تعیین نرخ انتشار گرما و دود ظاهری مواد و محصولات با استفاده از کالریمتر مصرف اکسیژن ASTM E1354

تعیین نرخ انتشار گرما و دود ظاهری مواد و محصولات با استفاده از کالریمتر مصرف اکسیژن ASTM E1354

روش آزمون استاندارد ASTM E1354 برای تعیین نرخ انتشار گرما و دود ظاهری مواد و محصولات با استفاده از کالری‌سنجی مصرف اکسیژن، که توسط انجمن آمریکایی آزمایش و مواد (ASTM) تدوین شده است، یک استاندارد پاسخ به آزمون آتش است که امکان اندازه‌گیری پاسخ مواد در معرض سطوح کنترل‌شده گرمایش تابشی، با یا بدون یک آتش‌زنه خارجی را فراهم می‌کند.

تعیین نرخ انتشار گرما و دود ظاهری مواد و محصولات با استفاده از کالریمتر مصرف اکسیژن ASTM E1354

روش آزمایشی که در اینجا شرح داده شده است برای تعیین اشتعال پذیری، نرخ آزادسازی گرما، نرخ اتلاف جرم، گرمای مؤثر احتراق و تشکیل دود قابل مشاهده مواد و محصولات استفاده می‌شود.

نرخ آزادسازی گرما با اندازه‌گیری مصرف اکسیژن تعیین می‌شود که خود توسط غلظت اکسیژن و نرخ جریان در جریان محصول اگزوز تعیین می‌شود. گرمای مؤثر احتراق از اندازه‌گیری همزمان نرخ اتلاف جرم نمونه به همراه نرخ آزادسازی گرما تعیین می‌شود. تشکیل دود با مسدود کردن نور توسط جریان محصول احتراق اندازه‌گیری می‌شود.

نمونه‌ها باید تحت آزمایش اولیه شار حرارتی از 0 کیلووات بر متر مربع تا 100 کیلووات بر متر مربع قرار گیرند . در صورت استفاده از احتراق خارجی، باید با جرقه الکتریکی انجام شود. مقدار شار حرارتی آزمایش اولیه و استفاده از احتراق خارجی باید مطابق با استاندارد مربوط به مواد یا عملکرد باشد. جهت معمول آزمایش نمونه، صرف نظر از اینکه کاربرد نهایی شامل جهت افقی یا عمودی باشد، افقی است. این دستگاه همچنین شامل تمهیداتی برای آزمایش جهت عمودی است که فقط برای کارهای اکتشافی یا تشخیصی استفاده می‌شود.

اشتعال پذیری به عنوان زمان سپری شده از قرار گرفتن در معرض اولیه تا شعله پایدار تعریف می شود.

این روش آزمایش برای استفاده در ارزیابی مواد و محصول، مدل‌سازی ریاضی، اهداف طراحی یا توسعه و تحقیق توسعه داده شده است. نمونه‌هایی از نمونه‌های مواد شامل بخش‌هایی از محصول نهایی یا اجزای مختلف مورد استفاده در محصول نهایی است.

ASTM E1354 یک استاندارد تست آتش است که به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد و یکی از مهمترین روش‌های تست آتش در مقیاس آزمایشگاهی است که برای ارزیابی رفتار مواد در معرض شرایط آتش استفاده می‌شود. این آزمایش با استفاده از دستگاهی به نام گرماسنج مخروطی انجام می‌شود که قرار گرفتن در معرض آتش واقعی را در یک محیط آزمایشگاهی کنترل شده شبیه‌سازی می‌کند.

هدف اصلی استاندارد ASTM E1354 اندازه‌گیری خواص واکنش مواد در برابر آتش هنگام قرار گرفتن در معرض سطح مشخصی از گرمای تابشی است. این استاندارد به طور خاص پارامترهای زیر را ارزیابی می‌کند:

  • نرخ آزادسازی گرما
  • تولید دود
  • ویژگی‌های احتراق
  • از دست دادن جرم در حین احتراق
  • تولید گازهای سمی (مونوکسید کربن، دی اکسید کربن)

این پارامترها بسیار مهم هستند زیرا میزان آزادسازی گرما مهمترین عامل در رشد و گسترش آتش است.

روش آزمایش استاندارد ASTM E1354 بر اساس اصل کالریمتری مصرف اکسیژن است که به شرح زیر است:

  • مقدار گرمای آزاد شده در طول احتراق مستقیماً با مقدار اکسیژن مصرف شده متناسب است.
  • تقریباً به ازای هر کیلوگرم اکسیژن مصرف شده، ۱۳.۱ مگاژول گرما آزاد می‌شود که امکان محاسبه دقیق شدت آتش‌سوزی را فراهم می‌کند.

گرماسنج مخروطی مورد استفاده در آزمایش‌ها از چندین جزء اساسی تشکیل شده است:

  • بخاری تابشی مخروطی (تقریباً ۱۰۰ کیلووات بر متر مربع)2(جریان گرمای کنترل‌شده تا ... را فراهم می‌کند)
  • نگهدارنده نمونه (معمولاً برای نمونه‌های ۱۰۰ میلی‌متر در ۱۰۰ میلی‌متر)
  • سیستم جرقه زنی (جرقه زن)
  • سیستم اگزوز (جمع آوری گازهای احتراق)
  • آنالایزر اکسیژن (میزان کاهش اکسیژن را اندازه‌گیری می‌کند)
  • لودسل (اندازه‌گیری اتلاف جرم)
  • سیستم اندازه‌گیری دود

این سیستم امکان نظارت دقیق و بلادرنگ بر رفتار احتراق را فراهم می‌کند.

فرآیند آزمایش به طور کلی از این مراحل پیروی می‌کند:

  • آماده‌سازی نمونه: نمونه‌ها در دما و رطوبت کنترل‌شده قرار می‌گیرند. آن‌ها معمولاً ساده هستند و نمایانگر مواد واقعی برای استفاده می‌باشند.
  • قرار گرفتن در معرض گرما: نمونه در معرض شار حرارتی تابشی از پیش تعریف شده (معمولاً 35 یا 50 کیلووات بر متر مکعب) قرار می‌گیرد.2) در معرض آن قرار دارد.
  • احتراق: نمونه ممکن است خود به خود یا با جرقه زن مشتعل شود.
  • جمع‌آوری داده‌ها: اندازه‌گیری‌ها به طور مداوم برای پارامترهای زیر انجام می‌شوند:
    • نرخ آزادسازی گرما
    • تراکم دود
    • از دست دادن توده
    • غلظت گاز
    • مدت زمان آزمون

آزمایش تا زمانی که احتراق متوقف شود یا به یک دوره زمانی مشخص برسد، ادامه می‌یابد.

  • پارامترهای کلیدی اندازه‌گیری شده: استاندارد ASTM E1354 مجموعه داده‌های گسترده‌ای از جمله موارد زیر را ارائه می‌دهد:
    • بالاترین نرخ آزادسازی گرما
    • کل گرمای آزاد شده
    • زمان احتراق
    • نرخ از دست دادن جرم
    • میزان تولید دود
    • گرمای احتراق موثر
    • انتشار گازها (مونوکسید کربن، دی اکسید کربن، گازهای سمی)

این خروجی‌ها به مهندسان کمک می‌کنند تا بفهمند که چگونه یک ماده در شدت آتش‌سوزی نقش دارد.

استاندارد ASTM E1354 در بسیاری از صنایع از جمله موارد زیر استفاده می‌شود:

  • مصالح ساختمانی (عایق، پانل، کفپوش)
  • وسایل نقلیه و حمل و نقل
  • لوازم الکترونیکی و کابل‌ها
  • مبلمان و منسوجات

کاربردهای معمول این استاندارد عبارتند از:

  • توسعه محصول و تحقیق و توسعه
  • مهندسی ایمنی در برابر آتش
  • رعایت مقررات قانونی
  • داده‌های ورودی برای مدل‌سازی آتش‌سوزی

مزایای استاندارد ASTM E1354 به شرح زیر است:

  • به حجم نمونه کمی نیاز دارد اما داده‌های جامعی ارائه می‌دهد.
  • تکرارپذیری و قابلیت اطمینان بالایی دارد.
  • مناسب برای تحقیق و مقایسه محصولات.
  • این داده‌ها را فراهم می‌کند که می‌توانند در مدل‌های شبیه‌سازی آتش‌سوزی مورد استفاده قرار گیرند.

با این حال، این استاندارد محدودیت‌هایی دارد:

  • این یک آزمایش در مقیاس آزمایشگاهی است، نه یک سناریوی آتش‌سوزی در مقیاس کامل.
  • نتایج ممکن است به طور دقیق شرایط آتش‌سوزی واقعی را نشان ندهند.
  • مدل‌سازی آتش‌سوزی نیاز به نظر متخصص دارد.

در نتیجه، استاندارد ASTM E1354 یکی از مهمترین استانداردهای تست آتش برای ارزیابی رفتار مواد در معرض آتش است. این استاندارد با اندازه‌گیری آزادسازی گرما، تولید دود و ویژگی‌های احتراق، داده‌های حیاتی را برای طراحی ایمنی در برابر آتش، انتخاب مواد و رعایت مقررات فراهم می‌کند. توانایی آن در شبیه‌سازی شرایط واقعی آتش‌سوزی در مقیاس کوچک، آن را به ابزاری ضروری در علم و مهندسی آتش‌سوزی مدرن تبدیل می‌کند.

سال‌هاست که سازمان ما با تیم متخصص و باتجربه خود، نیازهای مشتریان خود را درک کرده، خدمات آزمایش پیشرفته مورد نیاز آنها را ارائه می‌دهد و در ایجاد، پیاده‌سازی و بهبود سیستم‌های مدیریتی به آنها کمک می‌کند. در این چارچوب، ما همچنین خدمات آزمایش مطابق با استاندارد ASTM E1354 ارائه می‌دهیم.

واتساپ