话：021-64208466 E-mail：infostandard- 传真：021-64208465-810 http：/www.standard- 燃烧测试方式相比，上述参数可在一个试样上同时连续地测出来，而且这些性能参数的测定是在稳定、真实、易于控制的条件下得到，能够在不同时间、地点重复操作，因此，可作为文献参考数据备用，为进一步研究材料的燃烧过程提供文献数据。 锥形量热仪的工作原理是采用氧消耗
7、原理设计的测定材料燃烧放热的仪器，即大多数固体材料完全燃烧每消耗一单位质量的氧气所释放的热量基本相同（13.1mJ/kgO2 5%） 。氧消耗法的优点在于实验全过程可进行温度测量，这样对放热装置来讲，实验装置的建立比较容易，并且实验期间可以随时观察到燃烧时发生的现象；实验中样品燃烧产生的烟会尽可能地被收集进入护罩内，所以实验误差较小。 2、锥形量热仪的测试指标锥形量热仪的测试指标 热释放速率(Heat Realese Rate) HRR 是指在预置的入射热流强度下，材料被点燃后，单位面积的热量释放速率。HRR 是表征火灾强度的最重要性能参数， 单位为 kW/m2;HRR 的最大值为热释放速率峰
8、值(PeakofHHR， 简称 pkHRR)， pkHRR的大小表征了材料燃烧时的最大热释放程度。HRR 和 pkHHR 越大，财材料的烧烧放热量越大，形成的火灾危害性就越大。 总释放热(TotalHeatRelease，简称 THR) THR 是指在预置的入射热流强度下， 材料从点燃到火焰熄灭为止所释放热量的总和。 将 HRR 与 THR结合起来，可以更好地评价材料的燃烧性和阻燃性，对火灾研究具有更为客观、全面的指导作用。 质量损失速率(MassLossRate，简称 MLR) Standard International Group(HK) Limited 上海泛标检测技术有限公司 Sha
9、nghai General Standard Testing Technical Company 地址：上海市闵行区顾戴路 2578 号 No.2578,Gudai Road,Minhang District,shanghai 电话：021-64208466 E-mail：infostandard- 传真：021-64208465-810 http：/www.standard- MLR 是指燃烧样品在燃烧过程中质量随时间的变化率，它反应了材料在一定火强度下的热裂解、挥发及燃烧程度。除质量损失速率外，由 CONE 还可得到质量损失曲线，从而获取不同时刻下的残余物质量，便于直观分析燃烧样品的裂解行
10、为。 烟生成速率(SmokeProduceRate，简称 SPR) SPR 被定义为比消光面积与质量损失速率之比，单位为 m2/S。 有效燃烧热(EffectiveHeatCombustion，简称 EHC) EHC 表示在某时刻 t 时，所测得热释放速率与质量损失速率之比，它反应了挥发性气体在气相火焰中的燃烧程度，对分析阻燃机理很有帮助。 点燃时间(TimetoIgnition，简称 TTI) TTI 是评价材料耐火性能的一个重要参数(单位:S)，它是指在预置的入射热流强度下，从材料表面受热到表面持续出现燃烧时所用的时间。TTI 可用来评估和比较材料的耐火性能。 毒性测定材料燃烧时放出多种气
11、体，其中含有 CO，HCN，SO2，HCl，H2S 等毒性气体，毒性气体对人体具有极大的危害作用，其成分及百分含量可通过锥形量热仪中的附加设备收集分析。 3、锥形量热仪应用锥形量热仪应用 3.1 评价材料的燃烧性能 综合 HRR，pkHRR 和 TTI，我们可以定量地判断出材料的燃烧危害性，包括室内装修材料燃烧性能分析、煤矿井下可燃物质的燃烧特性和矿井火灾烟气的特性分析、包装材料、农作物、小商品、电线电缆等等火灾危险性的分析。 3.2 评价阻燃材料的性能 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。由于阻燃材料在火灾中的燃烧行为非常复杂，传统的测试方法（氧指数
12、法、垂直燃烧法、水平燃烧法）虽然具有操作简单、快速、重复性好等特点，但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相关联，有时对同一种材料的评估，采用不同的实验方法得到相互矛盾的结果。锥形量热仪法由于具有参数测定值受外界影响小，与大型试验结果相关性好等优点，对材料阻燃效果的评价更真实，同时对材料阻燃机理的分析和研究也有极大的帮助。利用锥形量热仪可以研究阻燃材料的阻燃机理、为材料燃烧危险等级划分、研究和评价烟和毒气的释放、评价产品和材料的燃烧性和阻燃性。 3.3 进行火灾模型化研究 发明 CONE 的初衷就是为了进行火灾模型设计，通过 CONE 可测定出火灾中
13、最能表征危害性的性能Standard International Group(HK) Limited 上海泛标检测技术有限公司 Shanghai General Standard Testing Technical Company 地址：上海市闵行区顾戴路 2578 号 No.2578,Gudai Road,Minhang District,shanghai 电话：021-64208466 E-mail：infostandard- 传真：021-64208465-810 http：/www.standard- 参数 HRR，从而进行火灾模型设计。值得注意的是，在测试过程中，火灾模型设计需要的其他性能，如毒性、烟等也和 HRR 一并测出。 产品详情：http:/www.standard- 更多燃烧测试类仪器：http:/www.standard- 标准集团（香港）有限公司
