电缆或光缆在受火条件下火焰蔓延、热释放和产烟特性的试验方法 GB/T31248-2014
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V298=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Kc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kt
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Kt。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Kt就等于G.2中确定的Kc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Kt因子与Kc因子的偏差应在G.2中确定的Kc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Kc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Kt值为0.93。图F.1和表F.2给出了该程序的框图和示例。
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V298=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。
根据流速分布测量所得的Kc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kt
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Kt。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Kt就等于G.2中确定的Kc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Kt因子与Kc因子的偏差应在G.2中确定的Kc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Kc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Kt值为0.93。图F.1和表F.2给出了该程序的框图和示例。
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