锥形量热仪的辐射热通量和尺度

点火后,锥形量热仪代表了一个明确定义的燃烧条件,由外部强制辐射,这是发展中火灾场景的典型情况。特征概述如下。

承受的热通量

辐射热通量可以在 q˙ext = 0 和 100 kW m-2 之间变化,提供了一些火灾场景的范围,尽管 35 或 50 kW m-2 使用最广泛,对应于发展中的火灾中发现的热通量。较高的辐照水平可提供更好的再现性、更清晰的点火定义和更短的测量时间,但对应于更充分发展的火灾。通常,较小的辐照水平更好地对应于防火目标,特别是对于阻燃聚合物。因此,不同的考虑决定了热通量的选择。使用 25、35、50 和 70 kW m-2 等一系列外部热通量可以提供有关不同火灾场景性能的额外信息。举例玻璃增强 PA-66 的 HRR 和总热释放 (THR) 的典型变化如下图所示。

然而,来自锥形加热器的辐射并不完全决定锥形量热仪中火灾场景的热通量分量,因为来自样品表面的再辐射和来自火焰的热通量也是相同的数量级。

因此,锥形量热仪运行期间的有效热通量是外部热通量和材料响应的综合结果。如下以图解方式说明了无限厚的非炭化样品的理想燃烧情况。

锥形量热仪测试期间的有效热通量和表面温度,基于无限厚的非炭化材料的理想燃烧

尺度范围

锥形量热仪使用厚度为 50 毫米或更小的 100 毫米 × 100 毫米方形样品,因此被描述为小规模或实验室规模的火灾测试。其长度尺度对应于用于表征点火场景中性能的典型可燃性测试的上限。使用 35 kW m-2 施加的热通量,它旨在在非常小的长度范围内复制发展火灾的性能。锥形量热法的关键特征之一是可以从小样本中获得对材料发展中燃烧行为的合理洞察,从而减少开发时间和成本。尽管这是锥形量热仪的一个显着优势,但它并非没有一些重要的限制。例如,锥形量热仪中没有真正的火焰传播,燃烧是一维的(火焰前锋仅在深度方向穿透样品)。这个尺寸,即厚度,可以在锥形量热仪中改变,并且对结果有显着影响。


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