原料和产品热和可见烟释放率的标准试验方法

 

范围

1.1 这个试验方法规定了测定产品和可见烟(见标注1)或组件置于不同程度的辐射热下的热和可见烟释放率。

标注1—可见烟的描述是就燃烧产物在试验过程中释放的昏暗的投射光而言的。

1.2这个点火试验响应法使用一个由一系列四个一组的电阻元件的辐射源来评估通过一个热测法,热电堆释放的热量。

1.3 这个试验方法是为检测一个样品在有或着没有先导控制下的热辐射量所提供的。先导控制的发火装置产生于撞击样品直接产生的火焰(先导控制的,燃点)或产生于用先导控制点燃的高温分解样品形成的气体。

1.4 热和烟的释放量是从样品注入控制接触室时开始测量的。测量在燃烧过程中继续进行(在点火的情况下表面火焰逐步参与),这个时候试验结束。

1.5 这个试验适用于暴露平整材料,产品或装置于持续的、强制的外部加热不稳定幅度为0—80KW/m2的环境下。

1.6 这个试验是为研究和发展而不是基本的等级评定、调整和代码目的而准备的。

1.7这个试验方法中描述的仪器已经在两个构造中使用过。构造A是一个被联邦航空行政机构用于评估飞行器使用材料的,外部温度在35 KW/m2的不稳定状态(DOT/FAA/CT-89/15),而构造B在不同入射热流下适用于研究和房展的目的。

1.8 这个试验不提供在燃烧条件下的关于燃烧性能的信息除了在这个试验中那些详细描述的条件。在1.8.1-1.8.5中可知这个试验的一些限制。

1.8.1 热和烟释放率取决于许多因素,包括表面焦炭的信息,粘着的灰的信息,样品厚度和安装方法。

1.8.2 热释放值是特定的样品尺寸(暴露部分)试验的一个功能。对于一些产品的不同暴露表面的试验结果不是直接可调比例的。

1.8.3 这个试验方法仅限于特定尺寸的原料、产品或装置。如果要检测产品,被检测的样品应能代替产品的实际应用。这个试验仅限于暴露一个表面,暴露面的选择是垂直和水平面朝上。

1.8.4 在样品很高热释放率的情况下,很有可能火焰在堆上面被观察到使得试验无效。

1.8.5 没有确定水平向和垂直向的样品之间热释放率值的普遍联系。在垂直方向会熔化和滴落的样品应被水平地试验。

1.9 在仲裁决定时使用SI单位制,见IEEE/ASTM SI-10.

1.10 产品和原料的火试验是必然有危险的且在实施这些试验的时候应充分确保人员和财产安全。燃火试验包括危险物料、操作和装置。见章节6.

1.11 这个试验是用于测量和描述在热和火焰控制条件下原料、产品和装置的反应,但并不兼容原料、产品或装置在实际燃火条件下火灾或起火原因评定的所有必须因素。

1.12 这个标准不是意图标出所有安全考虑,如果有也是和使用有关的。这个标准使用者在使用前有责任区确认适当的安全和健康常规并且确定调整限制的实用性。

2 参考文献

2.1 ASTM标准

D618实验2前对塑料预处理常规

E176烧火标准3的术语

E380国际单位制使用的常规(SI)(现代公制)3

E1354使用氧消耗热量计3的原料和产品的热和可见烟释放率的试验方法。

2.2 ISO标准

ISO/IEC指导52—燃烧术语和定义4的词汇表

2.3 联邦航天行政机构标准:

航空器材料的燃烧试验手册,DOT/FAA/CT-89/15,FAA技术中心,1990年9月

3 术语

3.1定义—在这这个试验中使用的涉及到E176和ISO/IEC指导52中的术语的定义。如果有争议,在E176中的定义应有说服力。

3.2这个标准的特定术语定义:

3.2.1 连续的,涉及到数据采集,形容词—在间隔≤5秒下实施的数据采集。

3.2.2暴露面,名词—样品接受入射热的表面。

3.2.3闪光,名词—火焰在样品表面或之上存在≤4秒

3.2.4气相发火装置,名词—高温分解产品通过引燃火焰或其他引火源不是直接撞击或比如通过再放射显著影响高温表面留下一个高温表面的燃烧。

3.2.5 方向,名词—在试验过程中垂直或水平面朝上的样品暴露面。

3.2.6烟单位—烟颗粒在一立方米的空气中的浓度降低光通过1-m的通道到10%。烟=标准公制光学的动力排放。

3.2.7 持续燃烧,名词—火焰在样品表面的大部分或之上存在≥4秒。

3.2.8点火时间,名词—从开始试验到火焰在样品大部分表面存在至少4秒的时间。

3.2.9持续火焰的时间,名词—燃烧时间。

4. 试验方法总结

4.1 被检测的样品注射到一个有定量空气流动通过的环境室内。样品的暴露部分是由通过调整在样品上的辐射热源来产生想得到的总热度的变化值来决定的。暴露部分包括:水平或垂直方向;无先导控制和先导控制发火装置的演变气体,或者表面的燃火点。室内温度和释放气体的视觉浓度是被监测的,并根据这个数据来计算热和可见烟(见14.2.1)的释放率。

5. 意义和使用

5.1 这个试验方法提供对于材料样品在特定的火暴露下就热和可见烟的释放率的性能的描述。通过将试验样品暴露在一系列的一定范围的热流量的条件下的热流量暴露变化来确定材料和产品性能上的变化时可能的。

5.2 当样品暴露在特定的环境条件和进行试验的步骤时特定的试验得到的数据描述了样品的热和烟释放率。

5.3 当使用先导控制的燃点(碰撞)时样品的整个暴露表面在逐步参与阶段是不燃烧的。在逐步表面参与的过程中,热和烟的释放率是原暴露表面的1平方公尺而不是燃烧表面的1平方公尺。

5.4 原暴露表面的每平方公尺的热和烟释放率都被计算的。如果一个样品发生膨胀、下陷或松弛、分层或是变形以至于暴露表面发生变化,释放率的计算应符合原有表面而不是新表面。

5.5 热释放值取决于点火的方式。气体燃烧当在样品表面出现迅速的或立即的火焰时通常释放率在体积上是不变的。然而,先导控制的点燃烧允许在外部温度变化值从0到气相燃烧所需要满足的温度通常是超过20KW/m2的情况下得到释放率信息。;两种先导控制的燃烧之间没有确定有相互关联。

5.6 释放率取决于许多因素,有些因素是不可控制的。样品有可能产生表面焦炭、一层粘着灰、混合物或层压而不具备稳定的释放率。未暴露面在试验过程中能改变温度的热薄样品不能达到一个稳定的释放率。因此,一个给定样品的释放率比如可以取决于使用的材料,材料厚度和安装方法。

5.7 热释放值是对于特定试验的样品尺寸(暴露部分)决定的。对于一些产品的不同的暴露面结果是不能直接测量的。

5.8这方法仅限于符合7.1的样品尺寸和有可能获得一个可以代替产品在实际应用中的样品的产品。这个试验仅限于一个面的暴露;这里提供两个暴露方向的选择:垂直或水平。如果一个热释放率为8KW相当于355KW/m2(对于150×150mm的垂直样品)或533KW/m2(对于100×150mm的水平样品),如果超过以上数据,那么在堆上面发生燃烧是危险的。

5.9 从水平和垂直方向的样品得到的释放值之间没有确定的普遍联系。对于测试最终用途的材料的样品试验。为了提供额外的信息,对在垂直方向会熔化和滴落的样品进行水平试验。

5.10 释放率的测量通过改变产品得到在燃烧试验中的特定变化的数量上的计算来提供产品研发的有用信息。

5.11 这个试验方法在暴露方法和步骤计算上都不同于在试验方法E1354中使用的技术,圆柱体热量计,它是使用被切去顶端的圆柱体作为辐射源通过氧消耗热量测定来评估热释放量的。

6.操作安全

6.1 试验步骤包括高温度和燃烧过程。因此,有可能会导致眼部受伤、烧伤、外部物体或衣服点燃和烟或燃烧产物的吸入,除非采取预防措施。为避免有毒燃烧产物泄露到周围环境,在试验结束后排泄实验室的试验残留物到一个有充分空间的排气系统是明智的。操作者应使用厚手套、安全火钳或其他适当的保护措施来把样品从支架上移除。定期检查通风是否适当运行。应注意在运行过程中不要碰到火星点火器,如果使用,就必然会有潜在的可能性。仪器的排气系统在试验前应被检测是否能够正确操作并且放入一个有充分容量的建筑排气系统。必须考虑到当用X射线照射是烫的熔化物质或一些样品上锋利碎片的突然喷出的可能性。

7.样品准备

7.1 垂直安装样品的标准尺寸是150±2mm×150±2mm(6.0±0.06in.×6.0±0.06in.)暴露表面的厚度多达100mm(4.0in.)。水平安装样品的标准尺寸为100±2mm×150±2mm(6.0±0.06in.×6.0±0.06in.)暴露面厚度达到45mm(1.75in.)。用同样的方法安装薄样品,比如墙或楼面料。例如,测验一个粘贴在一块石膏墙板上的墙面材料并且那块石膏墙板用同样的黏合剂粘贴于石膏墙板的一部分。装置的样品应被考虑试验。应用需要厚度大于45mm(1.75in.)应在45mm(1.75in.)厚度下测量。

7.2 调节—在试验前在23±3℃(70±5℉)且相对湿度50±5%的环境下处理至少24小时,或者如果合适的话根据实践D618的第二个步骤进行处理。

7.3 安装—在试验中只将样品的一个面暴露。在五个侧面,样品有一个厚度几何学。一层0.025mm(0.001in.)的铝箔应将不光亮的一面对向样品表面紧紧包裹在不暴露的侧面上。对于暴露面不是平面的产品,在报告结果时描述安装和暴露表面积的计算。

7.4 样品熟悉情况—各种各异性能的样品(意思是他们在不同的方向拥有不同的性能,比如在机器方向或横向的挤出,包裹和充满编制织物),样品应在能给出最高结果的方向进行试验。如果在试验前不知道方向,那么至少3个一组的两套样品应被准备和试验,一套指向一个方向另外一套指向另外一个方向。

8.释放率仪器—结构A

8.1如图1和2所示的仪器应被用来测定热释放率。所有仪器的外表面除了控制箱都应用25±1mm(1±0.04in.)厚的,低浓度,高温度的玻璃纤维绝热板做成的。门必须带密封垫以在以使样品控制室密封,样品插入杆可以通过此门。。

8.2 热电堆—空气进入和离开试验箱的温差应用热电堆(5个热、5个冷的24尺度的镍洛合金耦合器联结点)进行监测。由热电偶结形成的圈的直径应为1.3±0.3mm(0.050±0.010in.)。冷联结点应置于空气分配板下的盘里(见8.4)。热联结点应置于烟筒顶部下10±1mm(0.38±0.04in.)的位置。一个热联结点应置于烟筒横截面的中心,其他四个热联结点应置于烟筒的对角线上离中心热电偶30±1mm(1.18±0.04in.)的位置。

8.3 辐射热源—一个辐射热源使用四个LL类型的硅碳元件,508±3mm(20±1in.)×16±1mm(0.63±0.04in.),标称电阻为1.4Ω正如图1-3所示,产生热流量高达80KW/m2.硅碳元件应通过插在0.9±0.1mm(0.03±0.004in.)厚的陶瓷纤维板或硅酸钙上的直径16±1mm(0.63±0.04in.)的孔安装在不锈钢配电箱内。衬垫和不锈钢盖板上的孔的位置应如图3所示。一个由1.07±0.05mm厚不锈钢板构成的切去顶端的菱形面板应在垂直样品区域提供均匀的热通量密度。应提供一个可以产生12.5KVA的可调整电源。样品表面的热通量密度当设定在35KW/m2的时候,在应均匀在5%以内,并且应定期和在每次更换发热元件后检查。应用热量计在样品表面中心和四测量热通量密度是否均匀。

 

8.4 空气分配系统。进入仪器的气体温度应控制在21到24℃(70到75℉)且应用孔板流量计将速度调节为0.04±0.01m3/s(85±20ft3/min)。孔板流量计应包括一个位于直径为38±1mm(1.50±0.04in.)的圆管里的方边形锐孔圆板(厚为0.5±0.1mm(0.020±0.004in.)),两个压力测量点分别在孔板的上方38±1mm、以下20±1mm,并且连接在一个水银压力计上。进口管的直径应保持在38±1mm(1.50±0.04in.)(图1)。

8.4.1 进入试验箱的空气应被一块安装在试验箱底部的厚度为63±2mm(0.25±0.04in.)铝板分配,铝板上带有8个4号钻孔的距离在102±2mm(4±0.08in.)中心区域的侧面51±1mm。第二块板有120个均匀分布的28号钻孔安装在铝板的上面。

8.4.2供气多支管在锥形部分底部,应具有48个均匀分布在距离多支管内缘10±1mm(0.38±0.04in.)的26号钻孔,导致在仪器内形成约3股变1股的空气流。(图1)。

8.5 排气烟囱。一个由不锈钢建造的横截面为133±1mm×70±1mm(5.25±0.04in.×2.75±0.04in.),长为254±1mm(10±0.04in.)排气烟囱应安装在锥形部分的出口(见图1和2)。一块面积为25±1mm×76±1mm(1±0.04×3±0.04in.)厚为0.50±0.05mm(0.018±0.002in.)的不锈钢板应放在烟囱内部中心,与空气流垂直且在烟囱底部以上76±1mm(3±0.04in.)的位置。

8.6 如图4所示样品夹应用厚度为0.43±0.05mm(0.017±0.002in.)的不锈钢板制成,.样品夹应用如图4所示的支架固定在插入杆上,.每一个样品夹都应配有一个V形弹簧压板。弹簧压板的位置应该可以通过把固定杆插入样品框架上不同的孔而改变以适应不同厚度的样品。每个支架应有两根金属丝附在支架的前面来固定样品夹里的样品表面。

8.6.1 滴盘。如图4所示滴盘应用厚度为0.43±0.05mm(0.017±0.002in.)的不锈钢板做成并且用图4所示的凸缘(法兰)固定在样品夹上。用铝箔铺在滴盘上以便试验后容易清洁。

标注2—需要滴盘是为了防止熔化的样品滴入低位燃烧器。

8.7 热量计—在实验开始时,应使用水冷式、总热通量密度、箔型Gardon热量计测量样品表面中心的总热通量密度。当放置好要去测量热通密度时,测量仪表的敏感表面应与支承装置表面齐平,这样通过这个支架加热的空气不与仪表的敏感表面接触。

8.8 燃烧器—燃烧器应放在样品的底部和顶部。燃烧器应用外径为6±1mm(0.25±0.04in.)壁厚0.8±0.1mm(0.03±0.004in.)的不锈钢管建成。

8.8.1 低位燃烧器—低位燃烧器的位置如图1所示。低位燃烧器中心线应该垂直于样品表面有一个样品低处暴露边缘以上5±1mm(0.19±0.04in.)的,且燃烧器尾端离样品表面10±1mm(0.38±0.04in.)。应使用包括120±10cm3/min(0.0040±0.0003ft3/min)(在标准温度和压力下)的甲烷(至少99%纯度)和空气的混合气,并调整到产生火焰的内层直径与火焰直径几乎相同长度。

8.8.2 点火器—应安装点火器的来确保低位燃烧器继续燃烧。低位燃烧器熄灭超过3秒的试验都是无效的。一个符合要求的电路图草图如图5所示.

8.8.3 高位燃烧器—高位燃烧器应在试验样品的上面产生火焰以点燃燃烧气体。高位燃烧器上的任何火焰熄灭时间超过3秒的试验都被视为无效试验。高位燃烧器应用外径为6±1mm(0.25±0.04in.)厚度为0.8±0.1mm(0.03±0.004in.)的不锈钢管制成。在窗口框架的上面10±1mm(0.38±0.04in.)孔钻。燃烧管用一个安装在试验箱外、观察窗上方的可调节的Z形支架支撑并调节。燃烧管应安装在样品夹上部前沿19±1mm(0.75±0.04in.)之上和19±1mm(0.75±0.04in.)之后的位置,这样孔就直接水平朝向辐射热源。管的一端应用银焊接塞或同质物封住。

8.8.4 标准三孔燃烧器—标准三孔高位燃烧器应用外径为6±1mm(0.25±0.04in.)长360±10mm(14±0.4in.)的管制成。三个40号直径为2.5±0.1mm(0.098±0.004in.)的钻孔,每个孔的辐射方向都相同,应向管内钻孔。每个孔之间的距离为60±1mm(2.4±0.04in.),第一个孔的位置在离封闭端5±1mm(0.19±0.04in.)的地方,如图6所示。燃烧器应位于样品架之上,这样使得中间孔位于与样品暴露面垂直的平面并穿过样品的垂直中心线。燃烧器的燃料应使用至少99%纯度的甲烷。调节燃气流量以产生长度为25mm(1in.)向上微微弯曲高于燃烧管的火焰。

8.8.5 可选择的十四孔燃烧器—可选择的燃烧器应符合以下要求:这个燃烧器在绝大部分情况下可以重新点燃在试验过程中火焰熄灭的火焰。在长度为400±10mm(15.8±0.4in.)标称的7mm(0.25in.)管上应钻十四个辐射方向相同59号钻孔。每个孔之间的距离为13±1mm(0.5±0.04in.)且第一个孔位于离封闭端13±1mm(0.5±0.04in.)的位置,如图7所示。燃烧器应位于样品架的上面这样使得孔也位于样品架的上面,如图7所示。供给燃烧器的燃料应至少为99%纯度的甲烷与空气(体积相等)混合。燃气总流量应被调整到能产生长度为25mm(1in.)的火焰。当煤气/空气的比率和燃料流量调节适当后,大约6mm(0.25in.)长度的火焰呈黄色。

9. 设备校准—构造A

9.1 校准燃烧器—应提供如图8所示的校准燃烧器,带有气密性连接,安装在引燃管末端上方。

9.2 校准气体—应使用纯度至少为99%的甲烷。

9.3 湿度试验计—应提供一个精确到0.2L/min(0.007ft3/min)的湿度试验计来测量校准燃烧器的气体流速。在使用前,湿度试验计应注入蒸馏水到内部顶端。

9.4 校准气体多支管:

9.4.1 多支管应在湿度试验计的上流来控制校准气流。多支管应有4个气孔,被预先设置的大约为1,4,6和8L/min(0.035,0.140,0.210和0.280ft3/min) (不应有水汽存在)校准流量(用一个精确到1秒的秒表测量)指示气流的针形阀控制,流量通过湿度试验计的旋转速率表示。从应通过纽扣形开/关阀控制四个气孔的输出功率,并且气流垂直进入单线管路使得进入校准燃烧器的校准气体流量可以设置为1,4,6和8L/min(0.035,0.140,0.210和0.280ft3/min)中的任意一个。

9.4.2每个流量的实际校准值F都应精确到0.2L/min(0.007ft3/mm),并且这些校准值用于放热率的校准计算。

9.5校准步骤

9.5.1 如图8所示用校准燃烧器替换低位燃烧器。

9.5.2 安装湿度试验计。确保湿度试验计处于水平并且装有蒸馏水。水温和压力是基于湿度试验计的内部温度。

9.5.3 打开空气分配系统。

9.5.4 打开辐射热源并且确保热通量密度为35.0±0.5KW/m2.

9.5.5 用校准气体多支管来设定注入校准燃烧器的起点流量为1L/min,并且点燃燃烧器。测量热电堆起点电压。

9.5.6 在记录9.5.7中的热电堆输出功率之前立即设置甲烷流量为8L/min。不要记录这一步骤的热电堆输出功率为校准的一部分。

9.5.7 增加燃烧器的气体流量到一个高流量然后减少到起点流量。在每个流量下燃烧2mm后,观察热电堆输出功率(毫伏特)十秒并且记录平均读数并减少流量到-1L/min。增加和减少甲烷流量的先后顺序如下:1-4-1-6-8-1-6-1-4 L/min(0.035-0.140-0.035-0.210-0.035-0.280-0.035-0.210-0.0350.140ft3/min).

9.6 根据以下公式计算每一个增加的流量(1-4 ,1-6, 1-8,1-4 ,1-6,L/min)的校准因数:

                   

 

其中:

F是校准气体的校准增量,L/min(4,6或8中的任意一个)。

F0是甲烷的校准起点流量,L/min(大约1L/min),

P是周围大气压力,mmHg

Py是湿度试验计水温的水蒸气压力,mmHg,

Ta是外界环境温度,K,

V1是高流量的热电堆电压,mV,

V0是起点流量的热电堆电压,mV,

注释3—上述方程里使用的常量从以下得到:

25.31=(在STP下甲烷的热含量,31.176Btu/L)×(0.0176-kW-min/Btu转换因素)/(样品面积,0.023213m2)。

9.7 求五个结果的平均值和计算相对标准偏差比。如果相对标准偏差百分比大于5%,则重新测量。如果小于5%,使用其平均数作为校准因素。

10. 实验步骤和计算—构造A

10.1 通过调节穿过孔板的压力差为200mm(7.87in.)汞柱设置气流。

10.2 设置电源至硅碳棒在待测样品前表面中心产生辐射通量密度为35.0±0.5KW/m2.

10.3 点燃引燃火焰并且检查他们的位置时候如10.8所述。如果有使用点火器就启动点火器。

10.4 把样品放在控制箱内,辐射屏蔽门关闭。关牢密封外门,启动记录装置。使样品在保持室内待60±10秒。

10.5 在样品插入前最后20秒保持时间内每秒至少记录一次热电堆毫伏特输出功率--并且记录平均值作为起点热电堆读数(毫伏特)。

10.6 在记录起点读数后在≤3秒的时间内打开防辐射门,把样品插入到燃烧室内并关上防辐射门。在试验过程中每秒至少记录一次热电堆毫伏特输出功率。

10.7 在试验已经进行5分钟后,结束试验并移除样品。

10.8 在任何试验中低位燃烧器在任何时候熄灭超过3秒的或在至少高位燃烧器有一个火焰在任何熄灭超过3秒的试验数据都应被舍弃。

10.9 在任何时间点根据热电堆输出电压的读数V来计算热释放率,根据以下方程计算热释放率:

RHRkh .(VV0)                              (2)

方程中khV0分别是校准因数和热电堆起点毫伏特读数。

10.10测定并记录5分钟内的最大热放率。

10.11 通过对最初2min的热释放率-时间曲线积分来计算和记录试验最初2min后的总热释放。

10.12 在每一个样品试验后清洁热电堆热接点以去除烟灰。不要移动热电偶的位置。确保在继续下一个试验前热电偶处于适当的位置。

注释4—一个小的软鬃毛刷刻用来清理热电偶接点。一个模板便于检查热电偶的位置。

11. 释放率仪器—构造B

11.1 在这个试验方法中热释放率仪器(如图9)被用来测定热和烟的释放率。仪器的外表面除了保持室应用25mm厚,低密度,高温度的玻璃纤维绝缘板使外表绝缘。注射试样钻杆导槽穿过一个填密的门形成一个在样品保持室上密封的关闭。

11.2 热电堆—空气进入环境室和离开环境室的温度差由一个5个热的和5个冷的24规格的镍铬合金K型热电偶结的热电堆监测。形成环状物的热电偶结的直径应为1.4±0.3mm(0.050±0.010in.)。冷接点应置于分配盘下的盘子里。热接点应置于烟筒顶部下10mm(0.38in.)的地方。其中一个热接点应置于烟筒横截面的中心,另外四个应置于烟筒离热电堆中心30mm(1.18in.) 的对角线上(见图11.5)。如果这个热电偶被使用的话,11.2.2到11.2.2中所描述的补偿器选项卡就不需要了。

11.2.1 研究构造用的热电堆——二者择一地,空气进入环境室和离开环境室的温度差由一个3个热的和3个冷的24规格的镍铬合金K型热电偶结的热电堆监测。热接点水平均等的排列在排气烟囱的顶部。两个热接头位于和对角线中心距25mm的相对的地方,第三个热接点位于烟囱顶下14mm的烟囱横截面的中心。冷接点位于在下空气分配板下面的板上(见图11.5)。如果使用这个热电堆的话,则要使用在11.2.2到11.2.5中推荐的热惯性补偿器。

11.2.2热惯性补偿器——补偿器选项卡是由一块厚0.55mm,面积10×20mm的不锈钢板做成的。如图10所示一个长800mmK型24规格的镍铬合金热电偶结玻璃绝缘双热电偶线应焊接或银焊接到选项卡上,且金属丝向后弯曲以便金属表面的冲洗。

11.2.3 如图11所示补偿器选项卡应用一个长12mm的6/32的圆头机械螺丝刀安装在排气烟囱上。安装一个小洗涤器(内直径大约为4.5mm,外直径大约为9mm)在圆头机械螺丝刀和补偿器选项卡之间以便对矩形波输入做出最好的反应。一个或两个洗涤器就足够了。矩形波尖端可以通过改变从热电堆和补偿器热电偶到记录器的输出功率来增加。通过调整如图12所示的热电堆分压器的1-K可变电阻器(R1)来改变比率。在调整补偿器时尽可能的是R1保持最小。应在热释放率为7.0±0.5KW的校准时调整补偿器(如图12.1)。

11.2.4 调整洗涤器和可变电阻器以便在在8到10秒内获得90%的最大规模反应。如图13(a)所示不能出现涨溢。如果添加的洗涤器不够或R1太小了,输出和矩形波输入就会看起来如图13(b)所示。如果添加的洗涤器太多或R1太大,输出就会像图13(a)所示。

11.2.5 减去从热电偶补偿器的输出。图12中在带点圆圈上安装的联结点通过带电绝缘联结点保持恒温并且把他们放在传输空气到多支管的管子上,然后用热绝缘材料覆盖。

11.3 烟雾监视器——图14所示的光度计测量穿透离开仪器的气体的光的百分比。根据12.图15中所示的光电池和电路应被使用和校准。光源应该是在推荐电流1.0A运行下的82号小型白炽灯产生的。

11.3.1 烟雾监视仪器的中心线应在排气烟囱之上25mm且中心线与开口长度平行的位置安装。视觉系统的两部分之间应由130mm的间距。持续的恒温空气流,大约0.004m3/min,应保持在空气线上以防止烟雾进入烟雾监视器。

11.4 辐射源——一个辐射热源用四个金刚砂元件,LL型,20×20×5/8,标称电阻1.5∩(如图16和17所示)来产生高达100KW/m2的流量。金刚砂元件通过插入厚0.8mm的陶瓷纤维或石棉板上15.9mm的孔安装在不锈钢配电箱上。垫子和不锈钢盖板上的孔的位置如图17所示。24规格的不锈钢棱形面具被用来在150×150mm的垂直样品之上产生均衡的热通量。需要一个调节量幅度为0—270V10,电源为16.5KVA的电源。

11.5 空气分配系统——进入环境室的空气被安装在环境室底座上带有8个4号钻孔(离边距离51mm在102mm的中心)的厚为6.3mm的铝盘上。有120个均匀分布的28号钻孔的第二块18规格钢板安装在铝板之上150mm的位置。需要很好调节的空气供给。

11.5.1 在有48个均匀分布的26号钻孔且离多支管内边10mm的金字塔形部分的空气供应,当控制速度在0.04m3/S到达仪器的总空气流量时在金字塔形部分之间的空气流量为0.03m3/S,穿过环境室的空气流量为0.01m3/S.

11.6 排气烟囱——一个由28规格的不锈钢焊接的横截面积为133×70mm长为254mm的排气烟囱安装在金字塔形部分的出口。一个面积为25×76mm的31规格不锈钢板位于烟囱里面的中心,与空气流垂直,且在烟囱底部75mm之上。

11.7 样品固定器——垂直样品固定器应使用图18所示的立式支座依附于注入杆上。应提供两个不同型号的样品固定器,一个用于图19所示的垂直定向试验的面积150×150mm的样品,另外一个是用于图20所示的水平定向的试验的面积为110×150mm的样品。每个固定器都有一个V形的弹簧压板和一块密度为320±80Kg/m3且导热性为0.08±0.01W/m.K厚度为12.7mm的刚性绝缘垫板。弹簧压板的位置可以通过将一根容纳杆插入样品上不同的孔来改变以便容纳不同厚度的样品。

11.7.1 样品未暴露表面应用两块厚度为0.025mm的铝箔覆盖使得侧面和背面密封。这个箔应拿出并超出固定器的水平边缘来形成一个高8±3mm的挡板来阻挡立即到达侧面的辐射热(见图20)。

11.7.2 支持样品的盘子或板子不能安装在固定器里面(见图11.7)或者在一个不受控制的条件下试验应被构建以便固定器的重量减少到降低支持结构的热容量。用于熔化铝箔蒸发皿的水平样品和热的薄样品应安装在11.7中描述的刚性绝缘板上或由11.7中描述的刚性绝缘板支持。

11.7.3 将在垂直样品固定器上的可调节辐射屏蔽(用于覆盖开着的门当辐射门处于敞开状态或样品插入放入时候)调节至离环境室入口100mm处得样品表面。

11.7.4 水平飞射反射器的框架如图21所示,在燃烧位置时的水平装配如图22所示。

11.8 水平安装的样品的辐射反射器——在每次试验前都要用一块面积为320×225mm厚度为0.025mm的铝箔以光滑面对着面板放在尺座上。箔应在所有边的边缘有25mm的重叠。

11.9 辐射计——总通量计(热量计)应用来测量水平和垂直样品的表面位于实验起点的时候的总热通量。总通量计应备有180°角的观察角并且用来入射流的校准。在布置位置来测量流量的时候,垂直样品的流量计的感应面应该超过任何固体的支撑装置,因此,用这个支撑加热的空气不与流量计的感应面接触。

11.10 低处长明灯——引燃火焰管应具有一个外直径为11.3mm,壁厚为0.8mm的不锈钢管形材料。染料应该是甲烷或天燃气体拥有90%或更多的甲烷。甲烷空气的混合物,120cm3/min的煤气和850cm3/min的空气是用于注入到低处长明灯燃烧器的。在11.11.3中描述的印染火焰中没有空气。

11.11 引燃火焰位置——

除了先导控制的的和无先导控制的运行模式,一个样品呢的先导引火装置可以通过将引燃火焰放在相对于样品表面不同的位置来完成,这样火焰就可以或不能撞击到样品表面。位置的选择取决于试验中模仿的引火装置的性质。在所有的先导引燃装置中,低处引燃火焰的尺寸都应符合11.10. 先导位置在11.11.1到11.11.3有详细说明。在样品的高温分解率可以保持的可燃气体阶段下的热通量的情况下当需要释放率信息时要求有碰撞火焰作用下的引燃装置。在热通量超过在样品表面产生可燃气体混合物的时候,需要使用先导控制的,引燃装置或气相依然装置中的任何一个。在气相引燃装置中下,表面参与情况通常是很快的,可以消除释放率曲线的逐步参与阶段。如果表面参与的比率测得在给定的流量,则应使用先导引火装置。

11.11.1 先导引火装置——有撞击火焰的垂直样品——长明灯管的末端的通常位置在离样品垂直暴露面的10mm远处并与之垂直。燃烧管的输出口的中心线应该横切样品的垂直中心线,在样品底边上5mm处。一个上部的,不是撞击引火的长明灯需要使用。燃烧器和他们的位置在11.11.3中有详细描述。

11.11.2 先导控制引燃装置——撞击火焰下的水平样品——长明灯管的末端的通常位置在离样品水平暴露面的10mm远处并与之垂直。燃烧管的输出口的中心线应该横切样品的中心。

11.11.3 先导引火装置——没有撞击火焰的垂直样品——长明灯应是一个外直径长度为6.3mm,壁厚0.8mm,长360mm的不锈钢管。管的一端应封闭,3个40号钻孔应相隔60mm的钻在管子上作为煤气口,所有的辐射应在一个方向。第一个孔的位置应在距管子封闭端5mm的地方。管子穿过钻在窗口框架上边缘之上10mm的6.6mm的钻孔插入环境室。管子被在环境室外观察窗上的可调节Z形支架支撑并固定。管子位于样品暴露面上部边缘20mm之上和之后的位置。中间孔应在垂直于样品暴露面的垂直板上穿过它的垂直中心线并且指向辐射源。注入燃烧器的可燃性气体应是甲烷或天燃气体(至少是90%的甲烷)。应调节燃料流量至产生长度为25mm的火焰。这个长明灯不能使用风煤气混合物。

12. 设备的校准——构造B

12.1 放热率——如图23所示的燃烧器应用一个气体紧密连接置于引燃火焰管末端之上的位置。注入校准燃烧器的气体应该是通过一个湿度试验计在低流量的情况下准确计算的。校准是在不对辐射源通电的情况下实施的。燃气至少是90%的甲烷并且知道精确的净热值。记录计的输出功率是“调零的”。然后注入到燃烧器的气体流量应被提高到预置值并且允许在在这个稳定的速率下对4.0min间隔的精确计算。气体流量应突然改变到它的初始低流量或者“零”流率并且持续4min。在4分钟后,如果需要的情况下把底线调至到零并且再次增加气体流量到更高的预置值并且允许燃烧4分钟,在这之后气体流量再次回到自己的低流量。重复这个过程直到获得一个不断增加的和始终如一的回到“零”点基线的结果。

12.1.1 用气流低和高设置之间的差乘以自身的净热值来表示热释放率。在达到一个稳态值之后温度记录器上输出量的差就是相当于放热率的输出量。至少要使用3个级别的放热。在校准时放热率应不超过7.75KW且不少于1.5KW。

12.2 烟雾光度计校准——准确知道他们的视觉密度大约值为0.1,0.2,0.4和1.0四个中等密度的过滤器被用来校准烟雾光度计。光度计电路的输出功率被“调零”的,在光路上没有过滤物或烟雾(零吸光率)。然后上面提到的过滤器选择性的放在光路上,最后光路被完全掩盖(0%传播)。产生相对于记录器输出的一小部分传播。在11.3中的光度计,着将不是不条直线光。利用视觉密度=log(100/%T),视觉密度(吸光率)的曲线值相对于记录器的关系确定输出功率。

12.2.1 中性滤光片的视觉密度应在波长580mm下确定。

12.2.2 在视觉密度相对于记录器输出的关系确定后,由于光源的老化或替换,应通过调整50∩,2W的电阻器来补偿来为给定的中性滤光器产生相同的图解。

12.2.3 应调节记录器的敏感性使得在传输率从100%到30%的变化中能够产生全尺寸的图解。

12.3 不稳定状态的一致性——在样品上的不稳定性的一致性应定期的检查并且在每次改变发热元件后也进行检查来确定其是否在可接受限制±5%内。

13. 试验步骤——构造B

13.1 如果使用先导引燃装置,点燃引燃火焰并检查其位置(见11.11)。

13.2 给放射板通电以产生需要的辐射通量。在为试验放置样品中心的表面相同的地方测试不稳定状态。在调整流入设备的空气流量到想要的速率时,将低处引燃火焰移到环境室的边上来测量辐射通量。

13.3 设置流入设备的空气流量为0.04m3/s±0.001(在大气压力下和23℃)。调节在垂直样品支架杆上的阀门,这样当注入环境室的时候样品的暴露面位于进口的100mm处。

注释5——根据(1)一个公称直径设计来产生测液压至少下降200mm的压力下降或根据(2)一个旋转流量计(可变节流孔计)刻度范围为±0.0004m3/s来设置和监测合适的空气流量。

13.4 在试验样品插入前,保持稳定的条件因此辐射通量在10分钟内改变不超过0.5KW/m2。

13.5 把试验样品放在保持室内关闭辐射屏蔽门。关牢不透气的外门,启动记录装置,并且对热电堆的输出和烟粒子探测器进行调零。“零”状态时在样品注入前的存在状态。在注射之前是样品在保持室内停留60±10秒。

13.6 当即将注入样品时,打开辐射门,把样品注入环境室。

13.7 除非立即点燃引火装置,否则由于冷样品支持物得热吸收作用使得在抬高的暴露下产生负热释放。数据获得装置应有能力跟随这些负输出量。执行通过支持物的空转来改正热吸收(见13.10)。

13.8 样品注入是的时间为0.在样品在环境室内的时候的做一个持续的光度计电路和热电堆的输出的记录。

13.9 常规实验持续时间是10分钟。对于样品在10分钟内完全消耗的,结束试验当热和烟粒子停止释放的时候。

13.10 在样品支架里没有样品时应被注入并且热释放在相对应时间内已得到数据的情况下实施空转(基线)试验。在低热通量,被样品支架吸收的热的改正是可以忽略的,但是在热通量超过10KW/m2的时候,对于样品支持物的纠正是必须的(见14.1.1)。

13.11 至少做三次测定。如果释放率值或和给定样品比得得值在16.3中描述的范围之外的,则需要大量的平行测定。(见16.4)。

14.计算——构造B

14.1 放热率——放热率是从热电堆的图解,样品的暴露面面积和常数KH计算得到的,

KH从下面的计算得到:

注释:

KH是比例常数,每一单位的图解,

RHR是热释放率,KW

C是图解

然后

RHR=KH.(C)/A

RHR是热释放率,KW/m2,

C是图解,

KH是比例常数,每一单位的图解,

A是样品的暴露面面积,m2

14.1.1 一段运作时间后根据图解确定热释放率。在时间轴上去充足的点来重现0.10圈/秒的波动。每5秒的修匀值足够,且当热释放率变慢的时候可以测取平率变低。当空转修正(见13.10)大于最大热释放率的3%,他们适用于观测值。

14.2 烟雾释放率——使用视觉密度对图解(见12.2),在计算热释放率的运行时间同时计算视觉密度(D)。

14.2.1 根据描述,空气有一个每立方米的烟雾将穿过1m烟雾的光传播减少到10%的浓度,也就是视觉密度(吸收量)=1.0.

14.2.2 计算烟雾释放率,用样品暴露表面面积每分钟每平方米的烟雾单位来表达如下:

注释:

K是吸收系数=1.0m2/SMOKE,

D是视觉密度(吸收量)=log(100/%T),

L是光路=0.134m(堆宽),

V0/t是离开仪器的空气流量,m3/min,

Vi/t是进入仪器的空气流量,m3/min,

TvTo分别是空气进入和离开仪器的绝对温度(注释6)

注释6——主要的温度校准指的是在运行时出现的在最高热通量和最高热释放率的情况下的Ti和To的最大区别。在低热释放的情况下,流出空气的平均温度(因此定量容积流率)在没有显著错误的情况下可以假设。

15.报告

15.1 报告应包括以下:

15.1.1 对测试材料、产品或装置的详细描述,包括大小、密度、厚度和名字或商业身份。

15.1.2 样品制造商的名字(如果知道的话)和试验的请求者。

15.1.3 试验日期和标识号。

15.1.4 样品介绍和安装步骤的详细描述。

15.1.5 作用于样品的辐射热流量,KW/m2.

15.1.6 使用发火装置步骤的描述(包括使用先导点火器的信息)

15.1.7 点火时间,用秒

15.1.8 热放率的最高值,用KW/m2

15.1.9 试验前2分钟的总热释放KW/(min m2)

15.1.10 整个试验中的总热释放KW/(min m2)

15.1.11 校准因素,Kh

15.1.12 热释放率数据,KW/m2,在一段运行时间,通过图表或数字列表的时间间隔不超过10秒。

15.2 以下是测量的烟释放:

15.2.1 试验中的最大烟释放率,SMOKE/(m2 min)。

15.2.2 试验中的总烟释放量,SMOKE/(m2 min)。

15.2.3 试验前2分钟的总烟释放量,SMOKE/(m2 min)。

15.2.4烟释放率数据,SMOKE/(m2 min),在一段运行时间,通过图表或数字列表的时间间隔不超过10秒。

15.3 当熔化、松弛、分层或其他影响暴露表面或燃烧发生模式的,这些行为应与在什么时间观察到得一同被报告。

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转载自blog.csdn.net/sataton/article/details/114134344
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