建材锥形量热试验
锥形量热mlr
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。
聚合物材料燃烧性和阻燃性锥形量热仪测试评价法
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)。
锥形量热仪燃烧测试实验方法
锥形量热仪燃烧测试实验方法一、实验简介应用锥形量热仪测试聚合物的阻燃性能是一种先进的测试技术。
锥形量热仪对于燃烧中的聚合物材料具有多项测试功能, 如: 热释放速率( Heat ReleaseRate, HRR)、质量损失速率(M ass Loss Rates, M LR )、有效燃烧热，总生烟量( To ta l Smoke Production,TPS)、烟释放速率( Rate of Smoke Release, RSR) 等、参数在火灾安全工程与设计、材料阻燃性能研究、评价等方面应用广泛。
因此, 实验测试技术和测试数据分析也非常重要, 如对ABS用几种不同成分的填料, 组合而成的几种聚合物材料燃烧测试数据的采集与分析, 就是在充分了解、熟悉锥形量热仪的结构性能、工作原理的基础上, 在掌握了熟练的测试技术和操作步骤的基础上, 对测试数据的成功与否, 有明确的认定。
这样才能对材料的阻燃性能进行分析评定, 得出准确的结论, 尤其是在测试前对仪器的标定, 过滤材料的更换与过程检查, 除湿材料过程变化与更换等, 都是很重要的测试技术。
二、结构概述锥形量热仪是典型的机电一体化组合设备, 其外形结构简单、紧凑, 但是功能原理、控制原理和操作要求却极其严格, 是多种行业知识的综合应用, 如图1所示。
由图可知, 锥形量热仪的结构及原理涉及到机械、化工、通风、制冷、仪表、电气控制、流体力学、热力学、激光原理、计算机原理、计量检测等方面的知识, 涵盖面较广, 是非常典型的高新技术综合应用的精密测试仪器。
三、测试要点3. 1 工作原理锥形量热仪的主要工作原理是耗氧原理, 当样品件在锥形电加热器的热辐射下燃烧时, 火焰就会消耗掉空气中一定浓度的的氧气, 并释放出一定的燃烧热值。
通过大量的实验测试和计算研究认为, 绝大多数所测材料的耗氧燃烧热值接近13. 1 M J/kg这一平均值, 偏差约为5%。
锥形量热法就是基于此点, 根据材料在燃烧时消耗氧的量计算、测量在燃烧过程中的热释放速率、质量损失速率等参数, 用以分析判断材料的燃烧性能。
锥形量热仪实验指导书
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。
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【毕业论文】
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。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标注。
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。
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。
材料燃烧性能的锥形量热计实验
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。
锥形量热仪试验下点燃和火焰传播分析
锥形量热仪试验是将样品置于锥形加热器下靠辐射加热至样品点燃，然后测量各项燃烧性能参数。
由于其特定的点燃方式，因此它的点燃过程与其它试验不同。
如图1所示，锥形量热仪的加热部分是一个锥形的加热器，点燃火源为电子脉冲打火器。
锥形量热仪燃烧试验下聚合物不断被加热放出裂解气体，电子脉冲打火器不断出现电子火花，当裂解气体达到一定浓度时，在脉冲打火器的电火花下点燃裂解气体。
在锥形量热仪燃烧试验下聚合物的点燃是一个瞬间过程，这种快速发生的过程不容易被观察到。
为此，本研究采用美国产的高速摄像仪（TroubleShooter1000）对样品在锥形量热仪试验条件下表面点燃发生的瞬间过程进行了高速摄影。
高速摄像仪拍摄速度采用500帧/s，捕捉记录了锥形量热仪下聚合物样品点燃的过程。
从图2中HIPS点燃发生过程的高速摄像截图可以看出，聚合物受热后在表面形成了挥发性烟气，当烟气浓度达到一定程度，电子脉冲打火器产生的火花使得烟气形成一个很小的燃点，燃点沿着裂解气在表面逐渐扩展，最后火焰覆盖整个聚合物表面。
在锥形量热仪燃烧试验下点燃发生在样品上方的裂解气体中，然后火焰扩散到聚合物整个表面，这个过程为固体聚合物的气相点燃过程，属于强制点燃[2]。
点燃后聚合物样品在外部热流和火焰辐射热的作用下持续裂解，维持燃烧的进行。
材料在锥形量热仪下点燃时，是材料单一的上表面受热，由于燃烧样品盒的包围，使得点燃时不受材料侧面及棱边的影响，属于在材料的一维方向上点燃，点燃相对比较困难，点燃的时间相对较长。
材料不同，点燃的时间是不同的。
对同一材料来说，点燃受辐射功率的影响，辐射功率越大材料所处的温度场环境温度高，点燃越快。
由于特定的试验要求，锥形量热仪试验下样品燃烧不存在表面火焰的传播。
在锥形量热仪燃烧模式下，聚合物被点燃后，燃烧热分解层不断向材料内部深入扩展，而火焰始终在材料的表面燃烧，火焰的燃烧靠从材料内部不断挥发出来的裂解气体维持，由于样品四周封闭，火焰并不能沿着材料某一方向传播，因此在锥形量热仪燃烧模式下并没有真正的火焰传播，燃烧是一维方向上的燃烧。
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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。
5. 应用领域
•建筑材料的燃烧性能评估：锥形量热试验可用于评估建材在火灾情况下的燃烧特性，为建筑物的设计和建材的选择提供参考。
•建材生产质量控制：通过进行锥形量热试验，可对建材生产过程中的质量进行控制和监测，保证产品达到相关标准要求。
•建材安全性评价：锥形量热试验可用于评估建材的火灾安全性，为建筑工程的安全评估提供依据。
6. 注意事项
•实施锥形量热试验时，需要严格遵守相关的安全规定，确保试验过程安全可控。
•根据试验要求，选择合适的锥形量热仪和参数设置，以保证数据的准确性和可靠性。
•结合试验结果和标准要求，评估建材的燃烧性能和安全性。
以上是关于建材锥形量热试验的详细介绍。
通过该试验，我们能够了解建材的燃烧特性，为建筑物的设计和材料的选择提供科学依据，确保建筑物的安全性和耐久性。
在建材生产和工程设计中，锥形量热试验是一项重要的测试方法，能够帮助我们确保建筑材料的质量和安全性。