錐形量熱儀的工作原理

工作原理

1、結構

錐型量熱儀主要由燃燒室、載重臺、氧分析儀、煙測量系統、通風裝置及有關輔助設備等六部分組成。

①燃燒室：截斷錐形加熱器、點火器、控制電路、擋風罩等構成了燃燒室。入射熱流強度可根據不同的試驗要求適當選擇；樣品放在燃燒平臺上由點火器點燃，燃燒產物由通風系統排走。

②氧分析儀：氧分析儀是CONE的核心部分，它是一種高精度的氣體分析儀（精確到10- 4），由氧分析儀可精確檢驗燃燒時通氣管道中氧的的百分含量隨時間的變化，進而由即時氧氣濃度和氧耗原理測定出材料的燃燒放熱情況。

③載重臺：載重臺是測定樣品質量變化的裝置，它可以準確記錄樣品在燃燒過程中的質量變化情況。燃燒時，樣品放置于載重臺的支架上。

④煙測量系統：在靠近燃燒室的通風管道中設有氦氖激光發射器、復雜的偽雙電子束測量裝置和熱電偶等裝置，以此可測定煙管道中煙的比消光面積（SEA）。

⑤通風系統：通風系統是指樣品燃燒后，將燃燒產物由燃燒室排出到大氣中的裝置。通風裝置的通風性能要根據試驗要求進行調節，氣體流速應限制在一定范圍之內，否則將影響試驗結果。

⑥輔助設備：輔助設備中含有微機處理器、入射熱流強度測量儀、除去CO2及H2O （氣）的相應裝置等。

其它改進設備根據不同需要，也可以添加其它分析裝置，如進行燃燒產物成分分析時，可增加紅外光譜分析裝置；若測量樣品中溫度分布，須進行相應的熱電偶或紅外攝像裝置改造。

2、原理

錐型量熱儀是一種基于燃燒過程中釋放的熱量與燃燒過程中耗氧量直接相關的火災測試工具。所產生的熱量的量直接與火災的嚴重程度，如火災增長率。

氧耗原理是指，物質完全燃燒時每消耗單位質量的氧會產生基本上相同的熱量，即氧耗燃燒熱（E） 基本相同。這一原理由Thornton在1918年發現，1980年Huggett應用氧耗原理對常用易燃聚合物及天然材料進行了系統計算，得到了氧耗燃燒熱（E）的平均值為13. 1kJ / g ，材料間的E值偏差為5 %。所以，在實際測試中，測定出燃燒體系中氧氣的變化，就可換算出材料的燃燒放熱。

一個樣品被放置在一個“錐”形輻射加熱器。通常情況下，樣品暴露于外部磁通形成的加熱器的35千瓦/平方米。然而，對于更多的耐火材料的加熱器經常增加到50千瓦/平方米。一旦產生足夠的熱解產物，點火發生。燃燒產物通過錐形加熱器和通過一個儀器排出管。測量/計算的值通常是重要的包括，但不限于，點火的時間，在燃燒過程中的質量損失率，時間和燃燒過程中釋放的熱量的最大量的最大值，在測試過程中釋放的總熱量。