中國礦業大學安全工程學院
實驗報告
課程名稱： 消防專業實驗
實驗名稱：材料燃燒效能的錐形量熱計實驗
姓名學號
實驗日期： 2011.3.6
實驗1 材料燃燒效能的錐形量熱計實驗
本實驗的理論依據為:「對於許多有機液體和氣體，當其完全燃燒時，消耗單位質量的氧氣所釋放出的熱量是乙個常數,為13.1mj/kgo2 」。
從而利用此原理，求出不同試件，不同情況下的各個引數，通過對資料結果進行分析，並以**的形式展現出來，分析對比，得出結論。
本實驗測定了不同的木材，分別在3okw/m2,50kw/m2的輻射強度下燃燒的各項引數資料，以及pvc在3okw/m2,50kw/m2的輻射強度下的實驗。
一．下面是對木材hrr資料進行整理得出的圖表：
圖表 1-1
通過圖表可以看出，在該熱輻射強度的條件下， 我們可以發現：
1） 在相同的條件下，無烤漆柞木的燃燒需要的熱量高於其他木材，從**中可以看出，大概在50s左右的時間，柞木開始放熱。
2） 每一種木材在燃燒的過程中，並非呈平緩上公升或下降的狀態，過程中都出現了多個峰值，其中在初期階段，帶烤漆松木熱釋放速率的峰值最高， hrr曲線較為最為陡峭，無烤漆柞木最低。
3） 經過分析可得多次出現峰值的原因：起初因材料的熱分解產生氣體阻礙了木炭與氧氣的接觸，因此，開始為分解氣體的燃燒，反應逐漸加快，熱釋放速率不斷增加，直至出現第一峰值後熱釋放速率開始下降，後來因分解產生的氣體逐漸減少，開始轉變為木炭的的有焰燃燒，固又會出現第二峰值，直至最後木炭燃燒殆盡......
圖表1-2
在輻射強度為30kw/m2的條件下，我們可以看出：
1） 各木材在初期階段，熱釋放速率的上公升曲線較為陡峭，在下降階段較為平緩，且帶烤漆松木燃燒所需要的熱量較少，其次為無烤漆樺木，帶烤漆符合與無烤漆柞木。
2） 在該條件的hrr曲線中，帶烤漆松木最先達到最高值，且熱釋放速率皆大於其他木材。
下面是同種材料（以及pvc材料）在不同熱輻射強度條件下hrr曲線的對比：
圖表 2.2.1
圖表 2.2.2
圖表 2.2.3
圖表 2.2.4
通過上面幾組結果相似的圖表，我們可以看出：
同種材料，在相同的其他條件下，熱輻射強度小的燃燒所需要的時間，熱量更多，其熱釋放速率，峰值都小於輻射強度高的同種材料，燃燒時間大於高輻射強度條件下的材料。
二．pvc材料的相關實驗
圖表 3-1質量損失速率mlr/(g/s*m2)
由圖表我們可以看出：
1） 從反應一開始，在高熱輻射強度下的pvc材料就進行了強烈的熱分解反應，其反應速率明顯的遠遠高於低輻射熱強度下的同種材料。
2） 當到達峰值後的一段時間內，分解反應進行的相對平緩，持續一段時間後，分解速率開始緩慢的下降直至分解反應結束。
3） 不同的熱輻射強度下，高熱輻射強度的分解速率，峰值遠遠高於其他，並很快的結束分解反應。
圖表 3-2hrr曲線
從表3-1中，我們可以得到啟示：
1） pvc材料的hrr曲線明顯不同於木材的是，在燃燒的初期，pvc材料的熱釋放速率為負值，即此時為吸熱分解狀態，隨著反應的進行，短暫時間內，吸熱速率迅速降低，材料熱分解速度急劇上公升，開始放熱反應，並很快的達到熱釋放速率的乙個峰值，接著反應進入了較為相對平緩的階段，反應到了一定時間後，分解反應速率下降，燃燒速度變慢，熱釋放速率開始下降，直至最後燃燒過程結束。
2） 在不同的熱輻射強度下，50kw/m2時的hrr明顯高於30kw/m2的，燃燒的也更加迅速，同時持續時間也更短。
圖表 3-3
從該**中，可以觀察到該材料在火災情況下的比消光面積的引數情況：
1） 在不同的熱輻射強度下，該材料的比消光面積大致近似，但是其燃燒過程卻差異較大。
2） pvc材料在開始，會進行分解反應，釋放大量的煙氣，因此，比消光面積會迅速增大，隨著反應進行，熱量的積累，無焰燃燒開始轉變為有焰燃燒，比消光面積開始下降。
3） 從上面的分析可以得出，在高熱輻射強度的條件下，pvc材料的分解反應得到的熱量較多，分解反應放出的氣體更多，從而會燃燒產生更多的煙氣，因此會出現其比消光面積大於其他。當熱量不斷積累，得到的熱量也越來越多，高輻射熱強強度下的pvc首先達到自燃點，進而出現強烈的燃燒現象，比消光面積開始下降，而此時，低熱輻射強度的材料仍然在進行分解反應，煙氣不斷積累，直至自燃後比消光面積開始下降，因高熱輻射強度下的材料燃燒的時間較短，固先熄滅，比消光面積比低熱輻射強度時先達到最小值。
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