F.3 HRR校准

F.3 HRR校准
F.3.1 概述
校准应通过气体喷灯和液体燃烧方式进行。
F.3.2 基于喷灯方式的HRR校准
F.3.2.1 条件
气体喷灯燃烧校准试验应符合以下条件：
——喷灯输出功率：20.5kW，30kW，40kW〜50kW；
——空气/燃气比：按标准点火源设定(40kW〜50kW均适合1个或2个喷灯）；
——喷灯的燃气和空气流量测定：用质量流量计或转子流量计(本标准推荐质量流量计）；
——通过质量损失对气体损耗进行在线测试。
F.3.2.2 操作步骤
将进入燃烧室的空气流量设定为8000L/min±400L/min，关闭室门，运行设备，进行下述试验步骤：
a) 设定排烟管道中的体积流速为V_298＝1.00m³/s±0.05m³/s；
b) 对排烟管道中的温度和环境温度记录至少300s;管道中的温度与环境温度之差不应超过4°C；
c) 开始计时，并自动记录数据，此时定义t=0s；
d) 点燃喷灯，在每个步骤前5s内调节丙烷的质量流量，使喷灯的HRR符合表F.1的规定；
e) 表F.1中的步骤3结束时，停止数据自动记录。 F.3.2.3 计算
根据流速分布测量所得的K_c值和丙烷的E修正值（16.8MJ/m³)计算下述参数：
a) 540s〜840s，喷灯的HRR平均值；
b) 校准试验中的THR；
c)  通过称取丙烷气体瓶计算质量损失；
b)取5min基线校准期间的第一分钟内氧含量、透光率和HRR各自的平均值作为初值；
c) 取校准试验最后一分钟的氧含量、透光率和HRR各自的平均值作为终值；
 f)氧含量、HRR和透光率的初值和终值的差值。
F.3.2.4 判据
计算结果应符合以下判据要求：
a) 540s〜840s，喷灯的HRR平均值与设定值的偏差应在设定值的±10%以内；
b) 校准试验中测试值THR与以丙烷质量损失和丙烷有效燃烧热（46.4kj/g)计算出的热释放总量的比值应在0.90〜1.10范围内；
c) 氧含量、HRR和透光率的初值和终值的差值应符合5.5.4的要求。
F.3.3 基于液体燃料燃烧方式的HRR校准
F.3.3.1 概述
除了丙烷气体的燃烧，还应通过油盘中给定质量可燃液体的燃烧进行校准，以达到下述目的：
a) 比较两种校准方法；
b) 在短时间内达到较高的热释放水平。
以下给出基于甲醇燃烧的校准程序。
F.3.3.2 条件
甲醇燃烧校准试验应符合以下条件：
——可燃物：甲醇（纯度99.5%)；
——油盘面积：0.4m²;
注1：本标准推荐使用圆盘。
——燃烧质量：（3200±25)g；
——试验前后通过称重测定总质量损失。
注2：甲醇质量和油盘面积的选取要根据之前的经验结果，使热释放峰值足够髙（接近150kW)，但是又不致损坏燃烧室。
F.3.3.3 甲醇操作步骤
将燃烧室的空气流量设定为8000L/min±400L/min，关闭室门，运行设备，进行下述步骤：
a) 设定排烟系统的体积流速为：V₂₉₈ =1.00m³/s±0.05m³/s；
b) 记录至少300s内的排烟管道内的温度和环境温度，管道内的温度与环境温度的偏差不能超过4r；
c) 开启计时器，并自动记录数据：此时定义t=0；
d) 称取所需重量的甲醇，在t=240s后将其倒人油盘中；
e) 在t=300s时点燃液体；
f) 液体燃烧熄灭后再等待300s；
g) 在此300s后停止记录数据。
F.3.3.4 计算
根据流速分布测量所得的匕值和甲醇的E修正值（17.47MJ/m³)计算以下参数：
a) 校准试验中的THR；
b) 根据甲醇质量损失计算热释放总量；
c) 取5min基线校准期间第一分钟到第二分钟内的氧含量、透光率和热释放速率各自的平均值作为初值；
d) 取校准试验最后一分钟内氧含量、透光率和热释放速率各自的平均值为终值；
e) 氧含量、HRR和透光率的初值和终值的差值。
F.3.3.5 判据
计算结果应符合下面判据的要求：
a) 校准试验中测试值THR与以甲醇质量损失和甲醇有效燃烧热（19.94kj/g)计算出的热释放总量的比值应在0.90〜1.10范围内；
b) 氧含量、HRR和透光率初值和终值的差值应满足5.5.4的要求。
F.3.4 用于HRR计算的校准因子k_t
按照附录F的要求，采用丙烷和甲醇燃料进行校准后，应计算最终的校准因子K_t。对于丙烷和甲醇燃料的校准需要一个修正系数，此修正系数等于根据丙烷或甲醇燃料的质量损失计算得到的THR与采用HRR测试系统测得的THR值之间的比值。最终的校准因子K_t就等于G.2中确定的K_c因子乘以丙烷和甲醇校准试验中获得的修正系数的平均值，但K_t因子与K_c因子的偏差应在G.2中确定的K_c因子的±10%以内，如果超出，则应改善流速分布或检查故障并及时处理。
下面给出了一个校准程序的实例。假设按照附录G的程序计算得到的K_c因子为0.9。在热释放为20.5kW、30kW、40kW〜50kW的条件下进行热释放速率校准时的偏差分别为3%、2.5%和-1.5%，丙烷的修正系数平均值因此为1.3%；甲醇校准结果的THR偏差为6%;所以丙烷和甲醇校准修正系数的总平均值为3.7%，由此得出K_t值为0.93。图F.1和表F.2给出了该程序的框图和示例。