第一学期燃烧实验指导书.docx

1、第一学期燃烧实验指导书实验一 材料水平垂直燃烧测定实验一、实验目的1. 了解物质燃烧性能的相关概念；2. 了解水平垂直燃烧测定法的基本原理；3. 掌握水平垂直燃烧测定的实验程序及结果处理方法。二、实验原理1基本概念（1）有焰燃烧（after-flame）：在规定的实验条件下，移开点火源后，材料火焰持续的燃烧。（2）有焰燃烧时间（after-flame time）：在规定的实验条件下，移开点火源后，材料保持有焰燃烧的时间。（3）无焰燃烧（after-glow）：在规定的实验条件下，移开点火源后，当有焰燃烧终止或无火焰产生时，材料保持辉光的燃烧。（4）无焰燃烧时间（after-glow time）

2、：在规定的实验条件下，当有焰燃烧终止或移开点火源后，材料持续无焰燃烧的时间。2基本原理水平或垂直的夹住试样的一端，对试样的自由端施加规定的点燃源，测定线性燃烧速率（水平法）或有焰燃烧及无焰燃烧时间（垂直法）来评价试样的阻燃性能。三、实验装置通风柜、实验室燃烧器（本生灯）、环形支架、计时装置、鼓风烘箱、干燥器、脱脂棉。图1-1 CZF-4型水平垂直燃烧测定仪示意图四、实验材料1. 试样：矩形柱体，长度1255mm，宽度13.00.3mm，厚度3.00.2mm。试样表面应平整、光滑、无气泡、飞边、毛刺等缺陷。见表1-1。表1-1 试样尺寸表尺寸方法长宽高每组（数量）mm水平法125513.00.3

3、3.00.23根垂直法125513.00.33.00.25根注：厚度、密度、各向异性、点燃的方向、颜料、填料及阻燃剂种类和含量不同的试样，其实验结果不能相互比较。2. 气源：液化气。五、实验步骤将煤气管接至燃烧箱与燃气罐和压缩空气的气道上，并检查气道口，防止其漏气。一、水平法：水平法适用于常温时一端固定后能水平支撑、另一端下垂不大于10mm的塑料试样；只适用评定实验室条件下材料的燃烧性能，不作为实际使用条件下着火危险性的依据。（一）实验步骤1安装试样（1）在距试样点燃端25mm和100mm处，与试样长轴垂直处各划一条标线；（2）用夹具夹紧试样远离25mm标线的一端，使其长轴呈水平横截面轴线与水

4、平方向成45；（3）将金属网水平地固定在试样下面，与试样最低棱便相距10mm，并使金属网的前缘与试样自由端对齐；（4）安装试样时，如果其自由端下垂，则将支承架支撑在试样下面，试样自由端应伸出支架20mm。支承架的夹持端应有足够间隙，使支承架能沿试样长轴方向朝两边自由移动，随着火焰沿试样向夹持端方向蔓延，支承架应以同样速度后撤。2点燃本生灯（1）将燃料气体的气源与本生灯接通；（2）在离试样约150mm的地方点燃本生灯，调节燃气流量，使灯管在竖直位置时产生202mm高的黄色火焰，然后打开空气进口阀，经调节确保本生灯产生202mm高的蓝色火焰。3点燃试样（1）将火焰移到试样自由端较低的边上，使灯管中

5、心轴线与试样长轴方向底边处于同一铅直平面内，并向试样端部倾斜，与水平方向约成45角。调整本生灯位置，使试样自由端61mm长度承受火焰，并开始记录施焰时间；（2）在保持本生灯位置不变的条件下，对试样施加火焰30s，撤去本生灯。如果施焰时间不足30s，火焰前沿已达到25mm标线时，应立即移开本生灯，停止施焰；（3）停止施焰后，若试样继续燃烧（包括有焰燃烧或无焰燃烧），则应记录燃烧前沿从25mm标线到燃烧终止时的燃烧时间（单位s），并记录从25mm标线到燃烧终止端的烧损长度（单位mm）。注：如果燃烧前沿越过100mm标线，则记录从25mm标线至100mm标线建燃烧所需时间，此时烧损长度为75mm；如

6、果移开点火源后，火焰即灭火燃烧前沿未达到25mm标线，则不计燃烧时间、烧损长度和线性燃烧速度。4重复步骤13，完成3根试样的测试。（二）结果评价1结果计算（1）每根试样的线性燃烧速度（mm/min）按式（1-1）计算： （1-1） 式中 燃损长度，mm； 燃烧时间，s。（2）计算3根试样线性燃烧速度的算术平均值。2分级标志材料的燃烧性能，按点燃后的燃烧行为，可分为四级（符号FH表示水平燃烧）：FH-1：移开点火源后，火焰即灭火燃烧前沿未达到25mm标线；FH-2：移动点火源后，燃烧前沿越过25mm标线，但未达到100mm标线。在FH-2级中，燃损长度应写进分级标志，如FH-2-70mm；FH-

7、3：移开点火源后，燃烧前沿越过100mm标线，对于厚度在3至13mm的试样，其燃烧速度不大于40mm/min；对于厚度小于3mm的试样，燃烧速度不大于75mm/min。在FH-3级中，线性燃烧速度应写进分级标志，如FH-3-30mm/min；FH-4：除线性燃烧速度大于规定值外，其余与FH-3级相同，其燃烧速度也应写进分级标志，如FH-4-60mm/min。如果被试材料的3根试样分级标志数字不完全一致，则应报告其中数字最高的类级，作为该材料的一级标志。二、垂直法垂直法是在规定条件下，对垂直放置的，具有一定尺寸的试样施加火焰后的燃烧行为进行分类的一种方法。它仅适用于质量控制试验和选材试验，不能作

8、为实际条件下着火危险性的依据。（一）实验步骤1安装试样用环形支架上的夹具夹住试样上端6mm，使试样长轴保持铅直，并使试样下端距水平铺置的干燥医用脱脂棉层距离约为300mm。撕薄的脱脂棉层尺寸为5050mm，其最大未压缩厚度约为6mm。2点燃本生灯（1）将燃料气体的气源与本生灯接通；（2）在离试样约150mm的地方点燃本生灯，调节燃气流量，使灯管在竖直位置时产生202mm高的黄色火焰，然后打开空气进口阀，经调节确保本生灯产生202mm高的蓝色火焰。3点燃试样（1）将本生灯火焰对准试样下端面中心，并使本生灯管顶面中心与试样下端面距离H保持为10mm，点燃试样10s。必要时，可随试样长度或位置的变化

9、来移动本生灯，以使H保持为10mm；（2）如果在施加火焰过程中，试样有熔融物或燃烧物滴落，则将本生灯在试样宽度方向一侧倾斜45角，并从试样下方后退足够距离，以防滴落物进入灯管中，同时保持试样残留部分与本生灯管顶面中心距离仍为10mm，呈线状的熔融物可忽略不记；（3）对试样施加火焰10s后，立即把本生灯撤到离试样至少150mm处，同时用计时装置测定试样的有焰燃烧时间；（4）试样有焰燃烧停止后，立即按上述方法再次施焰10s，并需保持试样余下部分与本生灯口相距10mm。施焰完毕，立即撤离本生灯，同时启动计时装置测定试样的有焰燃烧时间和无焰燃烧时间，此时还要记录是否有滴落物、滴落物是否引燃了脱脂棉。4

10、重复步骤13，测试5根试样。（二）结果评价1结果计算每组五根试样有焰燃烧时间总和按式（1-2）计算： （1-2）式中第根试样第一次有焰燃烧时间，s；第根试样第二次有焰燃烧时间，s；试样编号，为15。2分级标志材料的燃烧性按点燃后的燃烧行为分为FV-0、FV-1和FV-2三级，见表1-2（符号FV表示垂直燃烧）。表1-2 按垂直燃烧法测定的材料分级表条 件级 别FV-0FV-1FV-2每根试样的有焰燃烧时间（）10303030对于任何状态调节条件，每组5根试样有焰燃烧时间总和50250250250每根试样第二次施焰后的有焰加上无焰燃烧时间（）30606060每根试样有焰燃烧或无焰燃烧蔓延到夹具的

11、现象无无无有滴落物引燃脱脂棉现象无无有有或无注：（1）如果每组5个试样施加10次火焰后，总的有焰燃烧时间不超过50s或250s，则允许有一次施加火焰后有焰燃烧时间超过10s或30s；（2）如果一组5个试样中有一个不符合表中要求，应再取一组试样进行试验，第二组的5个试样应全部符合要求，如果第二组试样中仍有一个试样不符合表中相应的要求，则以两组中数字最大的级别作为该材料级别；（3）如果达到此表规定的分级标志应写进试样的最小厚度，精确至0.1mm；（4）如试样结果超出FV-2相应的要求，则不能用垂直燃烧法评定。六、思考题1. 实验的影响因素有哪些？ 2. 如何根据实验结果评价试样的燃烧性能？实验二

12、点着温度的测定一、实验目的1了解实验的意义；2掌握着火点测试实验的基本原理；3掌握材料点着温度的测定方法；4掌握DW-02型点着温度测定仪的使用并测定典型材料的点着温度。二、实验原理点着温度可以用来相对比较各种材料在一定条件下的燃烧特性。在一定温度下,固体可燃物料会挥发或蒸发出一部分的可燃烧气体或蒸汽,当温度升高到某一数值时,挥发或蒸发出的可燃气体或蒸汽的浓度足够高,以致被明火点燃后能形成持续的火焰(5s),则能出现这种现象的最低温度即称为着火点。实验通过预先设定温度值，在达到设定温度后，判断是否可以使用明火点燃被测物质，而确定物质的点着温度。三、实验装置图2-1 DW-02型点着温度测定仪示

13、意图实验使用DW-02型点着温度测定仪（图2-1）进行，其主要技术指标如下：1炉温：150450之间任意一点温度恒定不大于2；2试样粒度：制备成0.51.0mm；3试样量：1g；4电源：22010%V，50Hz；5温度波动：1.5；四、实验材料点火器；打火机；ABS有机塑料；镊子；手表/秒表。五、装置的调整1将对号插头插入座内，合上总电源，按下电源开关，指示灯即亮，然后拨动“升温降温”手柄（在炉体侧面），使其通风孔封闭。2设定温度：把“设定/显示”按钮（绿色按钮）按下，再按住仪器面板上温控显示仪表的“、”键，选定好设定温度，看到温度值与设定温度值一致时，再按一下“设定/显示”按钮。按下“升温，

14、降温”开关，使其在弹开状态。此时显示的温度为设定温度，设定温度值的上一栏为实际炉体升温的值。3炉体经过一段时间的升温，温度符合规定要求时，恒温5min左右即可进行试验。4试验结束时按“降温”按钮（红色按钮），拨动“升温降温”手柄进行降温，炉温降到常温下，工作人员方可离开试验场所。六、实验步骤1根据实验装置的调整步骤13，将实验装置调整到要求的状态。2把铜锭炉加热到预定的温度，并保持恒温，温度波动应控制在2。3将装有1g试样的容器放入铜锭炉的试样孔中，盖好盖子（盖子要预先放在铜锭炉上预热），并打开秒表开始记时。4用明火点着点火器，将点火器喷嘴向上调节火焰长1015mm，将点火器火焰置于样品管盖的

15、上方2mm处晃动。如果在开始的5分钟内，喷嘴上没有（或有）连续5s的火焰，则每次将炉温升高（或降低）10，用新的试样重新试验，直到测得喷嘴上出现连续5s的以上的火焰时的最低温度为止，并记录此温度。5在每个预定的温度做三个试样，若有两个没有5s以上的火焰，则将炉温升高10，再做三个试样，如果有两个试样出现5s以上的火焰，则最低温度即为材料的点着温度。 6在热塑性塑料的测定过程中，可能发生发泡沸溢现象，可将试样量减少到0.5g；如果仍然发生上述现象，则不能用此法测定点着温度。 7试验结束后，把炉子下方的进气开关手柄拨动到开位，对加热炉进行快速降温，使炉子降至室温，最后关闭电源对炉子和容器进行必要的

16、维护。七、实验数据记录表2-1 实验数据记录表试样123现象温度八、思考题1实验中为什么应将实验装置的通风口关闭？在实验结束后，是否应该开启装置的通风口呢？2点着温度与物质的燃点有何关系？实验三 可燃液体闪点和燃点的测定一、实验目的1掌握可燃液体闪点、燃点的定义及液体存在闪燃现象的原因；2掌握用开口杯、闭口杯闪点测定仪测量可燃液体的闪点和燃点的方法。二、实验原理当液体温度比较低时，由于蒸发温度低，蒸发速度慢，液面上方形成的蒸气分子浓度比较小，可能小于爆炸下限，此时蒸气分子与空气形成的混合气体遇到火源是不能被点燃的。随着温度的不断升高，蒸气分子浓度增大，当蒸气分子浓度增大到爆炸下限的时候，可燃液

17、体的饱和蒸气与空气形成的混合气体遇到火源会发生一闪即熄灭的现象，这种一闪即灭的瞬时燃烧现象称为闪燃。在规定的实验条件下，液体表面发生闪燃时所对应的最低温度称为该液体的闪点。在闪点温度下，液体只能发生闪燃而不能出现持续燃烧。这是因为在闪点温度下，可燃液体的蒸发速度小于其燃烧速度，液面上方的蒸气烧光后蒸气来不及补充，导致火焰自行熄灭。继续升高温度，液面上方蒸气浓度增加，当蒸气分子与空气形成的混合物遇到火源能够燃烧且持续时间不少于5秒时，此时液体被点燃，它所对应的温度称为该液体的燃点。从消防观点来看，闪燃是火险的警告、着火的前奏。掌握了闪燃这种燃烧现象，就可以很好地预防火灾发生或减少火灾造成的危害。

18、闪点是衡量可燃液体火灾危险性的一个重要参数，是液体易燃性分级的依据。闭杯闪点等于或低于61的液体为易燃液体。按闪点的高低易燃液体可分为：（1）低闪点液体，指闪点18的液体；（2）中闪点液体，指18闪点23的液体；（3）高闪点液体，指23闪点61的液体。三、实验装置（一）SYP1001B-开口闪点测试仪本仪器适用于按标准GB/T3536 石油产品闪点和燃点测定法（克利夫兰开口杯法）规定测定除燃料油和开口闪点低于79的产品以外的一切石油产品的闪点和燃点，同时也适用于国际标准ISO2592 石油产品闪点和燃点测定法（克利夫兰开口杯法）。本仪器符合SY/T5645 产品标准。本仪器可通过程序设定控制电

19、炉加热功率, 通过遥控器准确捕捉闪点和燃点温度。1基本部分包括点火器、克利夫兰油杯、电炉、温度计、温度传感器、测控显示系统及气管架组成，见图3-1。2主要技术指标：（1）电热装置：加热功率为400W；等效输出电压可调值：0220V；（2）标准油杯：63.5 0.5mm；（3）引火装置：引火源：丁烷气；引火器孔径：0.8mm；火焰球直径：4mm；（4）温度计：内标式或棒式水银温度计，应符合GB/T514；刻度-6400，分度1； （5）电源：AC22010，50Hz，AC。图3-1 克利夫兰开口杯闪点和燃点测定仪（二）SYP1002B-闭口闪点测试仪本仪器适用于按GB/T261闪点的测定 宾斯基

20、-马丁闭口杯法规定，用宾斯基-马丁闭口杯测定可燃液体、带悬浮颗粒的液体、在试验条件下表面趋于成膜的液体和其它液体的闪点，适用于闪点高于40的样品。符合GB/T261、ISO2719、ASTM D93、IP34 等标准对仪器的要求。1基本部分包括点火器、克利夫兰油杯、电炉、温度计、温度传感器、测控显示系统及气管架组成，见图3-2。2主要技术指标：（1）电热装置：加热功率为500W； （2）标准油杯：内径：50.8mm；深度：56mm；试油容量刻线深度：34.2mm；试油容量：约70ml。（3）引火装置：引火源：丁烷气；引火器孔径：0.7mm；（4）温度计：内标式或棒式水银温度计，应符合GB/T2

21、61-2008；刻度-5110，分度0.5；刻度20150，分度1；刻度90370，分度2。图3-2 宾斯基-马丁闭口杯闪点测定仪四、主要仪器及实验材料仪器：SYP1001B-开口闪点测试仪器，SYP1002B-闭口闪点测试仪器；盛油样的容器；点火器；闪点仪用温度计；液化气钢瓶。实验药品：0#柴油。五、实验内容及方法基本步骤：装试样放置在电炉上装温度计加热升温（按规定）点火试验记录数据。（一）SYP1001B-开口闪点测试仪步骤仪器操作分自测试及调校、油样测试两部分。1仪器的自测试及调校：（1）打开仪器电源开关使仪器通电，此时面板显示“SYP-”。（2）在键盘上按“E”键，仪器进入自测试及调校

22、状态，此时显示器自动显示“1111”到“7777”，然后显示当前温度数。（3）在键盘上按“A”键后打开电炉加热，此时可观察电炉是否发热，如发热说明加热系统完好，如不发热则有故障，须排除。在键盘上按“B”键则关闭电炉。（4）在键盘上按“D”键则点火杆转动，此时观察点火杆回扫角度是否正确，点火杆回扫角度应该与油杯中心位置对称，如不正确，可拧开锁紧螺钉, 调整点火杆位置，直到位置正确。然后再拧紧锁紧螺钉, 固定点火器。（5）显示温度与玻璃温度计的对比调整：a) 油杯加入油样到油样刻线后，放在电炉上，将玻璃温度计及温度传感器垂直安装在温度计架上，玻璃温度计用橡胶塞固定，按图一所示垂直放置, 伸入油杯内

23、，使温度计球底离油杯底6毫米。b) 在键盘上按“A”键电炉开始加热，油温开始升高，此时进行玻璃温度计与面板显示温度的读数对比，调节温度传感器的上下位置，使得显示温度与玻璃温度计的读数相一致。当试样温度到达预期闪点前4050时，如玻璃温度计与显示器的温度读数还有偏差，再次调节温度传感器的位置，使得两者的读数相一致，然后按“B”键，关闭加热器，固定好玻璃温度计与温度传感器的相对位置。（6）完成以上自测试及调试步骤，如果仪器正常，就可以进行油样测试。2油样测试：（1）将油样装入油杯中，使弯月面的顶部恰好到油样刻线。如果注入油杯中的油样过多，则用移液管或其他适当的工具取出多余的油样；如果油样沾到仪器的

24、外边，则倒出油样，洗净后再重装。要除去油样表面上的空气泡。将油杯放在电炉上。（2）将固定好玻璃温度计及温度传感器的温度计架按图一所示垂直放置在仪器上，使温度计球底离油杯底6毫米。（3）由点火器进气管处输入丁烷气（或煤气液化气等），并点燃引火器，通过气流调节阀调节火焰球直径到4毫米左右，旁边有参照小球。（4）接通电源，打开电源开关，电炉开始加热，此时显示器显示“SYP-”。（5）在键盘上按“A”键，显示器出现“C”，然后输入样品油的预期闪点和预期燃点温度，在键盘上输入“XXXX”四位数（四个键），三位整数、一位小数，再按“A”键，表示输入样品油的预期闪点或预期燃点温度被认可，如果输入的预期闪点或

25、预期燃点温度超出范围（70400），显示器则发出出错显示“E”，此时再按“A”键，重新输入预期闪点和预期燃点温度，按“A”、“C”键确定。（6）仪器开始自动控温及自动点火，（如果自启动失败，请按“F”键，再按“A”键重新预置温度，显示器出现“C”时，输入预期闪点和预期燃点温度，再按“A”、“C”键启动）。在预期闪点或预期燃点温度前56时，加热速度控制在每分钟1417范围内；到预期闪点或预期燃点温度前28时，加热速度控制在每分钟56范围内，同时温度每升高2，点火装置自动划过杯面点一次火。这时要观察油杯面是否出现闪点或燃点。当出现闪点时，立刻按遥控器，此时显示被锁定，如要保存样品油的闪点温度，可按

26、键盘上的“B”键，此时闪点温度被保存，如要继续测试燃点温度，只要再按一下遥控器，显示锁定被解除，显示器继续显示当前温度。当出现燃点时，按一下遥控器，仪器自动计时5秒，到时发出报警声，此时如样品还在燃烧，可按键盘上的“B”键认可。如不足5秒样品油就熄火，应再按一下遥控器继续观察。测试结束后，可连续按“D”键，显示器显示被保存的闪点和燃点的温度。如要再做样品油测试，可在键盘上按键“F”后重复以上操作。（7）每种试样各测两次，要求两次闪点误差不超过2，燃点误差不超过4。（二）SYP1002B-闭口闪点测试仪步骤试验包括步骤A和步骤B。步骤A适用于表面不成膜的油漆和清漆，未用过润滑油及不包括在步骤B之

27、内的其它石油产品。步骤B适用于残渣燃料油，稀释沥青，用过润滑油，表面趋于成膜的液体，带悬浮颗粒的液体及高粘稠材料。残渣燃料油试样如含有较多水，因加热会使试样起泡并从试验杯中溢出，故需小心操作。1步骤A1-1 使用气压计，记录试验期间仪器附近的环境大气压。1-2 将试样倒入试验杯至环状标记处, 然后盖上清洁、干燥的杯盖，插入温度计，并将试验杯放在加热室中。由气体输入处输入丁烷（或煤气气体），并点燃引火器，通过调节气体流量调节阀，将试验火焰球调整到接近球形，其直径为34mm。注：旁边有参照小球。试验过程中持续通气。1-3 打开电源开关，电加热器加热，搅拌器开始工作，搅拌速度切换为低转速：90120

28、转/分。同时调节输出电压，使试样在整个试验期间以5/min6/min 的速率升温。1-4 当试样的预期闪点为110或更低时，从预期闪点以下235开始点火，温度每升高1点火一次，点火同时停止搅拌。点火方法：按动面板上的点火开关，点火装置就会自动控制快门和引火器对试样点火。整个试验期间搅拌器只有在点火时才停止搅拌。点火时，火焰在0.5秒内降到杯上含蒸气的空间中，留在这一位置1秒立即迅速回到原位。1-5 当试验的预期闪点高于110时，从预期闪点以下235开始点火，温度每升高2点火一次。操作方法同（1-4）。1-6 当测定未知试样的闪点时，在适当起始温度下开始试验，高于起始温度5时进行第一次点火，然后

29、按（1-4）和（1-5）进行。1-7 记录火源引起试验杯内产生明显着火的温度，作为试样的观察闪点，但不要把真实闪点到达之前，出现在试验火焰周围的淡兰色光轮与真实闪点相混淆。1-8 如果所记录的观察闪点温度低于最初点火温度18或高于最初点火温度28，则认为此结果无效。应更换新试样重新进行试验，调整最初点火温度，直到获得有效的测定结果，即闪点出现在最初点火温度以上1828之间。1-9 每种试样各测两次，要求两次闪点误差不超过2。2步骤B2-1 使用气压计，记录试验期间仪器附近的环境大气压。2-2 将试样倒入试验杯至环状标记处, 然后盖上清洁、干燥的杯盖，插入温度计，并将油杯放在加热室中。由气体输入

30、处输入丁烷（或煤气气体），并点燃引火器，通过调节气体流量调节阀，将试验火焰球调整到接近球形，其直径为34mm。注：旁边有参照小球。试验过程中持续通气。2-3 打开电源开关，电加热器加热，搅拌器开始工作，搅拌速度切换为高转速：250 转/分10转/分。同时调节输出电压，使试样在整个试验期间以1/min1.5/min 的速率升温。2-4 其余试验步骤按照1-41-9规定进行。六、实验结果及数据分析将实验数据填入表中，并计算平均结果。1SYP1001B-开口闪点测试仪数据记录表格（）物 质名 称闪 点第 一 次第 二 次平 均 结 果2SYP1002B-闭口闪点测试仪数据记录表格（）物 质名 称闪 点第 一 次第 二 次平 均 结 果七、思考题1影响测定结果准确程度的因素有哪些？2对于同一种油品，分别用开口和闭口测定方法测得的闪点有何区别，说明原因。