锥形量热仪在火灾科学研究中的应用
使用锥形量热仪数据预测火灾危险性
、 ］
Ｏ： 单位热释放速率（ｗ， ｋ ｍ） Ｏ ｆ： 释放速率 （ｗ， ）热 ｋ ｍ）
域的高度， 和ｎ 常数， Ｋ － ｔ 一时间，一虚拟的积分变量， ） ｔ Ｏ ｆ一热释放速
率 （ｗ，。， ） ｋ ｍ ）Ｏ ￡可用公式 （）计算。 ２：
Ｏ ： 利用锥形量热仪测得的热释放速率最大值
ｔ时 间 ： ｔ 虚拟 的积分变量 Ｄ ：
Ｏ＝ ｅ （ｘ Ｑ ｘ一ｔ ｐ ） （） ２ 式中： ～利用锥形量热仪测得（ Ｏ 辐射热通量为２Ｋ ｍ ） ０ Ｗ／ 的热
释放 速率最大值 ， 一延迟 系数 ， 它取 决于 Ｒ Ｒ ａ ｓ ｎ 用式 （ ） Ｈ 。Ｋ ｒ ｓ 使 ｌｏ １ 作为墙角实验计算 Ｒ Ｒ Ｈ 的基础。该式 的计算值 和测量值能较好吻合 。
２３Ｇ ａｔ Ｄｒｓａ 的 模 型 ． ｒｎ和 ｙｄｌ ｅ
ｖｔ 火焰传播速度 （： ） ｘ： 烧光 的前沿高度 ｘ： 火焰高度 ｘ： 降解前沿高度 ： 延迟 系数 ｔ点火延迟时 间 ： ： 燃尽时 间 锥形量热仪ｕ 能够提供 这样的数据 ， 这里仍 然讨论这些数据应 但在 如何 被最好的利用。这种数据 已经用在 Ｎ ｒ ｅｔ 器确定壁 面材料 的 ｏｔ ｄ ｓ收 反应模 型中 ， 用来预测火焰在垂直面上向上传播 的速率 ， 然而这些模 型 中实验想定是否恰 当考 虑较少 。锥形量 热仪允许在一定辐射 热通量 范 围内测定热释放 速率与时间关 系 ， 如何使用这些数 据用于材料 的选 择 已产生不少 的建议 ， 但至今没有 一种建议被采纳 。有学者认为这些 数 据不 能简单地用于随意排序。但可以用来评 价发生在想定情况下 可能 的火焰增长速度 的模型 中， 为现有的 向上传播 火焰 的模型提供切 入点 以开发合适 的“ 工程 ” 。 ２ 向上火焰传播模型 ． ２１向上火焰传播现象 ． 在易燃的壁 面上 垂直传播 的火 焰速度是非 常快的 ， 因为燃烧 气体 产 生的流动边界 层导致产生 了浮力 ， 这个过程如 图 １ 示。在 （ ） 所 ｘ一 范围 内为高温 分解 区， 表面上部的燃烧 区域直接暴露在火 焰的热量 其 传 导 区域 （ｆ ．内。ｘ、 和 Ｘ 了烧尽 面的距离 ， Ｘ－ ） － Ｘ ｆ 为 降解前沿 和火焰 的顶部都 是从墙 角开始计算 的。这个 区域的表 面（ ｒ 不断 的积累 ｘ ｘ） 热量， 当表面达到点火温度时 ， 高温分解区域的边缘将会增加 这就是 ， 火焰传播 的机理 。很 明显 ， （ ） 在 ｘ 区域 内的热传递 起着至关重要的 作用。 利用锥形量热仪测得数据建立 的两个火焰传播 的模型 来预测全 规模火灾行为将在本文中进行回顾 和讨 论。
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。
锥形热量仪的原理及应用
锥形热量仪的原理及应用1. 引言锥形热量仪（Cone Calorimeter）是一种广泛应用于材料燃烧性能测试的实验设备。
本文将介绍锥形热量仪的原理及其在材料燃烧性能测试中的应用。
2. 原理锥形热量仪是一种利用辐射热传导原理测量材料燃烧性能的设备。
其工作原理如下：•在实验中将待测材料置于锥形加热源上方，在一定的热辐射条件下进行加热。
•待测材料受热后开始燃烧，产生烟气和火焰。
•烟气和火焰中的能量通过辐射、对流和导热等方式传递给锥形加热源。
•锥形加热源通过测量传递到其上的能量来计算材料的燃烧特性和热释放率。
3. 应用锥形热量仪在材料燃烧性能测试中具有广泛的应用，主要包括以下几个方面：3.1 材料燃烧特性评估锥形热量仪可以用于评估材料的燃烧特性，包括：•燃烧时间：锥形热量仪可以测量材料的燃烧时间，即材料从开始燃烧到完全燃尽所需的时间。
•热释放率：通过测量锥形加热源上的能量，锥形热量仪可以计算出材料的热释放率，用于评估材料的火灾危险性。
•烟气产生速率：锥形热量仪还可以测量材料燃烧过程中产生的烟气的产生速率，用于评估材料的烟雾毒性。
3.2 材料燃烧性能改进锥形热量仪可以用于评估不同材料的燃烧性能，从而指导材料的设计和改进。
通过对比不同材料燃烧过程中的热释放率、烟气产生速率等参数，可以选择具有较低火灾危险性和烟雾毒性的材料进行应用。
3.3 材料阻燃剂评估锥形热量仪可以用于评估材料阻燃剂的效果。
通过在待测材料中添加不同类型和含量的阻燃剂，可以比较其对燃烧特性的影响，从而选择最佳的阻燃剂组合。
3.4 构建火灾模型锥形热量仪产生的数据可以用于构建火灾模型，模拟材料在火灾中的燃烧过程。
通过模型的建立，可以预测火灾发展过程、烟气扩散路径等，为火灾防控提供科学依据。
4. 结论锥形热量仪是一种用于评估材料燃烧性能的重要实验设备。
通过测量材料燃烧过程中的热释放率、烟气产生速率等参数，可以评估材料的燃烧特性和火灾危险性，指导材料的设计和改进。
锥形量热计研究木材临界辐射能流和点燃温度
一
式 中 ： 为材料 的辐射率 ； 为材 料 的温度 ； 斯蒂 芬 ｅ Ｔ 为
波尔兹曼 常数 （． ６ ×１ Ｗ ・ ５ ６９ ０ ｍ ・ ） Ｋ 。
材 料 吸收 能 量后 ， 度 会上 升 ， 当温 度升 高 后 ， 温 而 材 料辐射 出 的能量也 会增 加 。 因此 ， 假设 材料 是不 可燃 的 ， 么材 料 同辐 射 环境 之 间 总会 在 某 一温 度 点 达到 那 热 平 衡 ， 时 材 料 所 吸 收 的 能 量 等 于 其 辐 射 出 的 能 此
Ｃ ） 烟密 度 测 量 系统 、 气 系统 、 正 系统 、 据 采 Ｏ： 、 排 校 数 集 系统 、 品容器 、 辐射计 等组 成 。 样 热
２ 运 用 的基本 理论
特 性 数 据 （ 热释 放 速 率 、 量 损 失 率 、 燃 时 间 等 ） 而 且 可 以 如 质 点 ，
根 据 所 测 得 的 数 据 间 接得 出材 料 的 其 它 燃 烧 特性 数据 。 者 介 笔
不会 被 点燃 ； Ｔ—Ｔ。 则材 料 刚 好 处 于 被点 燃 的边 若
界 ， 时辐 射环 境 中的辐 射 能流 称 之 为材 料 的 临界 辐 此
ｗａ ｅ ｐ ｉｋ ｅ ｓ ｃ ｕ ｄ ｗｏ ｋ ｉ ｉ ｎ ｒ ｐ ｒｙ ｔ ｒ ｓ ｒｎ ｌ ｒ ｏ ｌ ｒ ｎ ｔ ｍｅ ａ ｄ ｐ ｏ ｅ ｌ ．
ｔ ｒ ｏｍ ．Ａ ｆｅ ａｌ ｄ ｓ ｒ ｔｏ ｏｆ ｉｅ ｈｅ ｏ ｔ ｒ ｌ。 ｅ ｔ ｕｃｉ ｎ ｆｒ ｗｏｕ ｄ ｌ ｂｅ ｅ ｕｃ ｄ ｆ ｒ ｄ ｅ ｉ
设 材料 的点 燃温 度为丁。 当材料 在 辐射环境 中达 到热 平 衡 时 ， Ｔ＞Ｔ。 则 材 料 就 会 在其 温 度 达 到 点 若 燃 温度 时 被点 燃 ； Ｔ＜ Ｔ 则 材 料 在 该 辐射 环 境 中 若 。
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。
阻燃PC-ABS燃烧性能的锥形量热仪研究-论文
间要比没有添加的长 27 s ,且缩短了约 10 %的燃烧 时间 ,并很大程度地降低了 HRR , 这些参数的变化 都说明十溴二苯醚很大程度上改变了 PC - ABS 合 金的燃烧性能 , 使该材料难于燃烧 . 另外 , EHC 的 显著降低证实了阻燃剂是在气相中起作用 ,属气相 阻燃机理 .再者,由于十溴二苯醚分解温度大于 350 ℃, 与合金的分解温度相匹配 , 因而 能在最佳 时刻在气相中起作用 , 所以有较高的阻燃效率 , 但 同时也存在抑烟效果不显著, 阻燃过程中产生 HBr ,CO 等腐蚀 、有毒性气体 , 不利于火 场中人员 的逃生和疏散 .
关键词 : 阻燃 ;PC - ABS 合金 ;锥形量热仪 ; 热释放速率 中图分类号 : TG 132. 3 文献标识码 :A 文章编号 : 0258 - 7971( 2005) 5A- 0484 - 04
聚碳酸酯( PC) 具有冲击强度高 、抗蠕变性能 和尺寸稳定性好 、耐热 、透明 、吸水率低 、无毒 、介电 性能优良等优点 , 是一种综合性能 良好的工程塑 料 ,在电子电气 、汽车工业 、医疗器械 、建筑等领域 用途广泛 ,但也存在加工流动性差 、易应力开裂 、对 缺口敏感 、老化 、耐磨性差等缺 点 ; ABS 是热塑性 树脂 , 具有较好的耐热和耐候性差 , 冲击强度和拉 伸强度相对较低 .从很多研究报道可以得出 : PC 和 ABS 共混可以综合 两者的优良性能 , 对两者各自 存在的缺陷有所提高 .自 20 世纪 60 年代美国 Borg Warner Chemicals 公司 首先开发 PC/ ABS 合金以 来 ,PC/ ABS 的新品种不 断问世 , 消费量也不断增 加 .本文通过用锥形量热仪测定添加了不同种类阻 燃剂的 PC - ABS 合金的燃烧性能 , 来比较相关阻 燃剂的应用效果 , 试图说明其内在原因和机理 ,评 价不同阻燃剂的阻燃性能 ,并进一步探讨阻燃剂的 发展方向 .
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。
有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的纸本复印件和电子文档拷贝，允许论文被查阅和借阅。
可以公布学位论文的全部或部分内容，可以将本学位论文的全部或部分内容提交至各类数据库进行发布和检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
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。
聚合物的燃烧与锥形量热分析
聚合物的燃烧和阻燃1 聚合物的燃烧由于聚合物主要成分是碳、氢等元素，其暴露于外部热源后，容易分解产生可燃性挥发物，这些可燃性挥发物和空气混合形成可燃性气体混合物，当温度达到着火点后，就会被点燃，引发火灾。
聚合物火灾对生命、财产和环境的危害主要由材料燃烧的热效应和烟效应两方面决定。
热效应：是指聚合物材料燃烧时放出的热能以辐射、对流和传导三种方式向周围环境传播而引起对生命、财产和建筑结构的热损害；烟效应是指材料燃烧时放出烟雾和有毒气体对生命和环境造成的损害。
燃烧发生的三要素：可燃物、温度和氧气浓度。
聚合物燃烧的特点：燃烧之前的受热分解过程和燃烧过程中的释热、生烟性能。
释热性：热释放速率生烟性：烟密度或光密度有毒气体：CO、卤化氢、硫化氢、氰化氢等发烟速率和CO等毒性气体的生成速率，是评价聚合物材料火灾安全性的重要指标。
1.1 聚合物的燃烧过程聚合物的燃烧过程按时间划分分为5个阶段：受热熔融、热分解、点燃、燃烧和火焰传播1）受热熔融聚合物材料从外部热源获得热量，表面温度逐渐升高，然后从表面至内部形成温度梯度，并随时间而变化。
聚合物材料的温度逐渐升高，升温速率取决于材料的比热容、热导率和材料在加热过程中发生相变或结构变化时吸收或放出的热量大小。
2）热分解聚合物在外部热源的作用下，达到一定温度（起始分解温度）时，聚合物分子链中的弱键首先发生断裂，进而引发其他键的断裂，使得聚合物大分子链迅速分解。
聚合物的热分解可以分为解聚反应、消除反应、环化反应、交联反应等。
聚合物的热分解有两种方式：非氧化热分解（无氧参与）、氧化热分解（氧和热共同作用）表层多为---氧化热分解反应内部多为---非氧化热分解反应在起始阶段，空气中的氧气浮着于聚合物材料表面，聚合物分子链在热和氧的作用下，热氧分解反应就会发生。
随着聚合物分解反应的进行，会有大量分解产物生成。
其中气相挥发物汇聚在固体表面，与空气中的氧混合形成可燃性气体混合物，即后来引发聚合物燃烧的“燃料”。
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%。
锥形量热仪的原理及应用
锥形量热仪的原理及应用锥形量热仪（Cone Calorimeter）的定义和用途锥形量热仪是一种用于测量固体材料在火灾条件下的热释放速率和燃烧特性的仪器。
它是一种重要的实验设备，在建筑材料、电子产品、家具和汽车行业等领域中得到广泛应用。
通过对材料在实验条件下的燃烧行为进行测试，可以评估材料的燃烧性能，并对火灾的蔓延扩散和人员疏散提供有力的参考依据。
锥形量热仪的工作原理锥形量热仪主要由以下几个部分组成：底部加热器、样品架、锥形块和温度传感器。
1.底部加热器：底部加热器通过电流加热锥形量热仪的底部，提供一定的热量以引发样品的燃烧反应。
2.样品架：样品架是放置待测试材料的支架。
样品在测试过程中通过样品架放置在锥形块上。
3.锥形块：锥形块是锥形量热仪中最重要的部分，用于支撑样品并记录其燃烧行为。
锥形块的顶部为样品点燃的位置。
4.温度传感器：温度传感器用于监测锥形块表面的温度变化，以评估燃烧的程度和材料的热释放速率。
锥形量热仪测试过程锥形量热仪的测试过程通常包括以下步骤：1.样品准备：将待测试的材料切割成规定的尺寸和形状。
根据需要，可以对样品进行预处理，如表面处理、烘干等。
2.样品安装：将样品放置在样品架上，并将样品架安装到锥形块上。
3.点燃样品：通过底部加热器加热锥形块，使其上部的样品点燃。
4.记录数据：在测试过程中，通过温度传感器实时记录锥形块表面的温度变化，同时测量和记录其他相关数据，如热释放速率等。
5.分析结果：根据测试数据，进行燃烧特性的分析和评估。
可以通过参数，如热释放速率曲线、时间至热释放速率的峰值等，来评估材料的燃烧性能和火灾的危险程度。
锥形量热仪的应用锥形量热仪广泛应用于多个领域，尤其在建筑材料和电子产品行业中具有重要作用。
以下列举了一些常见的应用场景：1.建筑材料：在建筑行业中，锥形量热仪可用于评估各种建筑材料的燃烧性能，包括木材、地板、墙壁、屋顶等。
通过测试，可以筛选出具有良好防火性能的材料，保障建筑物的安全性。
锥形量热仪的实验意义
锥形量热仪的实验意义通过上述参数,可研究小型阻燃试验结果与大型阻燃试验结果的关系,并能分析阻燃剂的性能和估计阻燃材料在真试火灾中的危险程度，锥形量热仪试验越来越广泛的被应用到阻燃材料的测试和研究中。
目前，对于材料阻燃性能的研究大多集中在材料学和化学角度，对火灾学方面的研究较少。
而材料的阻燃性能主要涉及到材料学和火灾科学两个方面的内容，应该从两个方面进行研究。
认识和掌握燃烧模式的特点以及不同材料的对火反应特征的不同，才能有效地发展高阻燃性能的材料。
本文从火灾学角度出发，选取成炭聚合物（HIPS/OMMT复合材料）和不成炭聚合物（HIPS）分别代表不同结构的材料，在锥形量热仪燃烧模式下对不同结构材料的对火反应特点进行了研究，在此基础上详细分析了锥形量热仪试验燃烧模式的特点。
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13.1MJ/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。
锥形量热仪实验分析：锥形量热仪试验下的点燃是靠锥形加热器的辐射热使材料产生裂解气，当裂解气达到一定的浓度后，电子脉冲打火器的火花来点燃裂解气，然后蔓延到材料表面，因此点燃时间相对火焰直接点燃来说较长。
材料燃烧过程中火焰覆盖材料单面燃烧，不存在火焰的传播，样品四周被铝箔包裹，加上燃烧盒的固定作用避免了熔融物质的流失，不受材料熔融的影响。
并且燃烧时材料一直受到辐射器和表面燃烧火焰两部分的热流，使得材料长时间处于较高的，温度场温度较高，持续时间较长，环境接近于正常火灾，使得材料充分裂解。
与不成炭聚合物不同，成炭聚合物在锥形量热仪试验下由于表面炭层生成，有效的阻隔了来自材料正上方的辐射热流作用，这种表面炭层结构的材料在这种特殊燃烧模式下会表现出很好的阻燃性能。
锥形量热仪对材料释热性能的测试
标准集团（香港）有限公司Standard International Group(HK) Limited标准集团（香港）有限公司锥形量热仪对材料释热性能的测试1、火灾中热释放的危害在火灾发生时，高温烟气是引起烧伤、热窒息、脱水等伤亡的重要原因。
高温烟气对人的影响可分为直接接触影响和热辐射影响。
人的皮肤直接接触温度超过100℃的烟气，在几分钟后就会严重损伤。
气体温度升到147℃时，人能存活的时间已极短。
一般认为，在短时间人的皮肤接触的烟气安全温度范围不宜超过65℃。
若烟气层尚在人的头部高度之上时，人员主要受热辐射的影响。
热辐射强度影响则随距离的增加而衰减。
一般认为，在层高不超过5米的普通建筑中，烟气层的温度达到180℃以上时会对人构成危险。
热烟气及其热辐射也是造成建筑物、其他物体损坏的主要原因。
高温烟气会严重影响材料的性质。
对于大部分木质材料，在温度超过105℃后便开始热分解，250℃左右时便可以被点燃;许多高分子材料的变形和热分解温度比木材更低。
钢筋混凝土材料的机械性能也会严重变坏。
高温烟气及热辐射也是促进火灾不断发展的主要原因。
高温烟气和辐射能促进木材、高聚物等材料的分解，为火灾提供燃料，从而造成更严重的火灾。
因此，控制火灾烟气温度是减少火灾损失的重要方面。
2、锥形量热仪的应用热释放速率是决定材料阻燃性最重要的参数之一。
人们已提出不少测定热释速率的方法，但是，成为常规标准的方法却不多，下面主要介绍已被150和ASTM 订为标准的测定热释放速率的美国俄亥俄州立大学(OSU)功量热计法及锥形量热仪法(CONE)。
锥形量热仪(cone caforimeter ，简称CONE)是近年来在阻燃材料研究领域发明的一种集燃烧释热、失重、发烟及烟气成分研究为一体的先进方法，同时取得材料燃烧时有关热、烟、质量变化及烟气成分等多种重要信息，因而能获得具有很强说服力的结果，并与大型燃烧实验结果之间存在良好的相关性。
采用锥形量热仪(CONE)研究和评价钢结构防火涂料
2019.5采用锥形量热仪（CONE ）摘要：采用锥形量热仪对比测试了2种涂料，4个样品在试验过程中的热释放速率、点燃时间、失重率、产烟量、有毒气体CO 、CO 2生成速率等指标，通过以上指标来看，2号涂料的各个指标均优于3、4号涂料，可以认为2号涂料防火性能优于3、4好评涂料。
通过不同涂料、同种涂料不同厚度的比对情况能够得出其热释放速率、点燃时间、失重率、产烟量、有毒气体CO 、CO 2生成速率等评价指标存在显著变化，能够用于钢结构防火涂料的整体性能评价。
关键词：钢结构防火涂料；锥形量热仪；防火性能；产烟性能；有毒气体钢结构防火涂料由基料、填料、阻燃剂、溶剂和助剂经加工而成，涂覆在钢结构表面，具有防火隔热的效果，能够阻止火焰蔓延，从而保护钢结构。
另外钢结构防火涂料还具有装饰作用。
钢结构防火涂料由于具有防火隔热性能好、施工方便、成本低等优点而被大量应用于大型建筑中。
目前对钢结构防火涂料的评价方法为：将涂料涂刷在钢梁上，在一定升温条件和荷载下通过钢梁变形和钢梁内部温度进行评价。
试验装置较为复杂，安装、加载要求高，检测成本高，周期长。
本文采用锥形量热仪（CONE ）研究和评价钢结构防火涂料的防火性能和烟及毒气的释放情况，对以后钢结构防火涂料评价方法提供参考。
一、试验（一）试验样品本文中试验样品采用室内溶剂性膨胀型普通钢结构防火涂料，涂料涂刷在4mm 厚钢板上，1号为未涂覆涂料的钢板，2-4号样品为涂覆涂料的钢板样品。
2-4样品涂料厚度分别为2.3mm 、2.5mm 和3.2mm ，其中3和4号样品未相同涂料。
（二）试验仪器及方法标准试验仪器采用锥形量热仪。
试验方法采用标准ISO 5660-1:2015规定的方法。
试验中设定热辐射功率为50kW/m 2，共进行4次试验。
（三）试验过程涂料涂刷后在温度（23±2）℃和湿度（50±5）%条件下进行养护规定时间。
样品调节好后将样品按规定安装，设定测试条件为：50kW/m 2。
基于锥形量热仪的几种防火布燃烧性能研究
基于锥形量热仪的几种防火布燃烧性能研究周巍;姚斌【摘要】生产企业常在电缆或者贵重高危机器处设置防火布来保护生产设备设施的消防安全,选取五种常用的防火布:石棉纤维防火布、陶瓷纤维防火布、硅胶防火布、涂胶防火布、碳素纤维防火布,通过锥形量热仪实验研究不同辐射强度对防火布燃烧性能的影响.结果表明:点燃时间的均方根倒数与辐射强度之间呈现线性关系;在 35 kW/m2辐射强度工况下,碳素纤维防火布的热释放速率最大,达到 272.59 kW/m2,有效燃烧热的峰值也最大,达到529.52 kJ/g;综合比较各样品的燃烧性能,防火能力强弱顺序为:硅胶防火布＞石棉纤维防火布＞陶瓷纤维防火布＞碳素纤维防火布＞涂胶防火布.%In this work,the influence of radiation power on the combustion performance of several kinds of fireproof fabric was studied by using cone calorimetry.Five kinds of fireproof fabric samples (asbestos fiber fireproof fabric,ceramic fiber fireproof fabric,silicone fireproof fabric,glue fire fabric and carbon fiber fireproof fabric)were used for tests.The results show that there is a linear relationship between the reciprocal of the root mean square of the ignition time with the radiation intensity. With the radiation power of 35 kW/m2,the heat release rate and peak value of the effective combustion heat of the carbon fiber fire fabric were the highest among the samples.The fire resistance ability is ordered as silicone fireproof fabric＞ asbestos fiber fireproof fabric ＞ ceramic fiber fireproof fabric ＞carbon fiber fireproof fabric＞ glue fire fabric.【期刊名称】《火灾科学》【年(卷),期】2018(027)001【总页数】7页(P23-29)【关键词】防火布;锥形量热仪;热释放速率;点燃时间;防火能力【作者】周巍;姚斌【作者单位】中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室,合肥,230026;中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室,合肥,230026【正文语种】中文【中图分类】X9320 引言生产车间的消防设备设施，除了设置消防灭火系统和消防水炮等主动灭火装置外，很多企业会在电缆或者贵重高危机器处设置防火布作为被动防火系统，来保护电缆或者消防安全要求较高的部位。
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。
锥形量热仪的工作原理及应用
辅助设备中含有微机处理器、入射热流强度测量 仪、除去 CO2 及 H2O( 气) 的相应装置等。
2 锥形量热仪( CONE) 的工作原理
Key words Cone calorimeter; oxygen depletion principle; combustion property
目前, 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。
SPR=
SEA MLR
( 12)
式中 SEA 为比消光面积( Specific Extinction Area) , SEA
表示挥发单位质量的材料所产生的烟, 它不直接表示
生烟量的大小, 只是计算生烟量的一个转换因子, 单 位为 m2/ kg, SEA 可由下列公式表示
SEA=
OD #Vf low MLR
关键词 锥形量热仪; 氧耗原理; 燃 烧性能 中图分类号 TH89
The Principle and Application of the Cone Calorimeter
Wang Qingguo, Zhang Jun, Zhang Feng ( Qingdao University of Science and Technology, Qingdao 266042, China)
用锥形量热仪研究细水雾抑制熄灭PVC火
Study of Suppressing PVC Fire with Water Mist
Using a Cone Calorimeter
作者： 黄鑫 刘江虹 张永丰 秦俊
作者机构： 中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室,合肥230027
出版物刊名： 中国工程科学
页码： 102-106页
主题词： PVC火 细水雾 热释放速率 重燃
摘要：利用锥形量热仪和单流体细水雾系统研究了细水雾抑制PVC火的过程，并观察了重燃现象的发生，测量了实验中热释放速率及O2，CO2，CO和烟气的浓度变化，并对不同细水雾工作压力及不同热辐射流量下的结果进行了比较。
由实验可知细水雾能快速扑灭PVC火，且压力越大灭火越迅速，但是在灭火后停止施加细水雾会发生重燃现象，且重燃发生的时间长短与作用在燃料表面的水量有关。