火焰蔓延仪在消防领域的应用分析

可供 气 源组 成 有 以下 几 种 形 式 ： （ １ ） 纯氮 ； （ ２ ） 贫氧气体 （ ０
≤０ ＜２ １ ） ； （ ３ ） 常态空 气 ； （ ４ ） 富氧 气体 （ ２ ｌ ＜（ ） ≤
４ Ｏ ） ； （ ５ ） 添加抑制剂的空气混合物 。
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图 ｌ Ｆ Ｐ Ａ 装 置 构 造 简 图
国外 已应 用 于 防 火 研 究 及 燃 烧 测 试 ， 能 为 火 灾 增 长 模 型 和火灾烟气蔓延模型提供精确的材料特性数据 。
１ 装 置 构 造 特 点 及 分 析
作为热释放量热仪 ， Ｆ Ｐ Ａ装置主要 用来测 定材 料 的
装置、 称 重 系统 、 气 体 分 析 装 置 等 组 成 。红 外 加 热 系 统 与 向试 样供 气 的气 体 控制 系 统是 该 装 置 的独 特 之 处 。
１ ． １ 红 外 加 热 系统 Ｆ Ｐ Ａ 采用 红外 加 热 系统 ， 由 ４个 红 外 加 热器 （ 钨 一石 １ ． ３ 装 置 特 点
火 焰 蔓 延 仪 在 消 防领 域 的应 用 分 析
张 欣， 任 常兴 ， 吴 伟， 李 晋
（ 公 安 部 天 津 消 防研 究 所 ， 天津 ３ ０ ０ ３ ８ １ ） 被测试样提供浓度可控 、 气流速度可调的均匀气 体氛 围。
摘 要 ： 分析 小尺度 量热装 置 火焰蔓延仪 （ Ｆ ｉ ｒ ｅ Ｐ ｒ ｏ ｐ ａ ｇ ａ — ｔ ｉ ｏ ｎ Ａｐ ｐ ａ ｒ ａ ｔ ｕ ｓ ， Ｆ Ｐ Ａ） 装置的构造特点 ， 着 重介 绍 红 外加 热 系统
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方法 ， 是 采 用 量 热 学 耗 氧 原 理 的试 验 方 法 。 该 方 法 通 过 测试材料热释放量 、 热 释 放 速 率 等 指 标 评 价 材 料 的 火 灾 安 全 性 。基 于 耗 氧 原 理 的 试 验 一 般 分 为 ： 实 尺度 （ ｆ ｕ ｌ ｌ —
引燃 时 间 、 热释放速率 、 质量损失速率 、 有效燃 烧热 ， 进 而
得 到 表 征 材 料 可 燃 性 的参 数 ， 如临界热辐射通 量 、 热 响 应
参 数 及 火焰 蔓 延 指 数 ， 还 可 用 于 测 量 平 均 腐ຫໍສະໝຸດ Baidu蚀 指 数 及 燃
烧 产 烟量 。Ｆ Ｐ Ａ（ 见 图 １所 示 ） 主 要 由试 样 燃 烧 室 、 排 气
和 气体 控 制 系统 ， 分析 可利 用 Ｆ Ｐ Ａ开展 的 实验研 究。介 绍 了 国 际上 的相 关标 准现 状 ， 将 Ｆ Ｐ Ａ 与 相 关 量 热 仪 进 行 了对 比 ， 并 归 纳 总 结 了 国际 上 利 用 Ｆ Ｐ Ａ 开 展 的 研 究 工 作 。提 出 了今 后 可 以利用 Ｆ Ｐ Ａ在 消 防 领 域 开展 的 应 用研 究 工 作 及 其 重 大 意 义 。 关键 词 ： 火焰 蔓延 仪 ；热释 放 速 率 ； 缩 尺 度 中图分类号 ： Ｘ ９ １ ３ ． ４ 。 Ｔ Ｋ１ ２ １ 文 献标 志 码 ： Ａ
基金项 目： 公 安 部 天 津 消 防 研究 所 科 研 计 划 项 目 （ ２ ０ １ ２ Ｓ Ｊ —Ｃ一０ ３ ） ｌ ２ ４
程可进行温度测量 ； （ ２ ） 实 验 期 间 可 以 随 时 观 察 到燃 烧 时 发 生 的现 象 ； （ ３ ） 实 验 中 试样 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 。 １ ． ４ 可 开 展 试 验 研 究 分 析 利用 Ｆ Ｐ Ａ 可 以完 成 ３个 独 立 的 试 验 ： 引燃试 验 、 燃 烧 试 验 和火 焰 蔓 延 试 验 。表 １为 ３个 独 立 试 验 主 要 测 试 的参 数 及 其 实 际应 用 意 义 。
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文章编号 ： １ ０ ０ ９ —０ ０ ２ ９ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ２ —０ １ ２ ４ —０ ３
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热 电 ’ 偶 、 Ｊ 嵩 Ｌ ｊ 气 ’ 体 取 样 二
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目前 国 际 上 认 可 的 、 最 能 反 映 火 灾 实 际 情 况 的 测 试
ｓ ｃ ａ ｌ ｅ ） 、 中尺 度 （ ｍｉ ｄ ｄ ｌ ｅ —ｓ ｃ ａ ｌ ｅ ） 和小 尺度 （ ｓ ｍａ ｌ ｌ —ｓ ｃ ａ ｌ ｅ ） 。 Ｆ ｉ ｒ ｅ Ｐ ｒ ｏ ｐ ａ ｇ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ａｐ ｐ ａ ｒ ａ ｔ ｕ ｓ （ Ｆ Ｐ Ａ） 属于小尺度量热 仪 ， 在
图 ２
红 外 加 热 器
Ｆ Ｐ Ａ的工作原理为耗氧原理 ， 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
（ １ ３ ． １ ｍＪ ／ ｋ ｇ Ｏ ） 。氧 消 耗 法 具 有 如 下 优 点 ： （ １ ） 实验 全 过
英） 和 一个 功 率 调 节 器组 成 ， 可 以为被测试样 提供 ０ ～６ ５ ｋ Ｗ／ ｍ 的恒 定 辐 射 热 通 量 。 该装置辐射热源 采用 四周水平 分布方 式 （ 见 图 ２所 示） ， 避 免 了 由材 料 燃 烧 产 生 的烟 气 受 到 二 次 辐 射 ， 更 真 实地模拟实际火灾 现场环 境 ， 克 服 了正 上 方 辐 射 热 源 产 生 二 次 辐 射 造 成 辐 射 热 偏 差 的 缺 点 。这 也 是 广 泛 用 于 试 验 研 究 的锥 形 量 热 仪 等 装 置 无 法 做 到 的 。 １ ． ２ 气 体 控 制 系 统 目前 用 于热 释 放 速 率 测 量 的 试 验 装 置 只 能 完 成 正 常 空气环境下 的各 种研 究 ， Ｆ ＰＡ 具 有 独 特 的 配 气 室 ， 可 为