Η Εφεύρεση του Κωνικού Θερμιδομέτρου
Υπάρχουν πολλές μέθοδοι δοκιμών για την αξιολόγηση της αντίδρασης στην πυρκαγιά των υλικών, όπως η Δοκιμή Μικρής Πηγής Φλόγας (ISO 11925-2), η Δοκιμή Δείκτη Οξυγόνου (LOI) (ISO 4589-2, ASTM D2863), η Δοκιμή Οριζόντιας και Κάθετης Ευφλεκτότητας (UL 94), η Δοκιμή Πυκνότητας Καπνού NBS (ISO 5659-2, ASTM E662). Είναι κυρίως μέθοδοι δοκιμών μικρής κλίμακας που ελέγχουν μια συγκεκριμένη ιδιότητα ενός υλικού, αξιολογούν μόνο την απόδοση ενός υλικού υπό ορισμένες συνθήκες δοκιμής και δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως βάση για την αξιολόγηση της συμπεριφοράς ενός υλικού σε πραγματική πυρκαγιά.
Από την εφεύρεσή του το 1982, το Κωνικό Θερμιδόμετρο έχει αναγνωριστεί ως όργανο δοκιμών για την ολοκληρωμένη αξιολόγηση της αντίδρασης στην πυρκαγιά των υλικών.
Έχει το πλεονέκτημα ότι είναι ολοκληρωμένο, απλό και ακριβές σε σύγκριση με τις παραδοσιακές μεθόδους. Μπορεί να μετρήσει όχι μόνο τον ρυθμό απελευθέρωσης θερμότητας, αλλά και την πυκνότητα καπνού, την απώλεια μάζας, τη συμπεριφορά ευφλεκτότητας και άλλες παραμέτρους σε μια δοκιμή.
Επιπλέον, τα αποτελέσματα που λαμβάνονται από τη δοκιμή του κωνικού θερμιδομέτρου συσχετίζονται καλά με τις δοκιμές καύσης μεγάλης κλίμακας και, ως εκ τούτου, χρησιμοποιούνται ευρέως για την αξιολόγηση της απόδοσης ευφλεκτότητας των υλικών και την αξιολόγηση της ανάπτυξης πυρκαγιάς.
Συμμόρφωση με τα Πρότυπα
Το Κωνικό Θερμιδόμετρο είναι ένα από τα σημαντικότερα όργανα δοκιμών πυρκαγιάς για τη μελέτη των ιδιοτήτων καύσης των υλικών και έχει χρησιμοποιηθεί από πολλές χώρες, περιοχές και διεθνείς οργανισμούς προτύπων στους τομείς των δομικών υλικών, των πολυμερών, των σύνθετων υλικών, των προϊόντων ξύλου και των καλωδίων.
ISO 5660-1
ASTM E1354
BS 476 Μέρος 15
ULC-S135-04
Η Αρχή του Κωνικού Θερμιδομέτρου
Απελευθέρωση Θερμότητας
Η αρχή της απελευθέρωσης θερμότητας βασίζεται στο ότι η καθαρή θερμότητα καύσης είναι ανάλογη με την ποσότητα οξυγόνου που απαιτείται για την καύση, περίπου 13,1 MJ θερμότητας απελευθερώνεται ανά χιλιόγραμμο οξυγόνου που καταναλώνεται. Τα δείγματα στη δοκιμή καίγονται υπό συνθήκες περιβάλλοντος αέρα, ενώ υποβάλλονται σε εξωτερική ακτινοβολία εντός της περιοχής των 0 έως 100 kW/m2 και μετρώντας τις συγκεντρώσεις οξυγόνου και τους ρυθμούς ροής των καυσαερίων.
Απελευθέρωση Καπνού
Η αρχή της μέτρησης του καπνού βασίζεται στην ένταση του φωτός που μεταδίδεται μέσω ενός όγκου προϊόντων καύσης είναι μια εκθετικά μειούμενη συνάρτηση της απόστασης. Η συσκότιση του καπνού μετράται ως το κλάσμα της έντασης του φωτός λέιζερ που μεταδίδεται μέσω του καπνού στον αγωγό εξαγωγής. Αυτό το κλάσμα χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό του συντελεστή εξασθένησης σύμφωνα με τον νόμο του Bouguer. Τα δείγματα στη δοκιμή καίγονται υπό συνθήκες περιβάλλοντος αέρα, ενώ υποβάλλονται σε εξωτερική ακτινοβολία εντός της περιοχής των 0 έως 100 kW/m2 και μετρώντας τη συσκότιση του καπνού και τον ρυθμό ροής των καυσαερίων.
Απώλεια Μάζας
Τα δείγματα στη δοκιμή καίγονται πάνω από τη συσκευή ζύγισης, ενώ υποβάλλονται σε εξωτερική ακτινοβολία εντός της περιοχής των 0 έως 100 kW/m2 και μετρώντας τον ρυθμό απώλειας μάζας.
Αναφορές
Τα δεδομένα των δοκιμών μπορούν να υπολογιστούν για τον ρυθμό απελευθέρωσης θερμότητας ανά εκτεθειμένη περιοχή ή ανά χιλιόγραμμο υλικού που χάθηκε κατά τη διάρκεια της δοκιμής, τη συνολική απελευθέρωση θερμότητας, τον ρυθμό παραγωγής καπνού ανά εκτεθειμένη περιοχή ή ανά χιλιόγραμμο υλικού που χάθηκε κατά τη διάρκεια της δοκιμής, τη συνολική παραγωγή καπνού, τον ρυθμό απώλειας μάζας και τη συνολική απώλεια μάζας.
Χρόνος έως τη διατήρηση της φλόγας και την κατάσβεση, TTI, σε δευτερόλεπτα
Ρυθμός απελευθέρωσης θερμότητας, HRR, σε MJ/kg, kW/m2
Μέσος ρυθμός απελευθέρωσης θερμότητας στα πρώτα 180s και 300s, σε kW/m2
Μέγιστος μέσος ρυθμός εκπομπής θερμότητας, MARHE, σε kW/m2.s
Συνολική απελευθέρωση θερμότητας, THR, σε MJ
Απώλεια μάζας, σε g/m2.s
Ρυθμός Παραγωγής Καπνού, SPR, m2/m2
Παραγωγή καπνού, TSP, σε m2
Συσκευή Κωνικού Θερμιδομέτρου
Κωνικός θερμαντήρας ακτινοβολίας, που παράγει ακτινοβολία 100 kW ανά τετραγωνικό μέτρο.
Συσκευή ελέγχου ακτινοβολίας και μετρητής θερμικής ροής.
Καλός αισθητήρας φόρτισης θερμομόνωσης.
Σύστημα καυσαερίων με αισθητήρα μέτρησης ροής αέρα.
Σύστημα δειγματοληψίας αερίων καύσης με τη συσκευή φιλτραρίσματος.
Αναλυτής αερίων, συμπεριλαμβανομένου του αναλυτή συγκέντρωσης O2, CO και CO2.
Σύστημα μέτρησης συσκότισης καπνού.
Σύστημα αυτο-βαθμονόμησης.
Σύστημα συλλογής δεδομένων.
Λογισμικό λειτουργίας.
Εφαρμογή
Αξιολόγηση Ιδιοτήτων Καύσης Υλικών
Αξιολογήστε τους κινδύνους καύσης του υλικού σύμφωνα με τα δεδομένα δοκιμών της δοκιμής του κωνικού θερμιδομέτρου (π.χ. HRR, Peak HRR, TTI, SPR, κ.λπ.) και προσδιορίστε τα κατάλληλα υλικά για χρήση σε διαφορετικές εφαρμογές.
Μελέτη Μηχανισμού Επιβραδυντικού Φλόγας
Με επαναλαμβανόμενες δοκιμές και σύγκριση δεδομένων δοκιμών, η σύνθεση των υλικών μπορεί να βελτιστοποιηθεί για να ληφθούν υλικά με καλύτερες ιδιότητες επιβράδυνσης φλόγας.
Μελέτη Μοντέλου Πυρκαγιάς
Αναλύοντας τον ρυθμό απελευθέρωσης θερμότητας, τον ρυθμό απελευθέρωσης καπνού από τα υλικά που καίγονται, την ανάλυση τάσεων ή τη σύνδεση με ένα μοντέλο δοκιμής μεσαίας κλίμακας (ISO 9705), δημιουργήστε διαφορετικά είδη μοντέλων πυρκαγιάς.
Σύνοψη
Το Κωνικό Θερμιδόμετρο προσφέρει μια μέθοδο για την αξιολόγηση του ρυθμού απελευθέρωσης θερμότητας και του δυναμικού ρυθμού παραγωγής καπνού των δειγμάτων που εκτίθενται σε καθορισμένα ελεγχόμενα επίπεδα ακτινοβολίας με εξωτερικό αναφλεκτήρα. Είναι ένα κρίσιμο όργανο στις δοκιμές και την έρευνα πυρκαγιάς που είναι πιο επαναλαμβανόμενες, πιο αναπαραγώγιμες και ευκολότερες στη διεξαγωγή.