锥形量热仪

锥形量热仪被公认为是测量材料对火反应特性或燃烧特性的Z好技术手段，可测量多种火灾相关参数。它的燃烧环境极相似于真实的燃烧环境，其试验结果与大型燃烧测试结果之间存在很好的相关性，能够表征出材料的燃烧性能，是新一代的聚合物材料燃烧性能测定仪。

本文为分析锥形量热仪在火灾研究中的应用情况，主要介绍了其结构和原理，并分析了锥形量热仪在材料的燃烧性能研究、阻燃材料性能的研究领域中的应用现状，表明锥形量热仪在室内装修材料、矿井火灾、塑料、木材等领域具有广阔的应用前景，Z后探讨了锥形量热仪未来发展方向。

锥形量热仪是美国国家标准与技术研究院于1982年研制的，经过20多年的不断改进和完善，锥形量热仪已经成为研究材料燃烧性能Z重要的实验仪器之一。

锥形量热仪是采用氧消耗原理设计的测定材料燃烧放热的仪器，可以完成材料的热释放速率、质量损失速率、样品点燃时闻、CO和CO2生成率、比消光面积、烟灰质量取样、有效燃烧热等参数的测量。锥形量热仪的燃烧环境极相似于真实的燃烧环境，其试验结果与大型燃烧试验结果之间存在很好的相关性，能够表征出材料的燃烧性能。在评价材料、材料设计和火灾预防等方面具有重要的参考价值。

1、锥形量热仪的结构、功能、原理

锥形量热仪燃烧分析系统结构由以下部分组成：燃烧室、排气及流量测试系统、气体取样及分析系统、烟气测试系统、烟灰质量取样系统、数据采集及控制系统、氧气浓度控制系统。锥形量热仪主要遵循IS05660和ASTME1354标准，可以完成各种氧气摩尔分数条件下的下列参数的测试工作：①材料的热释放速率，kw，m2；②质量损失速率，kg/sm2；③样品点燃时间，s；④CO、C02生成率，kg/kg；⑤比消光面积，m2/kg；⑥烟灰质量取样，kg/kg；⑦有效燃烧热，mJ/kg。

与其它的一些燃烧测试方式相比，上述参数可在一个试样上同时连续地测出来，而且这些性能参数的测定是在稳定、真实、易于控制的条件下得到，能够在不同时间、地点重复操作，因此，可作为文献参考数据备用，为进一步研究材料的燃烧过程提供文献数据。

锥形量热仪的工作原理是采用氧消耗原理设计的测定材料燃烧放热的仪器，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。氧消耗法的优点在于实验全过程可进行温度测量，这样对放热装置来讲，实验装置的建立比较容易，并且实验期间可以随时观察到燃烧时发生的现象;实验中样品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。

2、利用锥形量热仪在火灾领域所开展的研究

锥形量热仪虽然属于小型尺寸的火灾试验设备，但它的一些试验结果可以用来预测材料在大尺寸试验和真实火灾情况下的着火性能。目前锥形量热仪已被多个国家、地区及国际标准组织应用于建筑材料、高分子材料、复合材料、木材制品以及电缆等领域。研究工作者利用锥形量热仪开展的研究主要表现在：材料的燃烧性能研究。

2.1研究材料的燃烧性能

2.1.1用于室内装修材料的研究

室内装修材料的使用越来越普遍，已成为重要的新型材料之一。室内装修材料的燃烧特性对建筑火灾的发生、发展、蔓延及危害后果有重要影响。不少研究者采用锥形量热仪，通过测试各种装修材料的燃烧特性和不同辐射条件下的各种参数，比较材料的火灾安全性能，对材料的安全使用和建筑火灾预防与控制具有重要意义。

2.1.2用于矿井火灾研究

矿井火灾是煤矿的重大灾害之一。矿井火灾不仅使矿井遭受巨大的物质损失，同时也是导致矿工伤亡的主要因素。ZG矿业大学安全工程实验室是Z早把锥形量热仪应用于矿井火灾领域研究的单位。目前，主要用于分析煤矿井下可燃物质的燃烧特性和矿井火灾烟气的特性。

(1)井下可燃物燃烧特性的研究。

随着煤矿生产的机械化和集中化程度的提高，以及支护条件的改善，煤矿中传统可燃物木材的使用量不断减少，而矿用输送带、电缆和风筒等聚合物的使用量却不断增多。

(2)矿井火灾烟气特性研究。

在井下巷道中一旦发生火灾都会产生大量的烟气，火灾中85%以上的死者是由于烟气的影响。利用锥形量热仪可以精确地测定矿井火灾烟气的成分、有害烟气的产生量、烟气浓度、烟气热量等特性参数，并对火灾烟气危害程度进行了综合地评价。

2.1.3用于其它方面的火灾研究

塑料是火灾中常见的着火材料。采用锥形量热仪对几种常用塑料的燃烧裂解行为进行了研究，分析比较了典型塑料材料在不同辐射功率下燃烧裂解的变化规律，以及不同阻燃体系对塑料燃烧裂解行为的影响。探讨了火灾条件下塑料燃烧裂解的原因，以及某些阻燃体系的阻燃作用。此外，锥形量热仪还可用于评价包装材料、农作物、小商品、电线电缆等火灾危险性。近几年来，还有学者把锥形量热仪用于热塑性高分子材料的燃烧过程模拟与分析。

由于火灾模型变得越来越复杂，防火保护工程师对锥形量热仪提供的数据越来越重视，锥形量热仪可得到与材料燃烧特性相关的许多数据：热释放曲线、烟和质量损失，同时还可以得到CO、CO2和其它气体的释放量，从而可建立材料燃烧特性的数据库。对于一般性的试验材料，应用锥形量热仪试验方法进行火性能测定具有较为理想的效果，特别是在聚合物材料燃烧性和阻燃性的研究以及火灾预防方面具有广阔的应用前景。

与锥形量热仪在火灾研究中的应用相关文文章：

锥形量热仪(简称CONE)，是基于耗氧原理的材料燃烧性能测试仪器。经过20多年的不断改进和完善，锥形量热仪已经成为研究材料燃烧性能Z重要的试验仪器之一。锥形量热仪在阻燃材料研究中可以研究阻燃机理、阻燃剂在材料中的阻燃效果，评价阻燃材料的燃烧性和阻燃性以及烟和毒气的释放。

1、锥形量热仪试验

传统表征材料燃烧性能的小型实验方法，例如极限氧指数(LOI)法、UL标准中水平燃烧法、垂直燃烧法与NBS烟箱法等，虽然成本低，实验比较容易，但是实验条件与实际火情相差比较大，实验结果只能应用于一定实验条件下材料之间燃烧性能的对比研究，不能作为评价材料在真实火灾环境中燃烧行为的依据。虽然大型实物燃烧试验能够客观反映材料的火灾危险性，试验结果真实，但是成本高，试验比较复杂。因此，不可能对所有材料进行大型实物燃烧试验。

锥形量热仪试验容易进行，试验环境与实际火情极为相似，试验结果与大型实物燃烧试验结果之间存在非常好的相关性，因此，锥形量热仪广泛应用于材料燃烧性能评价。目前，已经有国际标准组织ISO5660标准、美国材料与试验协会ASTME1354标准以及英国、加拿大等国家相关标准将锥形量热仪法确定为进行材料燃烧性能测试的标准试验方法。非等效采用ISO5660标准，我国也制定了以锥形量热仪为试验仪器测试建筑材料燃烧性能的标准。

应用锥形量热仪可以得到点燃时间、燃烧时间、总热释放量、总耗氧量、总烟释放量、质量损失、平均比质量损失速率、热释放速率、有效燃烧热、质量损失速率、比消光面积、一氧化碳产量以及二氧化碳产量等材料燃烧性能参数。

2、研究阻燃材料的性能

阻燃科学与技术的发展，对阻燃材料燃烧行为的评估、测试手段提出了越来越高的要求。由于阻燃材料在火灾中的燃烧行为非常复杂，传统的测试方法(氧指数法、垂直燃烧法、水平燃烧法)虽然具有操作简单、快速、重复性好等特点，但普遍存在测试参数单一，测试结果不能定量化等缺点，难以与材料在真实火情中的燃烧行为相关联，有时对同一种材料的评估，采用不同的实验方法得到相互矛盾的结果。

锥形量热仪法由于具有参数测定值受外界影响小，与大型试验结果相关性好等优点，对材料阻燃效果的评价更真实。同时对材料阻燃机理的分析和研究也有极大的帮助。

2.1研究阻燃机理

利用锥形量热仪测得的参数(如CO、CO2的生成量、有效燃烧热、释热速率等)，将经阻燃与未经阻燃处理的聚合物进行对比，得出的分析结果对研究阻燃机理有很大帮助。

2.2为材料燃烧危险等级划分

MarceloM.Hirschler利用锥形量热仪系统研究了35种商用塑料的燃烧性，对其危险性进行分类。该评价标准在商品交换中可作为材料燃烧危险性大小的等级参数，在实验室研究中，可为材料选择提供依据，也可为消防安全设计、消防审核、技术监督等工作提供指导。

2.3研究和评价烟和毒气的释放

火灾发生时，对人们生命威胁Zda的因素是烟毒的释放。应用锥形量热仪不仅可以测试烟释放参数，还可以应用气体分析设备，例如气体分析仪与FTIR等，分析燃烧产物中CO、HCI与HCN等毒气。锥形量热仪可快速对某种阻燃剂的发烟性能作出评价，也是研究发烟模式、成烟机理、阻燃效率的重要手段。

2.4评价产品和材料的燃烧性和阻燃性

综合HRR、pkHRR、THE以及TTI等燃烧性能参数，可以判断材料潜在的火灾危险性。Hirscher与Shakir将电缆在不同热辐射流量条件下应用锥形量热仪试验得到的pkHRR与大型电缆通道试验结果即炭化长度进行相关，得到比较好的相关性。Wichstron和Goransson等应用比值TTI/pkHRR评价材料潜在的轰燃性，比较好地说明了材料潜在的火灾危险性。Petrella提出结合比值pkHRR/TTI与THE可以更加全面地评价材料潜在的火灾危险性。因为，HRR与TTI取决于外部热辐射流量、通风速度与破坏程度，而THE与材料内部能量有关，独立于环境因素。

3、锥形量热仪未来的发展方向

由于锥形量热仪具有众多传统燃烧测试仪器所不能具备的优点，在一些国家已经得到了推广使用。国际标准组织及英美等国家的标准组织已经根据锥形量热仪制定了各种材料的燃烧测试标准，并取得了较好的效果。从发展趋势看，锥形量热仪有可能取代一些传统的小型火试验仪器。但是，仍需认识到，虽然锥形量热仪试验方法在定量测试热释放能量方面比传统仪器有了较大提高，但锥形量热仪试验法本身也具有一定的缺点。

首先，采用耗氧原理进行HRR计算时，耗氧燃烧热E的值随燃烧材料本身性质而改变；特别是对于含杂原子材料而言，E值的选择要做相应改变。其次，在燃烧过程中，凡是没有氧气参与的反应，其反应热效应不能由锥形量热仪测出，所以对阻燃材料进行释热测量时，必须考虑材料非氧化反应的热效应。

尽管对锥形量热仪的应用已经做了大量的研究工作，人们仍希望能为锥形量热仪开拓更多的应用领域。如今，该仪器已被证明能成功地用于工业、检测试验室和火灾研究室。锥形量热仪将来可能朝以下方面发展：①增加在聚合物发展方面的应用，用以取代现存的功能单一的TGA和DSC等热分析装置。②应用于建筑规范和其它要采用热释放率方法可获得更好结果的其它法规。

与锥形量热仪在阻燃材料研究中的应用相关文文章：

利用锥形量热仪在50kW/m2热辐照条件下，研究了工业酥油、食用酥油和石椅的燃烧性，获得了点燃时间、比消光面积、Zda热释放速率、总释放热、有效燃烧热、Zda烟产生这率、总烟释放量及质量损失速度等参数。实验结采表明，工业酥油、食用酥油比石蜡容易点燃；工业酥油和石蜡燃烧性能接近，可燃性和火灾指数均高于食用酥油；石蜡和食用酥油燃烧过程的碳烟量比工业酥油低，石蜡和食用酥油比工业酥油燃烧完全。三种材料燃烧过程中热量的释放滞后于烟气的择放，其质量的损失主妥由烟气的释放造成。稳定燃烧时烟气释放这率降低，热释放速率达到Zda。

锥形量热仪由美国国家标准技术研究所(NIST)与20世纪80年代推出，测试参数包括热释放速率、质量损失速率、一氧化碳释放速率、比消光面积等30多种，数据采集和处理完全由计算机控制。采用锥形量热仪是近年来在材料燃烧性能领域应用研究的一种先进方法，在获得材料燃烧重要信息的同时还与大型实验结果之间存在良好的相关性。

目前锥形量热仪法己成为国际上公认的研究材料真实燃烧过程的权威方法，被许多国家、地区级国际标准组织广泛用于建筑材料、高分子材料、木材制造、材料阻燃和火灾预防等领域。酥油是一种乳制品，类似黄油，是从牛奶、羊奶中提取的脂肪。在西藏、青海随处都能见到酥油。酥油除食用和制作酥油花外，还用来制作蜡烛即酥油灯，在西藏、青海所有寺庙里，可以看到千盏酥油灯闪闪烁烁的壮观场面，在藏族人家中，也能看到长明不灭的酥油灯。这给寺庙建筑和家庭居室埋下了火灾隐患。

由于酥油燃烧时火光持久稳定、燃烧完全并且时刻散发着清淡的天然奶香味，部分物理性质和燃烧现象与石蜡非常相似，考虑到酥油特殊的燃烧性能和预防火灾的必要性，通过对比石蜡与酥油的燃烧性对于研究酥油的燃烧性具有重要意义。

1、材料与方法

1.1材料与仪器

工业酥油购自西宁塔尔寺：食用酥油购自西宁共和路酥油批发市场：石蜡购自兰州石化公司：分别将工业酥油、食用酥油、石蜡按表一制备。

锥形量热仪英国FIT公司，按照ISO56601标准进行分析。锥形量热仪工作原理为有机材料燃烧时每消耗1kg氧气放出13.2mJ的热量，选用的热源辐射强度为50kW/时，各实验条件下重复3次得到各燃烧性能参数。实验数据使用锥形量热仪专用软件配合EXCEL进行分析处理。

1.2评价指标

选择以下燃烧性能指数评价材料的燃烧特性：

a.引燃时间：指材料从加热开始到出现稳定火焰的时间，单位为s，它反映了材料被点燃的难易程度，是评价材料燃烧性能的重要指标。

b.热释放速率：指单位面积释放热量的速率，单位为kW/m2。

c.热释放总量：指材料从燃烧实验开始到实验结束，单位面积所释放的热量总和，单位为Kw/m2。

d.质量损失速率：材料燃烧后单位面积、单位时间的质量变化值，g/(s/m2)。

e.有效燃烧热：即单位质量损失所放出的热量，mJ/kJ，有效燃烧热=热释放速率/质量损失速率。

f.比消光面积：单位为m2/kg，比消光面积=K•V/(M•As)(K为消光系数，单位为/m，V为烟道体积流速，m3/s，M为质量损失速率，As为样品面积，单位为时m2。

g.生烟速率：单位时间内烟释放量的多少，单位为m2/s。

h.生烟总量：表示酥油从燃烧开始到燃烧结束生烟量的总和，生烟总量=比消光面积×质量损失速率×样品面积/燃烧时间。

2、工业酥油、食用酥油、石蜡燃烧性能对比分析

2.1引燃时间

在50kW/m2热辐射强度作用下，工业酥油、食用酥油和石蜡的引燃时间分别为50、60、74s，说明在相同条件下，工业酥油容易被点燃，石蜡相对难点燃。

2.2热释放速率和热释放总量

从实验数据得到工业酥油、食用酥油和石蜡的热释放速率平均值和峰值分别为286.219、238.946、356.924kW/m2和723.808、238.946、1063.567kW/m2时，说明在相同热辐射强度作用下，石蜡和工业酥油燃烧反馈给其表面的热量较多，热解速度较食用酥油快，挥发性可燃物生成量比食用酥油多，从而加速了火焰的传播：所以石蜡和工业酥油的火灾危险性比食用酥油大的多。3种材料的总释放热随着时间的延长而增加，石蜡的总释放热平均速率远大于工业酥油和食用酥油，说明石蜡比工业酥油、食用酥油可燃性更强。

2.3质量损失速率和质量损失

质量损失速率表征材料在燃烧时质量损失的变化速度，反映了材料在一定热辐射强度下热裂解速度和热裂解行为。随时间延长，三种材料的质量损失速率曲线有明显的下降趋势，说明三种物质较易热裂解；质量损失率曲线从陡到缓依次为石蜡、工业酥油和食用酥油，这也说明三种物质易燃性即火灾危险性从大到小依次为石蜡、工业酥油和食用酥油。

2.4有效燃烧热

有效燃烧热表征可燃性挥发气体在气相火焰中的燃烧程度，指在某时刻测得的热释放量与质量损失之比。实验测得工业酥油、食用酥油和石蜡的有效燃烧热均值分别为35.136、27.631和36.182mJ/kJ，在评价材料的燃烧性方面，与热释放速率的结果是一致的，即石蜡的燃烧性能与工业酥油相近，可燃性都比食用酥油强。

2.5比消光面积

比消光面积反映材料受热分解消耗单位材料时的碳烟量。材料燃烧时产生的不完全燃烧有机质、碳质悬浮粒子以及水汽是形成烟雾的主要物质，不完全燃烧也降低了热释放。本研究中，工业酥油、食用酥油和石蜡的平均比消光面积分别为433.67，377.245布260.261m2/kg。说明在整个燃烧过程中，工业酥油产烟量速率Zda，食用酥油次之，石蜡产烟量速率Z小。可以推断工业酥油燃烧Z不完全，食用酥油次之，石蜡燃烬率Zgao。

2.6生烟速率和生烟总量

材料在燃烧过程中，未能燃烧的组分以烟雾的形试释放，锥形量热仪采用氨-氛激光测定消光系数，获得燃烧过程中的动态烟释放速率和总烟释放量。工业酥油、食用酥油和石蜡生烟速率曲线皆存在峰值，是因为随着辐射时间的持续，各样品缓慢分解释放出来的气态挥发物逐渐逸出，浓度越来越大，直到气相中可燃物浓度达到临界燃烧浓度，样品瞬间被点燃，烟释放速率显著提高直至达到峰值。随后有焰燃烧后烟气中可挥发性小分子得以燃烧，转变为二氧化碳以及部分一氧化碳，烟释放速率降低。

整个燃烧过程，工业酥油、食用酥油和石蜡烟释放率的趋势相近，烟释放速率分别为1022.504，1001.374和810.894m2/s，烟释放速率峰值由大到小的顺序为食用酥油、工业酥油和石蜡，工业酥油、食用酥油和石蜡碳烟总量分别为9.039、8.852、7.168m2，即工业酥油燃烬率比较低，石蜡Zgao，这与平均比消光面积数据相符。

3、结论

比较点燃时间，在50kW/m2热辐射强度作用下，工业酥油容易被点燃，食用酥油次之，石蜡相对难以点燃。对比热释放速率、热释放总量和有效燃烧热发现，材料被点燃后，燃烧速亘在由大到小的顺序为石蜡Z快，工业酥油次之，食用酥油Z慢。燃烧到终点，释放热总量由多到少的顺序为，石蜡Z多，工业酥油次之，食用酥油Z少。工业酥油和石蜡燃烧性能相近，可燃性要强于食用酥油，火灾发生指数也要高于食用酥油。

由工业酥油、食用酥油和石蜡的比消光面积、生烟速率和生烟总量数据可知，石蜡在燃烧过程中碳烟量Z少，燃烬率较高，食用酥油次之，工业酥油燃烧过程中碳烟量太大，燃烧Z不完全。试样燃烬率的高低与其组成有关，石蜡由大量的直链烷烃和环烷烃组成，而食用酥油和工业酥油组成较为复杂，其主要成分为脂肪，脂肪中含有大量的不饱和脂肪酸，在锥形量热仪的燃烧环境中，这是其燃烬率较低的原因。

工业酥油、食用酥油和石蜡在燃烧过程中热量的释放滞后于烟气的释放，其质量的损失主要由烟气的释放造成。稳定燃烧时烟气释放率降低，热释放速率达到Zda。

通过使用锥形量热仪研究工业酥油、食用酥油和石蜡的燃烧性能，可以从材料的易点燃性，热释放速率和热释放总量，以及碳烟量的多少等指标来评价。不仅可以为其他材料燃烧性能的研究提供经验总结，预防火灾，也可为改善材料燃烧性能并进一步开发研究新材料提供基础数据。

与锥形量热仪检测酥油的燃烧性相关文文章：

汽车油品是一类热值高，危险性强的材料，是车辆火灾主要危险源之一。汽车在运行过程中发动机舱积聚着大量热量，各类油品暴露于热辐射下，且行车过程中由于颠簸、碰撞导致的燃油泄漏、滴落而引发的火灾举不胜数。因此，研究汽车油品在外部辐射条件下的燃烧特性和火灾危险性对汽车油池火蔓延的预防和控制，降低火灾危害程度具有重要意义。

汽车作为代步工具慢慢进入我们的平日出行，提供便捷的同时也带来一系列安全问题。根据消防部门公布的数据，每年全国发生的各类火灾中，汽车火灾的发生数量、造成的财产损失和人员伤亡均呈现逐年递增的趋势。汽车油品是一类热值高，危险性强的材料，是车辆火灾主要危险源之一。

汽车在运行过程中发动机舱内气温可达到300～500℃，而当燃油进到气缸的那一刹那，环境气温可以达到1500～1800℃，产生的热量一部分从排气管排出去，此时排气管温度约为800℃，如果油品滴落在这些高温物体表面，也可以被引燃。常见的汽车火灾油品故障有排气管高温对燃油的热辐射以及在车辆运行过程中的泄露等等。目前国内外关于汽车油品在外部辐射条件下的研究较少。

本文在锥形量热仪上对防冻液(JHOA)和润滑油(PAG)、变速器油(CVTF和ATF)、在不同辐射条件下的燃烧危险性进行研究，测得热释放速率、放热总量等一系列参数来表征其着火危险性。

1、试验过程

本文中选用试验油品均为汽车上常见的油品，分别为手动变速箱油(ATF)、自动变速箱油(CVTF)、汽车防冻液(JHOA)以及汽车润滑油(PAG)。

研究在锥形量热仪上开展，该研究设备能够重现真实着火情形，并具有可重复性。锥形量热仪主要用于评估可燃固体材料，但一些材料例如聚烯烃在测试过程中会发生熔化成为液体进行燃烧，因此该实验设备也能够用来评判可燃液体物质燃烧。研究表明油盘形状对点燃时间没有影响，在实验前按照标准用锡箔纸对油盘内层进行包裹，为了便于操作，选取方形油盘(10cm×10cm)进行燃烧测试。

为了得到汽车上典型油品在这些高温辐射环境下的着火危险等级，我们利用锥形量热仪开展外部辐射下测试试验，选取的辐射强度为20kW/m2、30kW/m2、40kW/m2三种工况进行试验研究。实验所使用油品的体积为约30ml。锥形量热仪的辐射强度通过辐射流量仪器校准以给出设定得入射强度。在测试过程中我们主要搜集的参数有：点燃时间(TTI)、热释放速率(HRR)、放热总量(THR)等。

锥形量热仪的热通量通过热流计校准以给出设定的入射通量，辐射强度稳定后，将乘放油品的油盘放置于称重传感器上，撤离挡板打开电火花同时启动程序开始实验。点燃时间为实验样品从放置于外部热通量下至材料有明显发光火焰中间的时间。

当样品暴露于辐射源下一段时间后，液体温度增加，可以看到液体表面有气体蒸发出来，样品发生汽化，当可燃气体浓度增加到一定程度后，在电火花的作用下，样品首先发生闪燃，随后熄灭，随着热量不断积聚，汽化加剧，可燃气体浓度加大，有明火出现，样品被引燃。在燃烧初期火焰较小，有多个火苗，随着时间的增长，火焰持续蔓延燃烧加剧，火苗逐渐凝聚成一股，液体温度不断增加达到油品的沸点，样品发生沸腾，伴随着嘶嘶的声音，可以观测到有油品随火焰从盘中沸腾溢出。

2、试验结果与分析

2.1热释放速率

热释放速率(heatreleaserate，HRR)为样品着火标准时刻中产生的热量，作为判断样品着火特征与着火危害的基本指标，同时也控制和影响其他燃烧性能参数。通常情况下，小尺寸着火研究时热释放率如果呈现较高水平而点燃时间却短，那么其着火危害等级也较高。

2.2热释放总量

热释放总量(TotalHeatRelease，THR)是热释放速率对时间的积分而来，在本文中选取20kW/m2来比较四种油品的耐火性能。热释放总量表征的为样品自身储能，同外部环境(包括辐射热通量的大小、风量大小等)无关，热释放总量曲线的梯度可呈现着火蔓延速率。

2.3评价标准

虽然点燃时间，热释放速率，和总热释放量等是评价材料火灾危险性的重要参数，但是各参数只反映材料火灾危险性的某一个方面。因此，Petrella等人提出将燃烧参数X和热释放总量THE组合在一起进行评估，可以对材料热危险性有一个相对较真实的评判。Petrella提出的评判可燃材料燃烧的危险等级。

3、结论

实际中汽车在使用中所储存的油量为测试所用油量的3-8倍，而实际着火时火焰温度在400-700℃，在火势扩散到发动机舱后，火焰温度可达600-1000℃，且发动机舱在运行过程内处于高温环境，即实际情况中火焰热通量已超过测试时所加热辐射。所以，在真实火灾中油品的放热总量也超过了实验测量值，极可能出现更高的危害程度。

与锥形量热仪检测汽车油品燃烧特性相关文文章：

本文概述了纺织品传统燃烧性能的测试方法及标准、表征指标以及在燃烧火灾危险性评估中的局限性，zhong点详述了锥形量热仪的测量原理、燃烧特性表征，对锥形量热仪在纺织品燃烧特性测试评价中的应用发展进行研究。

目前，纺织品传统燃烧性能试验方法及标准主要集中在测试纺织品的易点燃性以及点燃以后燃烧的速度、样品的破坏程度等，属于小型试验，其试验环境与真实火灾相差较大，试验获得数据不能很好表征其在火灾中所能造成的危险性，不能作为评价纺织品在真实火灾中燃烧的依据，更不能反映人体在火灾中由于纺织品燃烧受到的伤害，如热浪伤害(热释放)、烟气使人窒息(烟气释放)、中毒(烟气毒性)等，不能反映在实际火灾中由于纺织品的燃烧所造成的对环境的损害。

为了真实客观地评价火灾中材料的燃烧特性，1982年Babrauskas等人开发设计了锥形量热仪(ConeCalorimeter，简称CONE)。在锥形量热仪试验中，材料的燃烧环境与真实火灾环境相似，其试验数据与大型燃烧试验结果之间存在很好的相关性，在表征纺织品的燃烧特性、评价纺织品存在的火灾危险性方面具有重要意义。

锥形量热仪基于氧气消耗原理进行设计，用来测量纺织品燃烧时的热释放速率、引燃时间、质量损失速率、有效燃烧热、烟气释放速率、有害气体含量等，这些参数对于分析纺织品的综合燃烧特性，客观评价预测纺织品在真实火灾中的燃烧行为和危害十分有用。锥形量热仪是表征纺织品火灾环境燃烧特性的较为理想的试验仪器。

1、传统燃烧测试方法

1.1表征指标

目前，纺织品的传统燃烧性能测试方法主要包括45°法、垂直法、水平法、燃烧片剂法、氧指数法等。表征指标主要包括：引燃时间、续燃时间、阴燃时间、火焰蔓延时间、损毁长度、火焰蔓延距离、火焰蔓延速率、燃烧速度、极限氧指数等，这些指标主要反映了纺织品在试验条件下燃烧的快慢程度、样品的损坏程度、容易被火焰点燃的程度等。

1.2局限性

燃烧试验涉及到环境、热量、氧气等多种因素，且这些因素在真实火灾中是动态的，因此燃烧试验非常复杂。纺织品传统燃烧性能试验方法所获得的试验数据具有一定局限性，不能模拟纺织品在真实火灾中的燃烧行为，不能用于评估大型火灾火情危险性及可能造成的哪种危害，只能用于一定试验条件下，比较不同纺织材料及其制品的阻燃性能。

2、锥形量热仪法

2.1锥形量热仪

锥形量热仪是20世纪80年代初发展起来的一种燃烧测试装置，能模拟真实燃烧时的各种参数，可以测量材料燃烧时的热释放速率。此外，它还可以测量纺织品的点燃时间、质量损失速率、烟气释放速率、有效燃烧热、有害气体含量等参数，这些表征指标可以综合评价纺织品的燃烧特性。

2.2表征指标

纺织品通过锥形量热仪试验，可以得到的燃烧数据主要包括热量释放指标、烟气释放指标、毒害物质指标、引燃时间等，这些试验数据在纺织品阻燃性能研究评价以及纺织品所造成的火灾危险性方面应用广泛，具有重要意义。

2.2.1热释放性指标

纺织品从燃烧开始就释放出热量，同时气相、液相和固相物质等的温度升高，燃烧持续，在这一阶段，Z重要的是材料的燃烧热量释放，一般来说，纺织品燃烧时释放的热量越多，热量释放速度越快，火灾的危险性越大。

常用的热释放性表征指标主要包括热释放速率、有效燃烧热、总释放热量。纺织品的热释放速率(HRR)是指在设定的入射热流强度下，单位面积纺织品燃烧所释放热量的速率，其Zda值为热释放速率峰值(pkHRR)，表征的是纺织品燃烧过程中的Zda热释放程度。HRR和pkHRR越大，纺织品燃烧时释放的热量越大，造成的火灾危险程度就越高。

采用锥形量热仪还可以测量出纺织品在燃烧过程中的热释放速率随时间的动态变化。而总释放热是指在设定的入射热流强度下，纺织品从点燃到火焰熄灭为止所释放热量的总和。有效燃烧热表示在燃烧过程中的某个时刻，热释放速率和质量损失速率之比，反映的是燃烧中挥发性气体在火焰中的燃烧程度，可用于分析阻燃纺织品的阻燃机理。

2.2.2烟气释放指标

烟气释放指标主要包括生烟速率和总生烟量等。锥形量热仪采用比消光面积来表示纺织品燃烧时的烟气释放。一般火灾烟气中颗粒物直径为几个微米到几十个微米，而可见光波长在0.4～0.7微米，烟气颗粒物对可见光有遮蔽作用，烟气的释放会大大降低火灾现场的能见度，使人们产生恐慌心理，不能合理逃离火场，增大了火灾的危险性。

2.2.3毒害物质

根据各类火灾资料统计，纺织品燃烧产生的烟雾毒害物质，其危害性常比燃烧时产生的火焰和热量更为严重，是火灾中导致人类死亡的主要因素之一。锥形量热仪可以采用附加设备采集烟气进行毒害物质分析。纺织品燃烧时释放出的烟气中，含有一氧化碳、硫化氢、二氧化硫、各种氮氧化物、含碳无机物等毒害物质，这些气体一旦被人体吸入，危害极大。

2.2.4其他指标

其他指标包括质量损失速率、引燃时间等。其中质量损失速率是纺织品在燃烧过程中质量随时间的变化率，主要反映样品在一定辐射热流强度下热裂解速度，同时可以得到样品的质量损失曲线，了解不同时刻样品的残余物质量，用于材料裂解行为分析。引燃时间则是在设定的辐射热流强度下，纺织品表面受热到出现火焰燃烧所用时间，用于表征纺织品容易被点燃的程度。

3、结语

基于锥形量热仪表征测试纺织品的燃烧特性，可以从点燃性能、热释放速率、总释放热、单位时间生烟量、总生烟量、烟气毒性分析等方面进行分析，试验数据可用于纺织品阻燃整理测试表征和评价，进行纺织品阻燃整理机理研究；可用于评估纺织品造成的火灾危害程度。加强锥形量热仪试验方法在纺织品燃烧特性的应用研究，可以进一步完善纺织品燃烧性能的测试表征手段。锥形量热仪在纺织品阻燃整理机理、燃烧危险性等级、燃烧类型研究等方面具有重要意义。

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