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1.2.2  锥形量热仪的的主要结构

锥形量热仪的基本结构如图 1.3 所示。包括载重台、样品池、点火器、锥形加热器、排 气通道、气体采集器、风机、激光测烟仪和氧分析仪。

图 1.3 锥形量热仪基本结构

1.2.3  锥形量热仪的测量参数和应用

锥形量热仪主要遵循的标准为 ISO5660 和 ASTME1354[2]。可以测量的试样燃烧参数主要 有：①材料的热释放速率（HRR）②质量损失速率（MLR）③样品点燃时间（TTI）④烟生成 速率（SPR）⑤CO、CO2 生成速率⑥有效燃烧热（EHC）⑦比消光面积（SEA: 燃烧过程中某时 刻单位质量试样燃烧产生的烟量，表示试样分解挥发单位质量的可燃物所产生烟的能力）。

而这些在热安全研究中都是常用的和重要的参数，可以用来作为参考数据备用。目前工作研 究者主要使用锥形量热仪来进行以下几方面的研究：阻燃材料性能的研究；材料的水平或垂 直燃烧性能的研究；对真实火灾进行模型化的数据研究[3]。论文网

1.3 本课题主要研究内容和要求

内容：依据锥形量热仪设计一套实验装置，该装置拟用锥形加热器来作用聚合物墙体材 料以研究垂直火的燃烧特性。对引燃时间、质量损失速率、热释速率和各种烟参数进行测量。

设计要求：

（1）加热器在试样表面能够产生均匀稳定的可调热辐射；

（2）试样能够在垂直状态下保持固定且固定设施不会在燃烧过程中对结果产生影响；

（3）添加辅助装置应能够完成各断面的热辐射通量的标定；

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（4）提供完整的设计图，零部件图、装配图，对于电点火装置提供点火能量计算书，提 交整个装置使用说明。

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2 设计方案

2.1 试样的材料选择

本课题针对墙体材料的火灾安全性研究进行垂直引燃试验，为尽量模拟真实火灾环境， 试验中引燃的试样应选择由普遍典型的可燃热塑性墙体材料制成。而聚苯乙烯作为一种典型 的可塑性建筑材料，被广泛应用于墙体结构中，目前有大量学者对其本身性质及其火灾特性 做了较为深入的研究。根据生产工艺的不同，建筑用聚苯乙烯材料可分为膨胀聚苯乙烯和挤 塑聚苯乙烯两种，而因挤塑聚苯乙烯抗压强度好、导热系数低的优点，其应用程度更广。故 在本课题中选择挤塑聚苯乙烯材料来制成标准试样进行垂直引燃，在进行燃烧试验时，燃烧 的试样表面尺寸一般选择为 100mm×100mm，厚度则需根据材料选择，一般建筑型材料试样 厚度不小于 50mm，所以标准试样的尺寸选择为 100mm×100mm×50mm。

2.2 辐射源的设计

当室内发生火灾时，热量主要通过热辐射传播到其他物体表面。火灾在室内充分进行的 话，室内温度可高达 1000℃，辐射到墙壁上的热辐射通量可以达到 150kW/㎡[1]。一般情况下， 室内火灾轰燃时对物体的辐射在 75kW/㎡左右，试验时辐射源给试样的热辐射通量应达到这 个值。本课题拟采用锥形加热器作为辐射源，在试验时，锥形加热器提供的热辐射通量设定 为 75kW/㎡。

本课题要求辐射源在试样辐射面垂直方向上产生均匀的热辐射，故加热器应与试样辐射 面平行放置，其中试样的中心正对加热器中心线。为确保试验过程中试样的辐射加热行为主 要由加热器的热辐射提供，同时考虑到样品辐射表面与加热器之间的安全距离，选择试样与 竖直放置的锥形加热器的底板的距离为 25mm。除此之外，为确保辐射源产生的热辐射能在 试样表面均匀分布，加热器底板上的孔面积应大于标准试样辐射面面积，如此可以减少由于 边界的存在而导致在试样辐射面中心和边界受到的热辐射不均匀。标准试样的面积尺寸为 100mm×100mm，故选择底板孔的半径尺寸为 75mm。