CN107271482A - 一种可燃轻质粉末热释放速率的测试方法 - Google Patents

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赵江平
王玉娇
崔晓红
李华
韩煜久
陈敬龙
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Abstract

本发明公布了一种可燃轻质粉末热释放速率的测试方法，按规定对锥形量热仪进行预热、校准和设定辐照强度后，对可燃轻质粉末进行样品预处理，将样品装入20×20mm2的钢制模具中，采用手动液压成型压制，受压0.2～0.4MPa，脱模后将25块样品整齐排列，置于内壁及底层覆盖铝箔的样品架上，按照锥形量热仪的操作规程实验并采集数据。本发明提高了测定可燃轻质粉末热释放速率的精准性，降低了实验过程的危险性，预处理工艺过程简易，可操作性强。

Description

一种可燃轻质粉末热释放速率的测试方法
技术领域
本发明属于材料热释放速率测定和评价技术领域，涉及测试可燃轻质粉末热释放速率的方法。
背景技术
服装及食品行业常采用棉，茶，谷物，皮毛、染料、纤维等为材料，它们在加工过程中易产生大量可燃或易燃的有机粉尘，尤其在高温、高压的受限空间内，极易形成爆炸等事故。据行业统计，谷物等轻质粉尘的爆炸次数占比高达64.7％。
当前关于粉尘爆炸性能的研究主要聚焦于密度较大的金属粉尘，可通过测试粉尘的热释放速率进行预测和分析其爆炸危险性，评价材料在火灾中的燃烧行为，主要采用锥形量热仪测定其燃烧性能参数，通过测试粉尘的热释放速率进行预测和分析其爆炸危险性。但由于缺乏表征可燃轻质粉末燃烧性能的有效手段，导致当前定量分析可燃轻质粉末爆炸危险性及其在火灾中的燃烧行为还未见报道。同时，由于可燃轻质粉末密度较小，用锥形量热仪直接测定其燃烧性能，测试结果的偏差较大，目前对于可燃轻质粉末燃烧时的热释放速率还未见报道。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提出一种测试可燃轻质粉末热释放速率的方法，填补目前对于可燃轻质粉末燃烧时的热释放速率测试的空白。
为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：
一种可燃轻质粉末热释放速率的测试方法，包括以下步骤：
步骤一，取待测可燃轻质粉末，筛分烘干；
步骤二，将步骤一的产物进行柱状成型压制，卸压得到压块试样；
所述压制时受压强度为0.2MPa～0.4MPa，升压速率为0.05MPa/min，保压3min；
步骤三，对压块试样使用锥形量热仪进行热释放速率测量。
所述步骤一筛分细度不低于80目，60℃烘干1h。
所述步骤二柱状的底面为20×20mm2。
所述步骤二压块厚度为2～5mm。
所述步骤二压块成型不完整可加入质量分数2～4％淀粉后重复步骤二。
所述步骤二压制时采用手动液压增压。
所述步骤三使用锥形量热仪前在锥形量热仪样品架内槽覆盖铝箔。
与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：
(1)本发明首次提出一种测定可燃轻质粉末热释放速率的方法。
(2)本发明提高了测定可燃轻质粉末热释放速率的精准性，通过压制成型提高了可燃轻质粉末的密实度，减少了因烟气作用可燃物颗粒飘至烟道而燃烧不充分；同时压制过程使得不同细度的同种粉末的孔隙率差异减小，提高了实验数据的科学性。
(3)本发明降低了实验过程的危险性，压制成型可提高可燃粉尘的最小着火能，减小了测试时粉尘发生爆炸的可能性。
(4)本方法适用性广，可适用于80目以上的有机轻质粉尘，并且热释放性能稳定。预处理工艺过程简易，可操作性强。
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
具体实施方式
可燃轻质粉末，是生产过程中产生的可燃、可爆炸的，密度较小的细小粉末，在较低的压力作用下可受压成型。发明人研究发现，若采用直接将可燃轻质粉末铺装在密封容器中，然后将其置于锥形量热仪测试其热释放性能，存在以下问题：(1)由于可燃轻质粉末的密度较小，在仪器测试过程中的风压作用下，易随烟气飘至烟道而燃烧不充分，甚至可形成粉尘爆炸，造成重大安全隐患；(2)对于不同细度的同种粉末，由于其填充时的孔隙率差异较大，导致其燃烧时热释放速率差异较大；(3)可燃轻质粉末由于最小着火能较低，在锥形量热仪中的辐射锥升温过程中，易于燃烧。因此，要想利用现有的锥形量热仪，就必须研发可准确测试可燃轻质粉末热释放速率的方法，对其进行前期预处理尤为重要。依据发明人查阅的大量专利及文献资料，未发现关于测试可燃轻质粉末热释放速率的方法。
实施例1：
本实施例提供一种可燃轻质粉末热释放速率的测试方法，步骤如下：
步骤一，选取谷粉样品，筛分出细度为80～85目的粉末，取200g置于烘箱，60℃烘干1h；
步骤二，根据测试样品密度，称取2.0g样品装入底面为20×20mm2的钢制柱状成型设备的模具中压制成型，受压强度为0.2MPa，升压速率为0.05MPa/min，保压3min；泄压并脱模观察样品，形成厚度为5mm的方形样品。
步骤三，按规定对锥形量热仪进行预热、校准和设定辐照强度后，在样品架内槽覆盖铝箔，并将25块样品整齐排列，平铺于样品台内槽内，按照锥形量热仪的操作规程，放入样品架实验并采集数据，每个样品测试3次确定其热释放速率。
所测试谷粉热释放速率的实验结果见表1。
实施例2：
本实施例提供一种可燃轻质粉末热释放速率的测试方法：
步骤一，筛分细度为100～120目，其他同实施例1；
步骤二，加入2％的淀粉，0.4MPa压制，形成厚度为2mm的方形样品，其他同实施例1；
步骤三，同实施例1；
所测试谷粉热释放速率的实验结果见表1。
实施例3：
本实施例提供一种可燃轻质粉末热释放速率的测试方法：
步骤一，筛分细度为140目以上，其他同实施例1；
步骤二，形成厚度为3.5mm的方形样品，其他同实施例1；
步骤三，同实施例1。
所测试谷粉热释放速率的实验结果见表1。
表1为3个实施例测试谷粉热释放速率的实验结果，从中可见谷粉粒度越小，引燃时间越长，其总放热量越多，平均热释放速率越大，有焰燃烧时间越短，但单位面积热释放速率峰值变化不大，失重率越大，表明材料燃烧得更充分。
表1 不同细度谷粉3个实施例的热释放速率
对比例1：
本对比例给出一种可燃轻质粉末热释放速率的测试方法，不同于实施例1的是：因装入较多样品导致所压制样品的厚度达8mm。
对比例2：
本对比例给出一种可燃轻质粉末热释放速率的测试方法，不同于实施例1的是：受压强度为1MPa。
对比例3：
本对比例给出一种可燃轻质粉末热释放速率的测试方法，不同于实施例1的是：保压1min。
所测试对比例中谷粉热释放速率的实验结果见表2。
表2为3个对比例热释放速率的实验结果，从中可见压制样品厚度过大、压力过高和保压时间太短均会影响样品的热释放性能，例如因压制压力过高导致所压制样品在脱模过程中易开裂，因保压时间太短导致所压制样品在测试过程中易碎。主要表现为失重率较低，间接表明样品材料燃烧不够充分。表2 3个对比例的热释放速率

Claims (7)

1.一种可燃轻质粉末热释放速率的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，取待测可燃轻质粉末，筛分烘干；
步骤二，将步骤一的产物进行柱状压块压制，卸压得到压块试样；
所述压制时受压强度为0.2MPa～0.4MPa，升压速率为0.05MPa/min，保压3min；
步骤三，对压块试样使用锥形量热仪进行热释放速率测量。
2.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述步骤一筛分细度不低于80目，60℃烘干1h。
3.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述步骤二柱状的底面为20×20mm2。
4.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述步骤二压块厚度为2～5mm。
5.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述步骤二若压块成型不完整可加入质量分数2％～4％的淀粉后重复步骤二。
6.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述步骤二压制时采用手动液压增压。
7.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述步骤三使用锥形量热仪前在锥形量热仪样品架内槽覆盖铝箔。
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