科普锥形量热仪应用及原理等相关知识
锥形量热仪是表征材料燃烧性能最理想的测试仪器。其试验环境接近于火灾材料的真实燃烧环境。所获得的试验数据可以评价材料在火灾中的燃烧行为。本文介绍了锥形量热仪的应用和原理。
表征材料燃烧性能的试验方法很多，如LOI法、UL水平燃烧法、垂直燃烧法和NBS烟箱法。它们大多是传统的小规模测试方法。试验的操作环境与实际火灾有很大的不同。从试验中得到的数据只能用来比较材料在一定试验条件下的燃烧性能，不能作为评价材料在真实火灾中的性能的依据。
通过不断的发展和改进，锥形量热仪已成为研究火灾和评价材料燃烧性能的理想试验仪器。
锥形量热仪
需要测试锥形量热仪的几个方面：
放热率
在预先设定的入射热通量下，材料单位面积的热释放速率。
它是表征火灾强度的最重要的性能参数，单位为千瓦/平方米；HRR的最大值为hhr（pkhrr）的峰值，材料在燃烧过程中的最大放热程度由pkhrr的大小来表示。HRR和PKHHR越大，金融材料燃烧释放的热量越大，火灾危险性越大。
总放热量（THR）
THR是材料在预设的入射热流下从点火到火焰熄灭所释放的热量之和。
质量损失率
MLR是指燃烧过程中试样质量随时间的变化率。它反映了材料在一定火灾强度下的热裂、挥发和燃烧程度。
烟气产生率（SPR）
SPR是指比消光面积与质量损失率之比。
有效热燃烧EHC
ehc代表在一定时间t下测得的放热率与质量损失率的比值，它反映了气体火焰中挥发性气体的燃烧程度，对分析其阻燃机理有很大的帮助。
点火时间（TTI）
TTI是评价材料耐火性能的重要参数（单位：s）。它是指在预设的入射热流下，从加热到材料表面持续燃烧所花费的时间。TTI可以用来评价和比较材料的耐火性能。
毒性测定
材料燃烧时会释放出多种气体，包括CO、HCN、SO2、HCl、H2S等有毒气体。有毒气体对人体有很大的危害。它们的组成和百分比可以通过锥形量热计中的附加设备进行收集和分析。
锥形量热仪的要点如下：
主要由六部分组成：燃烧室、装载平台、氧气分析仪、烟雾测量系统、通风装置及相关辅助设备。
氧气分析仪
氧气分析仪是圆锥的核心部件。这是一种高精度。
气体分析仪（精确到10-4），氧气分析仪可以准确地检测燃烧过程中通风管道中氧含量随时间的变化，然后根据瞬时氧浓度和耗氧量的原理确定材料的燃烧放热状态。
加载平台
负荷表是测量样品质量变化的装置。它能准确记录燃烧过程中样品质量的变化。燃烧时，样品放在平台支架上。114烟雾测量系统
在靠近燃烧室的通风管道内安装了氦氖激光发射器、一个复杂的伪双电子束测量装置和一个热电偶，用来测量烟气管道内的特定消光面积（SEA）。
通风系统
通风系统是指在样品燃烧后，将燃烧产物从燃烧室排放到大气中的装置。通风装置的通风性能应根据试验要求进行调整，气体流量应限制在一定范围内，否则会影响试验结果。
其他改进设备
根据不同的需要，在分析燃烧产物时，还可以添加其他分析装置，如红外光谱法。如果测量样品中的温度分布，应修改相应的热电偶或红外摄像装置。
用锥形量热仪测量燃烧性能
利用锥形燃烧室，可以获得许多燃烧样品的性能参数，如放热率、质量损失率、发烟率、有效燃烧热、点火时间、燃烧气体的毒性和腐蚀性等，这些性能参数的确定是在稳定、真实、易于控制的条件下进行的。，并且可以在不同的时间和位置重复。为进一步研究材料的燃烧过程提供了参考数据。
锥形量热仪的应用
锥形量热仪属于小型火灾试验设备，但其部分试验结果可用于预测材料在大型试验和真实火灾情况下的点火性能。目前，锥体已在建筑材料、高分子材料、复合材料、木制品、电缆等领域应用于许多国家、地区和国际标准组织。
锥形量热仪由于具有传统燃烧试验仪器所不能具备的诸多优点，在一些国家得到了广泛的应用。国际标准组织（ISO）和英国、美国等国家的标准组织根据锥体制定了各种材料的燃烧试验标准，取得了良好的效果。从发展趋势来看，圆锥可以替代一些传统的小型火灾测试仪器。
基于锥体的国际试验标准如下：
测定了用氧耗仪加热的材料和制品的烟气放热率。
NFPA264A）测定了家具、外套和床垫的放热率。
ISO5660-1）确定建筑材料的放热率；
BS476第15部分）确定建筑材料的热释放率。
不过，仍然需要认识到，尽管锥形量热仪在热释放能的定量测量方面与传统仪器相比有了很大的改进，但圆锥试验法本身也存在一些不足。
根据耗氧原理进行HRR计算时，耗氧燃烧的热E值随燃烧材料的性质而变化，特别是对于含有杂质原子的材料，应相应地改变E值的选择。在燃烧的时候，无氧反应的热效应不能用锥体来测量，因此在测量阻燃材料的热释放时必须考虑无氧化反应的热效应。
经过上面的详细分析，对于一般试验材料而言，锥形量热仪在火灾性能测定中的应用效果较好，特别是在高分子材料的燃烧与阻燃研究及防火方面具有广阔的应用前景。
