CN112034004A - 一种测试镁合金燃烧风险性的试验系统与方法 - Google Patents

一种测试镁合金燃烧风险性的试验系统与方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于镁合金应用技术领域,涉及一种测试镁合金燃烧风险性的试验系统与方法。试验系统包括火焰燃烧测试单元、气流调节装置和图像和数据采集单元。火焰燃烧测试单元以可燃气体为燃料,燃烧器喷嘴端口安装的热流密度计可检测火焰热流密度,提供气流冲刷和火焰加热环境条件;图像和数据采集单元实现对燃烧行为全过程的图像采集;通过气流调节装置提供模拟环境的气流;热电偶、温度数据记录仪和称重传感器组成的数据采集装置能够完成对样品温度和质量的实时测量。本发明可以模拟真实工况下镁合金燃烧发生、扩展和熄灭的全过程,实现对镁合金及带涂层样件燃烧风险性的快速评估,有助于揭示镁合金燃烧行为及制定防火措施。

Description

一种测试镁合金燃烧风险性的试验系统与方法
技术领域
本发明属于镁合金应用技术领域,涉及一种测试镁合金燃烧风险性的试验系统与方法。
背景技术
镁合金具有密度小、比强度和比刚度高以及电磁屏蔽性能好等优点,在航空航天、轨道交通、汽车等领域有广阔的应用前景,尤其是在航空飞行器中采用镁合金制造的零部件能够极大减轻飞行器重量,提升机动性能,降低油耗。
然而,由于镁与氧气的亲和力较强,氧化生成热和燃烧生成热较高的特性,在受到高温燃气冲刷或以镁屑形式存在等特殊条件下有起火燃烧的风险,并且,一旦镁合金发生燃烧,即使热源被清除,镁合金火灾仍然难以自行熄灭,尤其是用于航空领域的灭火剂中,当前还没有能够有效扑灭镁合金火灾的灭火剂,此外,镁合金在轨道交通、汽车等工业领域上也面临着类似的问题,从而在一定程度上限制了镁合金的应用。
目前用于评估镁合金燃烧风险性的方法一般是将块状或者圆棒状的镁合金放入电炉或者电阻炉内加热,用肉眼观察并记录镁合金试样表面形貌和温度变化情况,将观察到镁合金出现燃烧时的温度作为点燃温度,用点燃温度来衡量燃烧风险性。但此类方法测量效率和重复度都很低,实用性不强,且更为重要的是,此类装置的实验环境条件与镁合金实际应用中发生燃烧的环境条件尚有一定差异,因此,难以保证镁合金应用的安全有效性。其它试验装置,例如热重分析仪、差热扫描量热仪等仪器生产成本高、维护保养困难,且只适用于粉末状或者极小尺寸试样,而全尺寸火焰模拟虽然能够真实模拟环境条件,但存在实验成本高,试样周期长等局限性。因此,发明一种更加简单、准确、高效且较为安全的试验系统与方法来测试镁合金燃烧风险性是非常必要的。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足提供一种测试镁合金燃烧风险性的试验系统与方法,并对燃烧产物进行采集分析,以及对燃烧过程中镁合金的温度和质量进行测试,提高了材料燃烧风险性测试的效率和准确性,为研究镁合金燃烧行为提供数据依据。
为了实现上述目的,本发明的技术方案如下:一种测试镁合金燃烧风险性的试验系统,所述试验系统包括:
火焰燃烧测试单元,用于对试样燃烧行为提供实验腔室,加热热源,并可控制加热温度和火焰热流密度;
气流调节装置,用于对试样燃烧行为全过程进行供气,并控制熄灭火焰;
图像和数据采集单元,用于对试样燃烧行为全过程的图像和全过程的实验数据,图像数据进行采集,通过计算得到评估结果。
进一步,所述火焰燃烧测试单元包括火焰燃烧装置、滑动导轨和测试仓;
所述火焰燃烧装置通过滑动导轨安在所述测试仓上,所述测试仓上设有用于放置试样和采集图像数据的观察窗,所述气流调节装置设置在所述测试仓的两侧,并与所述测试仓内部联通,所述数据采集装置设置在所述测试仓的外部,通过数据线与所述测试仓内部连接。
进一步,所述火焰燃烧装置包括燃烧控制器、燃烧器喷嘴和热流密度计;
其中,所述燃烧控制器设置通过滑块活动设置在所述滑动导上,所述燃烧控制器通过连接管与设置在所述测试仓内的所述燃烧器喷嘴连接,所述热流密度计设置在所述燃烧器喷嘴上,所述燃烧控制器能够带动所述燃烧器喷嘴在所述测试仓的仓体内上下滑动。
进一步,所述数据采集装置包括温度数据记录仪、热电偶、升降台、称重传感器、试样夹具、图像采集单元和上位机;
其中,所述称重传感器设置在位于所述测试仓内部的基座的中心位置上,所述升降台设置在所述称重传感器上,所述夹具设置在所述升降台的顶部,所述热电偶设置在所述夹具内部,所述热电偶与设置在所述测试仓外部的所述温度数据记录仪连接,
所述图像采集单元设置在所述测试仓外部,位于所述观察窗的前端,
所述上位机与所述温度数据记录仪、图像采集单元和称重传感器控制连接。
进一步,所述气流调节装置包括进气管、进气阀、排气管和气体流速测试仪;
其中,所述进气管与所述进气口连接,且所述进气管上设有进气阀,所述排气管与所述排气口连接,所述气体流速测试仪设置在所述排气管上。
进一步,所述夹具包括主体、试样固定槽、防火层、热电偶安装孔和固定销;
其中,所述热电偶安装孔设置在所述主体内部,所述试样固定槽设置在所述主体一端,所述防火层设置在所述固定槽的表面,所述热电偶安装孔贯穿所述试样固定槽和防火层,所述固定销设置在所述主体的另一端,用于升降台固接。
本发明的另一目的提供一种基于上述的镁合金燃烧风险性试验系统的试验方法,包含以下步骤:
S1)制作试样,设定实验参数,并校准系统;
S2)安装试样,开启系统进行试样,并记录过程和采集数据;
S3)对采集的实验数据进行计算,获取样品燃烧所需临界热流密度和反应活化能,实现对镁合金及带涂层样件燃烧风险性的快速评估。
进一步,所述S1)的具体步骤为:
S1.1)根据镁合金零件几何参数确定样品的尺寸,试样厚度≤30mm、横向尺寸≤150mm;
S1.2)根据实际应用环境制定气体流速的阈值,根据火灾环境设定加热温度和热流密度的阈值;
S1.3)打开观察窗,安装试样夹具,利用升降台和滑动导轨调整试样夹具与燃烧器喷嘴的距离,将热电偶一端插入试样夹具中心,另一端连接到温度数据记录仪上;
S1.4)校准系统,开启燃烧控制器调节火焰大小,检测夹具上的热电偶温度和热流密度,调节燃烧器的流量以达到设定温度和热流密度阈值,关闭燃烧器。
进一步,所述S2)的具体步骤为:
S2.1)打开观察窗,将底端插有热电偶的试样安装到试样夹具上,并放到校准后的位置,安装试样,利用称重传感器记录试样重量;
S2.2)利用进气阀调节进气流量,使气体流速达到设定阈值;
S2.3)开启燃烧控制器,使燃烧器的流量达到预先设定温度和热流密度值;
S2.4)启动数据采集装置,记录整个燃烧过程,并记录试样温度变化和质量变化,重复多次试验,得到点燃温度、点燃所需时间和燃烧时间取平均值。
进一步,所述S3)的具体步骤为:
S3.1)根据采集热流密度q、样品受热面积S和加热时间t,代入公式(1)即可求出试样燃烧所需临界热量Q临界,公式如下:
Q临界=Sqt (1)
式中,Q临界是试样燃烧所需临界热量,kJ;S是样品受热面积,m2;q为热流密度,kW/m2;t是加热时间,s;
S3.2)根据采集的试样温度数据和质量数据,代入以下公式(2)-(4),求出不同温度区间的反应活化能E,公式如下:
Figure BDA0002629635070000061
Figure BDA0002629635070000062
Figure BDA0002629635070000063
式中,Δm为t时刻样品增重,g;A为指前因子;E为反应活化能,kJ/mol;R为气体常数,J/(mol·K);β为升温速率;t为加热时间,s;T为环境温度,K。
S3.3)根据S3.1)得到临界热量Q临界和S3.2)得到不同温度区间的反应活化能E;
用临界热量Q临界表示点燃材料所需能量,数值越大表明试样越难被点燃,用不同温度区间的反应活化能E表示反应发生的难易程度随温度的变化情况,实现对镁合金及带涂层样件燃烧风险性的快速评估。
进一步,所述气流速度的阈值为不大于10m/s,加热温度的阈值为800~2000℃,热流密度的阈值为1000~4200kW/m2
本发明的有益效果是:由于采用了上述技术方案,本发明系统实现了镁合金燃烧风险性的测试,测试过程中可以改变试样周围的空气流速,以反映镁合金在不同气流环境下的燃烧风险性,更接近实际使用工况;能够确保火焰高温环境不会损坏称重传感器等试验装置;能够通过数据采集系统配合图像采集系统实时监测样品温度和质量,测量结果实时准确;并且试验装置搭建相对简单,适用性广泛、成本低,试验方法便于操作、安全快捷。
附图说明
图1为本发明的镁合金燃烧风险性试验系统结构示意图;
图2为本发明的镁合金燃烧风险性试验系统中试样夹具结构示意图;
图3为本发明实施例测量的AZ31镁合金的燃烧温度与时间曲线;
图4为本发明实施例燃烧后试样的微观组织照片。
图中:
1-燃烧控制器;2-滑动导轨;3-观察窗;4-图像采集单元;5-测试仓;6-进气阀;7-进气口;8-热电偶;9-温度数据记录仪;10-称重传感器;11-基座;12-升降台;13-气体流速测试仪;14-出气口;15-试样夹具;15-1-主体;15-2-试样固定槽;15-3-防火层;15-4-热电偶安装孔;15-5-固定销;15-6-紧固螺母;16-试样;17-热流密度计;18-燃烧器喷嘴;19-排气管;20-进气管;21-连接管;22-隔热层;23-仓体;24-滑块。
具体实施方式
为使对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的认识,下面将结合附图及具体实施例进行详细的说明,说明如下:
如图1所示,本发明一种测试镁合金燃烧风险性的试验系统,所述试验系统包括:
火焰燃烧测试单元,用于对试样燃烧行为提供实验腔室,加热热源,并可控制加热温度和火焰热流密度;
气流调节装置,用于对试样燃烧行为全过程进行供气,并控制熄灭火焰;
图像和数据采集单元,用于对试样燃烧行为全过程的图像和全过程的实验数据,图像数据进行采集,通过计算得到评估结果。
所述火焰燃烧测试单元包括火焰燃烧装置、滑动导轨2和测试仓5;
所述火焰燃烧装置通过滑动导轨2安在所述测试仓5上,所述测试仓5上设有用于放置试样和采集图像数据的观察窗3,所述气流调节装置设置在所述测试仓3的两侧,并与所述测试仓3内部联通,所述数据采集装置设置在所述测试仓3的外部,通过数据线与所述测试仓3内部连接。
所述火焰燃烧装置包括燃烧控制器1、燃烧器喷嘴18和热流密度计17;
其中,所述燃烧控制器1设置通过滑块24活动设置在所述滑动导2上,所述燃烧控制器1通过连接管21与设置在所述测试仓5内的所述燃烧器喷嘴18连接,所述热流密度计17设置在所述燃烧器喷嘴18上,所述燃烧控制器1能够带动所述燃烧器喷嘴18在所述测试仓5的仓体内上下滑动。
所述数据采集装置包括温度数据记录仪9、热电偶8、升降台12、称重传感器10、试样夹具15、图像采集单元4和上位机;
其中,所述称重传感器10设置在位于所述测试仓5内部的基座11的中心位置上,所述升降台12设置在所述称重传感器10上,所述试样夹具15设置在所述升降台12的顶部,所述热电偶8设置在所述试样夹具15内部,所述热电偶8与设置在所述测试仓5外部的所述温度数据记录仪9连接,
所述图像采集单元4设置在所述测试仓5外部,位于所述观察窗3的前端,
所述上位机与所述温度数据记录仪9、图像采集单元4和称重传感器10控制连接。
所述测试仓5包括基座11、仓体23、隔热层1、进气口7和排气口14;
其中,所述仓体23设置在所述基座11上,且所述仓体23的内壁上设置所述隔热层22,所述进气口7和排气口14分别设置在所述仓体23侧壁上,所述观察窗3设置在所述仓体23的侧壁上。
所述气流调节装置包括进气管20、进气阀6、排气管19和气体流速测试仪13;
其中,所述进气管20与所述进气口7连接,且所述进气管20上设有进气阀6,所述排气管19与所述排气口14连接,所述气体流速测试仪13设置在所述排气管7上。
所述仓体22的材质为由不锈钢材质制成,所述隔热层23包括隔热棉和铝矾土耐火材料。
所述图像采集单元5为高速摄像机。
所述试样夹具15包括主体15-1、试样固定槽15-2、防火层15-3、热电偶安装孔15-4、固定销15-5和紧固螺母15-6;
其中,所述热电偶8安装孔设置在所述主体15-4内部,所述试样固定槽15-2设置在所述主体15-1一端,所述防火层15-3设置在所述试样固定槽15-2内部表面,所述热电偶安装孔15-4贯穿所述试样固定槽15-2和防火层15-3,所述试样固定槽15-2上设有紧固螺母15-6,所述固定销15-5设置在所述主体的另一端,用于升降台12固接,如图2所示。
所述防火层15-3的材质为防火棉,所述主体15-1的材质为隔热防火材料。
所述火焰燃烧装置1的加热能力能够达800~2000℃;所述热流密度计测量17范围为1000~4200kW/m2
一种基于上述的镁合金燃烧风险性试验系统的试验方法,包含以下步骤:
S1)制作试样,设定实验参数,并校准系统;
S2)安装试样,开启系统进行试样,并记录过程和采集数据;
S3)对采集的实验数据进行计算,获取样品燃烧所需临界热流密度和反应活化能,实现对镁合金及带涂层样件燃烧风险性的快速评估。
所述S1)的具体步骤为:
S1.1)根据镁合金零件几何参数确定样品的尺寸,试样厚度≤30mm、横向尺寸≤150mm;
S1.2)根据实际应用环境制定气体流速的阈值,根据火灾环境设定加热温度和热流密度的阈值;
S1.3)打开观察窗,安装试样夹具,利用升降台和滑动导轨调整试样夹具与燃烧器喷嘴的距离,将热电偶一端插入试样夹具中心,另一端连接到温度数据记录仪上;
S1.4)校准系统,开启燃烧控制器调节火焰大小,检测夹具上的热电偶温度和热流传感器的热流密度,调节燃烧器的流量以达到设定温度和热流密度阈值,关闭燃烧器。
所述S2)的具体步骤为:
S2.1)打开观察窗,将底端插有热电偶的试样安装到试样夹具上,并放到校准后的位置,安装试样,利用称重传感器记录试样重量;
S2.2)利用进气阀调节进气流量,使气体流速达到设定阈值;
S2.3)开启燃烧控制器,使燃烧器的流量达到预先设定温度和热流密度值;
S2.4)启动数据采集装置,记录整个燃烧过程,并记录试样温度变化和质量变化,重复多次试验,得到点燃温度、点燃所需时间和燃烧时间取平均值。
所述S3)的具体步骤为:
S3.1)根据采集热流密度q、样品受热面积S和加热时间t,代入公式(1)即可求出试样燃烧所需临界热量Q临界,公式如下:
Q临界=Sqt (1)
式中,Q临界是试样燃烧所需临界热量,kJ;S是样品受热面积,m2;q为热流密度,kW/m2;t是加热时间,s;
S3.2)根据采集的试样温度数据和质量数据,代入以下公式(2)-(4),求出不同温度区间的反应活化能E,公式如下:
Figure BDA0002629635070000121
Figure BDA0002629635070000122
Figure BDA0002629635070000123
式中,Δm为t时刻样品增重,g;A为指前因子;E为反应活化能,kJ/mol;R为气体常数,J/(mol·K);β为升温速率;t为加热时间,s;T为环境温度,K。
S3.3)根据S3.1)得到临界热量Q临界和S3.2)得到不同温度区间的反应活化能E;
用临界热量Q临界表示点燃材料所需能量,数值越大表明试样越难被点燃,用不同温度区间的反应活化能E表示反应发生的难易程度随温度的变化情况,实现对镁合金及带涂层样件燃烧风险性的快速评估。
所述气流速度的阈值为不大于10m/s,加热温度的阈值为800~2000℃,热流密度的阈值为1000~4200kW/m2
实施例:
采用本发明的测试镁合金燃烧风险性的试验系统测试AZ31镁合金的燃烧风险,具体如下:
(1)制定试验参数,将测试材料加工成边长为30mm的正方形试样,环境气流定为5m/s,火焰温度定为1200℃,火焰热流密度定为2500kW/m2
(2)打开观察窗,安装试样夹具,利用升降台和滑动导轨调整试样夹具与燃烧器喷嘴的距离为10cm,将热电偶一端插入试样夹具中心,另一端连接到温度数据记录仪上。
(3)校准系统,开启燃烧控制器调节火焰大小,2min后检测夹具上的热电偶温度和热流传感器的热流密度,调节燃烧器的流量以达到设定温度1200℃和设定热流密度2500kW/m2,关闭燃烧器,取出热流传感器。
(4)安装试样,打开观察窗,将底端插有热电偶的试样安装到夹具上,并放到校准后的位置,利用称重传感器记录试样重量。
(5)利用进气阀调节进气流量,使气体流速测试仪达到设定参数5m/s。
(6)开启燃烧控制器,使燃烧器的流量达到设定阈值,并保持。
(7)通过高速摄像机记录整个燃烧过程,温度数据仪记录试样温度变化,称重传感器记录试样质量变化,重复多次试验,点燃温度、点燃所需时间和燃烧时间取平均值。
(8)当试样开始燃烧立即关闭燃烧器,记录燃烧持续时间,待燃烧完成,打开观察窗,取出燃烧产物和未燃尽的试样,如图3和图4所示。
综上所述,采用本发明的燃烧风险性试验系统可以很好地对比不同镁合金及其涂层在气流冲刷和火焰加热环境条件下的燃烧倾向,具有安全、快捷高效的特点。
以上对本申请实施例所提供的一种用于测试镁合金燃烧风险性的试验系统及方法,进行了详细介绍。以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本申请的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
如在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定组件,硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分组件的方式,而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求书当中所提及的“包含”、“包括”为一开放式用语,故应解释成“包含/包括但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内,本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题,基本达到所述技术效果。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式,然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的,并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求书所界定者为准。
还需要说明的是,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。
应当理解,本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。另外,本文中字符“/”,一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
上述说明示出并描述了本申请的若干优选实施例,但如前所述,应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式,不应看作是对其他实施例的排除,而可用于各种其他组合、修改和环境,并能够在本文所述申请构想范围内,通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围,则都应在本申请所附权利要求书的保护范围内。

Claims (10)

1.一种测试镁合金燃烧风险性的试验系统,其特征在于:所述试验系统包括:
火焰燃烧测试单元,用于对试样燃烧行为提供实验腔室,加热热源,并可控制加热温度和火焰热流密度;
气流调节装置,用于对试样燃烧行为全过程进行供气,并控制熄灭火焰;
图像和数据采集单元,用于对试样燃烧行为全过程的图像和全过程的实验数据,图像数据进行采集,通过计算得到评估结果。
2.根据权利要求1所述的试验系统,其特征在于,所述火焰燃烧测试单元包括火焰燃烧装置、滑动导轨和测试仓;
所述火焰燃烧装置通过滑动导轨安在所述测试仓上,所述测试仓上设有用于放置试样和采集图像数据的观察窗,所述气流调节装置设置在所述测试仓的两侧,并与所述测试仓内部联通,所述数据采集装置设置在所述测试仓的外部,通过数据线与所述测试仓内部连接。
3.根据权利要求2所述的试验系统,其特征在于,所述火焰燃烧装置包括燃烧控制器、燃烧器喷嘴和热流密度计;
其中,所述燃烧控制器设置通过滑块活动设置在所述滑动导上,所述燃烧控制器通过连接管与设置在所述测试仓内的所述燃烧器喷嘴连接,所述热流密度计设置在所述燃烧器喷嘴上,所述燃烧控制器能够带动所述燃烧器喷嘴在所述测试仓的仓体内上下滑动。
4.根据权利要求3所述的试验系统,其特征在于,所述数据采集装置包括温度数据记录仪、热电偶、升降台、称重传感器、试样夹具、图像采集单元和上位机;
其中,所述称重传感器设置在位于所述测试仓内部的基座的中心位置上,所述升降台设置在所述称重传感器上,所述夹具设置在所述升降台的顶部,所述热电偶设置在所述夹具内部,所述热电偶与设置在所述测试仓外部的所述温度数据记录仪连接,
所述图像采集单元设置在所述测试仓外部,位于所述观察窗的前端,
所述上位机与所述温度数据记录仪、图像采集单元和称重传感器控制连接。
5.根据权利要求4所述的试验系统,其特征在于,所述气流调节装置包括进气管、进气阀、排气管和气体流速测试仪;
其中,所述进气管与所述测试仓的进气口连接,且所述进气管上设有进气阀,所述排气管与所述测试仓的排气口连接,所述气体流速测试仪设置在所述排气管上。
6.根据权利要求5所述的试验系统,其特征在于,所述夹具包括主体、试样固定槽、防火层、热电偶安装孔和固定销;
其中,所述热电偶安装孔设置在所述主体内部,所述试样固定槽设置在所述主体一端,所述防火层设置在所述固定槽的表面,所述热电偶安装孔贯穿所述试样固定槽和防火层,所述固定销设置在所述主体的另一端,用于升降台固接。
7.一种采用如权利要求1~6中任一项所述的测试镁合金燃烧风险性的试验系统的测试方法,其特征在于,包含以下步骤:
S1)制作试样,根据实际应用环境设定实验参数,并进行校准;
S2)安装试样,开启系统进行试样,并记录过程和采集数据;
S3)对采集的实验数据进行计算,获取样品燃烧所需临界热流密度和反应活化能,实现对镁合金及带涂层样件燃烧风险性的快速评估。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述S1)的具体步骤为:
S1.1)根据镁合金零件几何参数确定试样的尺寸,试样的厚度≤30mm、横向尺寸≤150mm;
S1.2)根据实际应用环境制定气体流速的阈值,根据火灾环境设定加热温度和热流密度的阈值;
S1.3)打开观察窗,安装试样夹具,利用升降台和滑动导轨调整试样夹具与燃烧器喷嘴的距离,将热电偶一端插入试样夹具中心,另一端连接到温度数据记录仪上;
S1.4)校准系统,开启燃烧控制器调节火焰大小,检测夹具上的热电偶温度和热流密度,调节燃烧器的流量以达到设定温度和热流密度阈值,关闭燃烧器。
9.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述S2)的具体步骤为:
S2.1)打开观察窗,将底端插有热电偶的试样安装到试样夹具上,并放到校准后的位置,安装试样,利用称重传感器记录试样重量;
S2.2)利用进气阀调节进气流量,使气体流速达到设定阈值;
S2.3)开启燃烧控制器,使燃烧器的流量达到预先设定温度和热流密度值;
S2.4)启动数据采集装置,记录整个燃烧过程,并记录试样温度变化和质量变化,重复多次试验,得到点燃温度、点燃所需时间和燃烧时间取平均值。
10.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述S3)的具体步骤为:
S3.1)根据采集热流密度q、样品受热面积S和加热时间t,代入公式(1)即可求出试样燃烧所需临界热量Q临界,公式如下:
Q临界=Sqt (1)
式中,Q临界是试样燃烧所需临界热量,单位是kJ;S是样品受热面积,单位是m2;q为热流密度,单位是kW/m2;t是加热时间,单位是s;
S3.2)根据采集的试样温度数据和质量数据,代入以下公式(2)-(4),求出不同温度区间的反应活化能E,公式如下:
Figure FDA0002629635060000041
Figure FDA0002629635060000042
Figure FDA0002629635060000043
式中,Δm为t时刻样品增重,单位是g;A为指前因子;E为反应活化能,单位是kJ/mol;R为气体常数,单位是J/(mol·K);β为升温速率;t为加热时间,单位是s;T为环境温度,单位是K。
S3.3)根据S3.1)得到临界热量Q临界和S3.2)得到不同温度区间的反应活化能E;
用临界热量Q临界表示点燃材料所需能量,数值越大表明试样越难被点燃,用不同温度区间的反应活化能E表示反应发生的难易程度随温度的变化情况,实现对镁合金及带涂层样件燃烧风险性的快速评估。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113049735A (zh) * 2021-03-11 2021-06-29 国网江苏省电力有限公司电力科学研究院 一种电力电缆阻燃性能现场检测方法
CN113588864A (zh) * 2021-08-06 2021-11-02 国网安徽省电力有限公司电力科学研究院 一种能够调节气体环境的燃烧箱
CN114234645A (zh) * 2022-02-24 2022-03-25 山东慧敏科技开发有限公司 一种高温对流辐射传热实验装置及实验方法
CN114441706A (zh) * 2022-01-24 2022-05-06 上海交通大学 一种金属燃烧性能评估系统及其工作方法
CN114563443A (zh) * 2022-02-25 2022-05-31 苏州赛伍应用技术股份有限公司 一种电池用隔热材料保温性能的测试装置及方法
CN116087726A (zh) * 2023-04-11 2023-05-09 国网四川省电力公司电力科学研究院 一种火焰通道的临界击穿距离测量装置及测量方法
CN116879490A (zh) * 2023-09-07 2023-10-13 安铄应用科技(苏州)有限公司 一种用于防火pp阻燃材料的测试仪及测试方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1995021719A1 (en) * 1994-02-15 1995-08-17 Ashot Nazarian Method and system for the thermal analysis of a substance
WO2003086112A1 (en) * 2002-04-08 2003-10-23 Philip Morris Products S.A. Use of oxyhydroxide compounds for reducing carbon monoxide in the mainstream smoke of a cigarette
CN101487399A (zh) * 2008-07-29 2009-07-22 辽宁工程技术大学 预防煤炭自燃的阻化剂及制备和使用方法
CN103471956A (zh) * 2013-09-22 2013-12-25 南京林业大学 一种环保型阻燃沥青热解过程预测方法
CN104122295A (zh) * 2014-07-25 2014-10-29 中国石油大学(北京) 燃烧池实验装置、能够测定活化能的实验装置和测量方法
CN105067664A (zh) * 2015-08-17 2015-11-18 河南科技大学 一种用于测量高分子材料燃烧时内部温度变化的装置
CN106874641A (zh) * 2016-12-15 2017-06-20 中国航天空气动力技术研究院 氮化硅被动氧化模型实验校验方法以及氧化层厚度影响因素确定方法
CN110161175A (zh) * 2019-04-15 2019-08-23 中国航发北京航空材料研究院 一种钛合金燃烧试验装置及其试验方法
CN110736767A (zh) * 2019-09-19 2020-01-31 江苏大学 一种液体混合燃油氧化特征参数的测量系统及方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1995021719A1 (en) * 1994-02-15 1995-08-17 Ashot Nazarian Method and system for the thermal analysis of a substance
WO2003086112A1 (en) * 2002-04-08 2003-10-23 Philip Morris Products S.A. Use of oxyhydroxide compounds for reducing carbon monoxide in the mainstream smoke of a cigarette
CN101487399A (zh) * 2008-07-29 2009-07-22 辽宁工程技术大学 预防煤炭自燃的阻化剂及制备和使用方法
CN103471956A (zh) * 2013-09-22 2013-12-25 南京林业大学 一种环保型阻燃沥青热解过程预测方法
CN104122295A (zh) * 2014-07-25 2014-10-29 中国石油大学(北京) 燃烧池实验装置、能够测定活化能的实验装置和测量方法
CN105067664A (zh) * 2015-08-17 2015-11-18 河南科技大学 一种用于测量高分子材料燃烧时内部温度变化的装置
CN106874641A (zh) * 2016-12-15 2017-06-20 中国航天空气动力技术研究院 氮化硅被动氧化模型实验校验方法以及氧化层厚度影响因素确定方法
CN110161175A (zh) * 2019-04-15 2019-08-23 中国航发北京航空材料研究院 一种钛合金燃烧试验装置及其试验方法
CN110736767A (zh) * 2019-09-19 2020-01-31 江苏大学 一种液体混合燃油氧化特征参数的测量系统及方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
董希琳: "《消防燃烧学》", 31 May 2015, 中国人民公安大学出版社 *
谢晓 等: "镁铝钆合金在空气中的氧化与燃烧", 《稀有金属材料与工程》 *

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113049735A (zh) * 2021-03-11 2021-06-29 国网江苏省电力有限公司电力科学研究院 一种电力电缆阻燃性能现场检测方法
CN113588864A (zh) * 2021-08-06 2021-11-02 国网安徽省电力有限公司电力科学研究院 一种能够调节气体环境的燃烧箱
CN114441706A (zh) * 2022-01-24 2022-05-06 上海交通大学 一种金属燃烧性能评估系统及其工作方法
CN114234645A (zh) * 2022-02-24 2022-03-25 山东慧敏科技开发有限公司 一种高温对流辐射传热实验装置及实验方法
CN114563443A (zh) * 2022-02-25 2022-05-31 苏州赛伍应用技术股份有限公司 一种电池用隔热材料保温性能的测试装置及方法
CN116087726A (zh) * 2023-04-11 2023-05-09 国网四川省电力公司电力科学研究院 一种火焰通道的临界击穿距离测量装置及测量方法
CN116087726B (zh) * 2023-04-11 2023-06-27 国网四川省电力公司电力科学研究院 一种火焰通道的临界击穿距离测量装置及测量方法
CN116879490A (zh) * 2023-09-07 2023-10-13 安铄应用科技(苏州)有限公司 一种用于防火pp阻燃材料的测试仪及测试方法
CN116879490B (zh) * 2023-09-07 2023-11-24 安铄应用科技(苏州)有限公司 一种用于防火pp阻燃材料的测试仪及测试方法

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