錐形量熱儀的主要工作原理是耗氧原理,當樣品件在錐形電加熱器的熱輻射下燃燒時,火焰就會消耗掉空氣中一定濃度的氧氣,并釋放出一定的燃燒熱值。通過大量的實驗測試和計算研究認為,絕大多數(shù)所測材料的耗氧燃燒熱值接近13.1MJ/kg這一平均值,偏差約為5%。
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錐形量熱法就是基于此點,根據(jù)材料在燃燒時消耗氧的量計算、測量在燃燒過程中的熱釋放速率、質(zhì)量損失速率等參數(shù),用以分析判斷材料的燃燒性能。
測試條件
1. 樣品件的準備
錐形量熱法測試的樣品件,應(yīng)該是外形完整、料質(zhì)均勻,尺寸為100mm×100mm的正方形,厚度在3~20mm,常用的厚度為4、10mm。
樣品件可以用模具壓制,也可以用成品的板材切割而成??傊?,不管用那一種方式制作的樣品件,決不能出現(xiàn)厚薄不均、大小氣泡、坑陷缺料、周邊凸凹不齊等現(xiàn)象。尤其是用模具壓制的樣品件,在材料進行混煉或攪拌時,應(yīng)在設(shè)備上多反復幾次,充分保證材料能均勻的混合。這樣壓制出的樣品件材質(zhì)才能保證均勻,在燃燒測試時效果穩(wěn)定,數(shù)據(jù)的重復性較好。
通常情況下,要測試的樣品件應(yīng)該選擇相同的厚度進行測試比較。每種要測試的樣品件最好準備2件以上。
樣品件在測試前,要用鋁箔將其5個側(cè)面包好,防止燃燒時的過多流滴和測試不準確。外露出的一個大平面,用于標記編號,接受輻射熱,觀察測試現(xiàn)象。
2. 樣品燃燒盒
樣品燃燒盒由耐熱不銹鋼材料制成,是測試樣品件的重要部件,其外形和尺寸都有明確的規(guī)定和要求,屬于隨機附件。樣品燃燒盒由盒蓋、盒體、墊襯層組成。
樣品燃燒盒
1-盒蓋,2-被測樣品,3-墊襯層,4-盒體
在樣品件燃燒測試前,應(yīng)該先把樣品燃燒盒里外清理干凈,不能有任何雜物粘附在盒蓋、盒體上。如果有粘附物在樣品燃燒盒上,在燃燒測試樣品件時,就會出現(xiàn)無規(guī)律的熔化、脫落,從而影響到采集數(shù)據(jù)的真實性和質(zhì)量損失等,造成實驗結(jié)果的不準確。
樣品燃燒盒內(nèi)的襯墊層也很重要,其主要是起到隔熱和調(diào)節(jié)樣品件放置高度的作用。墊襯層與測試樣品疊放后的高度,應(yīng)為盒蓋頂部內(nèi)側(cè)下表面相同,否則,就應(yīng)該調(diào)整墊襯層的高度。
3. 過濾材料
錐形量熱法在燃燒測試時,過濾器的材料對樣品氣的采集質(zhì)量和數(shù)據(jù)準確性非常重要,直接影響到實驗結(jié)果的成功與失敗。因此,對于過濾材料的質(zhì)量選擇和及時更換要有足夠重視,尤其是在樣品件燃燒測試前,必須充分地準備好。防止在測試過程由于出現(xiàn)過濾效果不好,氣流不暢,管路堵塞現(xiàn)象,而導致的測試失敗。
4. 核定距離
要測試的樣品件與錐形加熱器之間的距離規(guī)定為25mm。初始測試樣品件時,燃燒盒放置在燃燒架上,核定一下錐形加熱器的底面(打開防護板時),至樣品件外露的表面之間的距離,應(yīng)該保證在25mm,如果距離不對,應(yīng)及時進行調(diào)節(jié)。在稱重傳感器上的立桿處,有一凸出的調(diào)節(jié)螺釘,松開螺釘后上下移動滑套即可調(diào)節(jié)距離。
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5. 測試標定
錐形量熱儀在燃燒測試前,必須進行標定工作。標定的項目有質(zhì)量標定、氧分析儀標定、輻射功率標定、激光測煙標定以及測熱系數(shù)C值標定。上述參數(shù)只有經(jīng)過標定后,才能使計算機對樣品件燃燒測試時,采集的數(shù)據(jù)進行有效的運算處理。標定參數(shù)必須符合要求,達到儀器的精度范圍,才能得到較好的標定數(shù)據(jù),順利地進行實驗測試。