1、1安全科學與工程學院工程燃燒學實驗指導書安全工程專業王健 編寫河南理工大學2二o 年九月1、實驗前必須認真預習實驗指導書及實驗內容，明確實驗目的、步驟、原 理、回答實驗教師的提問，回答不合要求者，須重新預習，才能進行實驗。2、對規定實驗外確屬需要的內容，可先提出實驗原理和方法，經教師或實 驗技術人員同意后，方可進行實驗。3、做實驗時必須嚴格遵守實驗室的規章制度和儀器設備的操作規程，服從 教師和實驗技術人員的指導。4、愛護儀器設備，節約使用材料，使用前詳細檢查，使用后要整理就位， 發現丟失或損壞應立即報告， 未經許可不得動用與本實驗無關的儀器設備及其它 物品，不準將任何實驗室物品帶出室外。5、實

2、驗時必須注意安全，防止人身和設備事故的發生，若發生事故應立即 切斷電源，及時向指導教師報告，并保持現場，不得自行處理，待指導教師查明 原因并排除故障后，方可繼續實驗。6、進入實驗室后應保持安靜，不得高聲喧嘩和打鬧，不準抽煙，不準隨地 吐痰，不準亂拋紙屑雜物，要保持實驗室和儀器設備的整齊清潔。7、實驗完畢后，經實驗室工作人員檢查儀器設備、工具、材料及實驗記錄 后方可離開。8、實驗后要認真完成實驗報告，包括分析結果、處理數據、繪制曲線及圖 表等。對不合格要求的實驗報告應退回重做。9、對違反實驗規章制度和操作規程、擅自動用與本實驗無關的僅器設備、 私自拆卸儀器而造成事故和損失的肇事者必須寫出書面檢查

3、， 視情節輕重和認識 程度按規定處理。10、在進入實驗室前，務必搞好個人衛生，不得將臟物帶入室內，有凈化要 求的3實驗室，進室必須換拖鞋。目錄實驗一 材料的氧指數測定實驗 . 4實驗二 材料的點火溫度測定實驗 . 104實驗一 材料的氧指數測定實驗一、實驗目的1.明確氧指數的定義及其用于評價高聚物材料相對燃燒性的原理；2.了解 HC-2 型氧指數測定儀的結構和工作原理；3.掌握運用 HC-2 型氧指數測定儀測定常見材料氧指數的基本方法；4.評價常見材料的燃燒性能。二、實驗內容氧指數的測試方法，就是把一定尺寸的試樣用試樣夾垂直夾持于透明燃燒筒 內，其中有按一定比例混合的向上流動的氧氮氣流。 點著

4、試樣的上端， 觀察隨后 的燃燒現象， 記錄持續燃燒時間或燃燒過的距離。 通過重復多次實驗， 測試物質 試樣燃燒所需要的最低氧濃度，即發生熄滅時的氧氣含量，即氧指數。三、儀器設備HC-2 型氧指數測定儀（如下圖所示） 、氧氣瓶（充有氧氣） 、氮氣瓶（充有 氮氣）251點火器；2玻璃燃燒筒；3燃燒著的試樣；4試樣夾；5燃燒筒支架；6 金屬網；7測溫裝置；8裝有玻璃珠的支座；9基座架；10氣體預混合 結點；11 截止閥；12接頭；13壓力表；14精密壓力控制器；15過濾器；16針閥；17氣體流量計。圖 1 氧指數測定儀示意圖燃燒筒為一耐熱玻璃管，高 450mm,內徑 7580mm,筒的下端插在基座

5、上，基座內填充直徑為 35mm 的玻璃珠，填充高度 100mm,玻璃珠上放置一 金屬網，用于遮擋燃燒滴落物。試樣夾為金屬彈簧片，對于薄膜材料，應使用 140 mmx 38mm 的 U型試樣夾。流量控制系統由壓力表、穩壓閥、調節閥、轉 子流量計及管路組成。流量計最小刻度為0.11/min。點火器是一內徑為 13mm的噴嘴，火焰長度可調，試驗時火焰長度為10mm。四、所需耗材1. 材料：紙張2.試樣尺寸：每個試樣長寬等于(120mm) x (6.5 .5mm)五、實驗原理、方法和手段物質燃燒時 ,需要消耗大量的氧氣 , 不同的可燃物 ,燃燒時需要消耗的氧氣量 不同,6通過對物質燃燒過程中消耗最低氧

6、氣量的測定 ,計算出物質的氧指數值 ,可 以評價物質的燃燒性能。所謂氧指數（ Oxygen index ），是指在規定的試驗條件 下，試樣在氧氮混合氣流中，維持平穩燃燒（即進行有焰燃燒）所需的最低氧氣 濃度，以氧所占的體積百分數的數值表示 （即在該物質引燃后， 能保持燃燒 50mm 長或燃燒時間 3min 時所需要的氧、 氮混合氣體中最低氧的體積百分比濃度） 。作 為判斷材料在空氣中與火焰接觸時燃燒的難易程度非常有效。一般認為， OI27 的屬易燃材料,27 01 32 的屬難燃材料。HC-2 型氧指數 測定儀，就是用來測定物質燃燒過程中所需氧的體積百分比。 該儀器適用于塑料、 橡膠、纖維、泡

7、沫塑料及各種固體的燃燒性能的測試，準確性、重復性好，因此 普遍被世界各國所采用。氧指數的測試方法，就是把一定尺寸的試樣用試樣夾垂直夾持于透明燃燒筒 內，其中有按一定比例混合的向上流動的氧氮氣流。 點著試樣的上端， 觀察隨后 的燃燒現象，記錄持續燃燒時間或燃燒過的距離，試樣的燃燒時間超過 3min 或 火焰前沿超過50mn 標線時，就降低氧濃度，試樣的燃燒時間不足 3min 或火焰前 沿不到標線時，就增加氧濃度，如此反復操作，從上下兩側逐漸接近規定值，至 兩者的濃度差小于 0.5。氧指數法是在實驗室條件下評價材料燃燒性能的一種 方法，它可以對窗簾幕布、 木材等許多新型裝飾材料的燃燒性能作出準確、

8、 快捷 的檢測評價。 需要說明的是氧指數法并不是唯一的判定條件和檢測方法， 但它的 應用非常廣泛，已成為評價燃燒性能級別的一種有效方法。六、實驗步驟1. 檢查氣路，確定各部分連接無誤，無漏氣現象。2. 確定實驗開始時的氧濃度： 根據經驗或試樣在空氣中點燃的情況， 估計開 始實驗時的氧濃度。如試樣在空氣中迅速燃燒，則開始實驗時的氧濃度為18%左右；如在空氣中緩慢燃燒或時斷時續，則為 21%左右；在空氣中離開點火源即馬 上熄滅，則至少為 25%。根據經驗，確定該地板革氧指數測定實驗初始氧濃度為 26%。氧濃度確定后， 在混合氣體的總流量為 10L/min 的條件下， 便可確定氧氣、 氮氣的流量。例

9、如，若氧濃度為 26%，則氧氣、氮氣的流量分別為 2.5L/min 和7.5L/min 。3. 安裝試樣：將試樣夾在夾具上， 垂直地安裝在燃燒筒的中心位置上 （注意 要7劃 50mm 標線），保證試樣頂端低于燃燒筒頂端至少100mm 罩上燃燒筒（注意燃燒筒要輕拿輕放）。4. 通氣并調節流量：開啟氧、氮氣鋼瓶閥門，調節減壓閥壓力為 0.20.3MPa（由教員完成），然后開啟氮氣和氧氣管道閥門 （ 在儀器后面標注有紅線的管路為氧氣，另一路則為氮氣 , 應注意：先開氮氣， 后開氧氣， 且閥門不宜開得過大 ）, 然后調節穩壓閥，儀器壓力表指示壓力為0.1 O.OIMPa,并保持該壓力（禁止使用過高氣壓

10、）。調節流量調節閥，通過轉子流量計讀取數據（應讀取浮子上沿 所對應的刻度），得到穩定流速的氧、氮氣流。檢查儀器壓力表指針是否在 0.1Mpa，否則應調節到規定壓力，O2+N2 壓力表不大于 0.03Mpa 或不顯示壓力為 正常，若不正常，應檢查燃燒柱內是否有結炭、氣路堵塞現象；若有此現象應及 時排除使其恢復到符合要求為止。應注意：在調節氧氣、氮氣濃度后，必須用調 節好流量的氧氮混合氣流沖洗燃燒筒至少 30s （排出燃燒筒內的空氣）。5. 點燃試樣： 用點火器從試樣的頂部中間點燃 （點火器火焰長度為 1-2cm）， 勿使火焰碰到試樣的棱邊和側表面。 在確認試樣頂端全部著火后， 立即移去點火 器，

11、開始計時或觀察試樣燒掉的長度。 點燃試樣時， 火焰作用的時間最長為 30s， 若在 30s內不能點燃，則應增大氧濃度，繼續點燃，直至 30s 內點燃為止。6. 確定臨界氧濃度的大致范圍： 點燃試樣后， 立即開始記時， 觀察試樣的燃燒長度及燃燒行為。若燃燒終止，但在 1s 內又自發再燃，則繼續觀察和記時。 如果試樣的燃燒時間超過 3min，或燃燒長度超過 50mm（滿足其中之一），說明 氧的濃度太高，必須降低，此時記錄實驗現象記“X”，如試樣燃燒在3min 和50mn 之前熄滅，說明氧的濃度太低，需提高氧濃度，此時記錄實驗現象記“0”。如此在氧的體積百分濃度的整數位上尋找這樣相鄰的四個點， 要求

12、這四個點處的 燃燒現象為“ 0 0XX”。例如若氧濃度為 26%寸，燒過 50mm 的刻度線，則氧 過量，記為“X”，下一步調低氧濃度，在 25%做第二次，判斷是否為氧過量， 直到找到相鄰的四個點為氧不足、氧不足、氧過量、氧過量，此范圍即為所確定 的臨界氧濃度的大致范圍。7. 在上述測試范圍內，縮小步長，從低到高，氧濃度每升高0.4%重復一次以上測試，觀察現象，并記錄。8.根據上述測試結果確定氧指數 018七、實驗結果處理1. 實驗數據記錄實驗次數12345678氧濃度，%氮濃度，%燃燒時間（S）燃燒長度（mm燃燒結果說明：第二、三行記錄的分別是氧氣和氮氣的體積百分比濃度（需將流量 計讀出的流

13、量計算為體積百分比濃度后再填入）。第四、五行記錄的燃燒 長度和時間分別為：若氧過量（即燒過 50mm 的標線），則記錄燒到 50mm 所用的時間；若氧不足，則記錄實際熄滅的時間和實際燒掉的長度。第六 行的結果即判斷氧是否過量，氧過量記“X” ，氧不足記“ 0”。2. 數據處理根據上述實驗數據計算試樣的氧指數值 01,即取氧不足的最大氧濃度值和氧過量的最小氧濃度值兩組數據計算平均值。3. 材料性能評價：根據氧指數值評價材料的燃燒性能。八、實驗注意事項1. 試樣制作要精細、準確，表面平整、光滑。2. 氧、氮氣流量調節要得當，壓力表指示處于正常位置，禁止使用過高氣壓，以防損壞設備。3. 流量計、玻璃

14、筒為易碎品，實驗中謹防打碎。九、預習與思考題1什么叫氧指數值？如何用氧指數值評價材料的燃燒性能？92.HC-2 型氧指數測定儀適用于哪些材料性能的測定？如何提高實驗數據 的測試精度？十、實驗報告要求1. 書寫工整，內容完整2. 實驗結果處理要寫明處理過程及方法10實驗二材料的點火溫度測定實驗一、實驗目的1 加深了解著火點的意義；2了解 DW-02 型點著溫度測定儀的組成；3. 掌握著火點測試實驗的基本原理；4. 掌握 DW-02 型點著溫度測定儀的使用方法。二、實驗內容當固體物質受熱時，熱解氣濃度升高，在外部火源點燃下，出現火焰，并在 外部火源去除后，火焰維持燃燒，此時的溫度即為該固體物質的著

15、火點。本實驗通過加熱爐預熱到一定溫度后，將鋸末裝入銅管中放入加熱爐中加 熱，利用點火源對熱解氣進行點燃，當點燃后去除點火源，并使火焰維持5s 以上的燃燒時間，來測定物質的著火點。三、儀器設備DW-02 型點著溫度測定儀（如下圖所示）、點火器、打火機、鑷子、漏斗、秒表11圖 1 DW-02 型點著溫度測定儀示意圖四、所需耗材試樣包若干（事先制備，干燥木粉， 0.5-1mm 粒徑，天平稱量）五、實驗原理、方法和手段在一定溫度下， 固體可燃物料會揮發或蒸發出一部分的可燃氣體或蒸汽， 當 溫度升高到某一數值時， 揮發或蒸發出的可燃氣體或蒸汽的濃度足夠高， 以致被 明火點燃后能形成持續的火焰（5s）,則

16、能出現這種現象的最低溫度即稱為著火 點。著火點又稱燃點。 對于固體燃料來說， 著火點的高低跟表面積的大小、 組織 的粗細、導熱系數的大小等都有關系，顆粒越細，表面積越大，著火點越低；導 熱系數越小， 著火點越低。 對液體燃料和氣體燃料來說， 火焰接觸它們的情況和 外界壓強的大小也有關系。六、實驗步驟儀器調整（ 1 ） 將對號插頭插入座內， 合上總電源， 按下電源開關， 指示燈即亮，然后撥動爐體側面手柄，使其通風孔封閉（手柄在“關”位置） 。（2）設定溫度：按下升溫按鈕，觀察儀器面板上的數顯器 SV 將溫度 設定好。（3）爐體升溫（P至設定溫度后，恒溫 510min 即可進行實驗。（ 4） 試驗

17、結束時按下“降溫”按鈕，撥動手柄至“開”進行降溫，同 時打開下方風扇， 爐溫降到常溫下， 工作人員方可離開試驗場所。實驗步驟：（1）根據實驗裝置的調整步驟 13，將實驗裝置調整到要求的狀態。（2）把銅錠爐加熱到預定溫度，并使之恒溫。12（3）將裝有 1g 試樣的容器放入銅錠爐的孔中，蓋上蓋子（蓋子預先放 在銅錠爐頂上加熱），并啟動秒表計時。（4） 當觀察到有蒸氣揮發出時，將點火火焰置于蓋的噴嘴上方2mm 處晃動?；鹧骈L度 10-15mm 左右，如果在開始 5min 內，噴嘴上沒有 連續 5s 的火焰，則按“儀器調整”的要求，每次將爐溫升高（或 降低）10 攝氏度，用新地試樣重新試驗，直到測得噴嘴上出現連續 5s 以上火焰時的最低溫度為止，并記錄此刻溫度。（5） 每個預定的溫度做三個試樣，若有兩個沒有 5s 以上的火焰，則將 爐溫升高 10 攝氏度，再做三個試樣，如有兩個出現 5s 以上火焰 的最低溫度，將其