錐形量熱儀在火災研究中的應用
錐形量熱儀被公認為是測量材料對火反應特性或燃燒特性的Z好技術手段，可測量多種火災相關參數。它的燃燒環境極相似于真實的燃燒環境，其試驗結果與大型燃燒測試結果之間存在很好的相關性，能夠表征出材料的燃燒性能，是新一代的聚合物材料燃燒性能測定儀。
本文為分析錐形量熱儀在火災研究中的應用情況，主要介紹了其結構和原理，并分析了錐形量熱儀在材料的燃燒性能研究、阻燃材料性能的研究領域中的應用現狀，表明錐形量熱儀在室內裝修材料、礦井火災、塑料、木材等領域具有廣闊的應用前景，Z后探討了錐形量熱儀未來發展方向。
錐形量熱儀是美國國家標準與技術研究院于1982年研制的，經過20多年的不斷改進和完善，錐形量熱儀已經成為研究材料燃燒性能Z重要的實驗儀器之一。
錐形量熱儀是采用氧消耗原理設計的測定材料燃燒放熱的儀器，可以完成材料的熱釋放速率、質量損失速率、樣品點燃時聞、CO和CO2生成率、比消光面積、煙灰質量取樣、有效燃燒熱等參數的測量。錐形量熱儀的燃燒環境極相似于真實的燃燒環境，其試驗結果與大型燃燒試驗結果之間存在很好的相關性，能夠表征出材料的燃燒性能。在評價材料、材料設計和火災預防等方面具有重要的參考價值。
1、錐形量熱儀的結構、功能、原理
錐形量熱儀燃燒分析系統結構由以下部分組成：燃燒室、排氣及流量測試系統、氣體取樣及分析系統、煙氣測試系統、煙灰質量取樣系統、數據采集及控制系統、氧氣濃度控制系統。錐形量熱儀主要遵循IS05660和ASTME1354標準，可以完成各種氧氣摩爾分數條件下的下列參數的測試工作：①材料的熱釋放速率，kw，m2；②質量損失速率，kg/sm2；③樣品點燃時間，s；④CO、C02生成率，kg/kg；⑤比消光面積，m2/kg；⑥煙灰質量取樣，kg/kg；⑦有效燃燒熱，mJ/kg。
與其它的一些燃燒測試方式相比，上述參數可在一個試樣上同時連續地測出來，而且這些性能參數的測定是在穩定、真實、易于控制的條件下得到，能夠在不同時間、地點重復操作，因此，可作為文獻參考數據備用，為進一步研究材料的燃燒過程提供文獻數據。
錐形量熱儀的工作原理是采用氧消耗原理設計的測定材料燃燒放熱的儀器，即大多數固體材料完全燃燒每消耗一單位質量的氧氣所釋放的熱量基本相同。氧消耗法的優點在于實驗全過程可進行溫度測量，這樣對放熱裝置來講，實驗裝置的建立比較容易，并且實驗期間可以隨時觀察到燃燒時發生的現象;實驗中樣品燃燒產生的煙會盡可能地被收集進入護罩內，所以實驗誤差較小。
2、利用錐形量熱儀在火災領域所開展的研究
錐形量熱儀雖然屬于小型尺寸的火災試驗設備，但它的一些試驗結果可以用來預測材料在大尺寸試驗和真實火災情況下的著火性能。目前錐形量熱儀已被多個國家、地區及國際標準組織應用于建筑材料、高分子材料、復合材料、木材制品以及電纜等領域。研究工作者利用錐形量熱儀開展的研究主要表現在：材料的燃燒性能研究。
2.1研究材料的燃燒性能
2.1.1用于室內裝修材料的研究
室內裝修材料的使用越來越普遍，已成為重要的新型材料之一。室內裝修材料的燃燒特性對建筑火災的發生、發展、蔓延及危害后果有重要影響。不少研究者采用錐形量熱儀，通過測試各種裝修材料的燃燒特性和不同輻射條件下的各種參數，比較材料的火災安全性能，對材料的安全使用和建筑火災預防與控制具有重要意義。
2.1.2用于礦井火災研究
礦井火災是煤礦的重大災害之一。礦井火災不僅使礦井遭受巨大的物質損失，同時也是導致礦工傷亡的主要因素。ZG礦業大學安全工程實驗室是Z早把錐形量熱儀應用于礦井火災領域研究的單位。目前，主要用于分析煤礦井下可燃物質的燃燒特性和礦井火災煙氣的特性。
(1)井下可燃物燃燒特性的研究。
隨著煤礦生產的機械化和集中化程度的提高，以及支護條件的改善，煤礦中傳統可燃物木材的使用量不斷減少，而礦用輸送帶、電纜和風筒等聚合物的使用量卻不斷增多。
(2)礦井火災煙氣特性研究。
在井下巷道中一旦發生火災都會產生大量的煙氣，火災中85%以上的死者是由于煙氣的影響。利用錐形量熱儀可以精確地測定礦井火災煙氣的成分、有害煙氣的產生量、煙氣濃度、煙氣熱量等特性參數，并對火災煙氣危害程度進行了綜合地評價。
2.1.3用于其它方面的火災研究
塑料是火災中常見的著火材料。采用錐形量熱儀對幾種常用塑料的燃燒裂解行為進行了研究，分析比較了典型塑料材料在不同輻射功率下燃燒裂解的變化規律，以及不同阻燃體系對塑料燃燒裂解行為的影響。探討了火災條件下塑料燃燒裂解的原因，以及某些阻燃體系的阻燃作用。此外，錐形量熱儀還可用于評價包裝材料、農作物、小商品、電線電纜等火災危險性。近幾年來，還有學者把錐形量熱儀用于熱塑性高分子材料的燃燒過程模擬與分析。
由于火災模型變得越來越復雜，防火保護工程師對錐形量熱儀提供的數據越來越重視，錐形量熱儀可得到與材料燃燒特性相關的許多數據：熱釋放曲線、煙和質量損失，同時還可以得到CO、CO2和其它氣體的釋放量，從而可建立材料燃燒特性的數據庫。對于一般性的試驗材料，應用錐形量熱儀試驗方法進行火性能測定具有較為理想的效果，特別是在聚合物材料燃燒性和阻燃性的研究以及火災預防方面具有廣闊的應用前景。
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