1 范圍

      GB/T 5169的本部分給出了電工電子產(chǎn)品及其構(gòu)成材料的熱釋放測量和說明的導(dǎo)則。

      如IEC 60695-1-11^［2］和IEC 60695-1-12^［3］所述，熱釋放數(shù)據(jù)可作為著火危險(xiǎn)評(píng)定和防火安全工程的組成部分。

      本部分旨在供產(chǎn)品委員會(huì)根據(jù)IEC Guide 104和ISO/IEC Guide 51中規(guī)定的原則編寫標(biāo)準(zhǔn)時(shí)使用。

      產(chǎn)品委員會(huì)的任務(wù)之一就是在編寫自己的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，凡適用之處都要使用本系列標(biāo)準(zhǔn)。除非有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)特別提及或列出不適用，否則本部分的要求、試驗(yàn)方法或試驗(yàn)條件都適用。

2 規(guī)范性引用文件

      下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。

      GB/T 5169.1-2015 電工電子產(chǎn)品著火危險(xiǎn)試驗(yàn) 第1部分：著火試驗(yàn)術(shù)語（IEC 60695-4：2012,IDT)

      ISO 13943：2008 消防安全 詞匯（Fire safety-Vocabulary）

      ISO/IEC Guide 51 安全方面 標(biāo)準(zhǔn)中涉及安全內(nèi)容的導(dǎo)則（Safety aspects-Guidelines for theirinclusion in standards)

      IEC 60695-8-2 著火危險(xiǎn)試驗(yàn) 第8-2部分：熱釋放 試驗(yàn)方法概要和相關(guān)性（Fire hazard tes-ting-Part 8-2:Heat release-Summary and relevance of test methods)

      IEC Guide 104 安全出版物的編寫及基礎(chǔ)安全出版物和多專業(yè)公用安全出版物的應(yīng)用導(dǎo)則（Thepreparation of safety publications and the use of basic safety publications and group safety publica-tions)

3 術(shù)語和定義

      ISO 13943：2008和GB/T 5169.1-2015界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。為了便于使用，以下重復(fù)列出了ISO 13943：2008和GB/T 5169.1-2015中的某些術(shù)語和定義。

3.1

      燃燒 combustion

      物質(zhì)與氧化劑的放熱反應(yīng)。

      注：燃燒通常會(huì)放出燃燒流，并伴有火焰和/或灼熱。

      ［ISO 13943：2008，定義4.46］

3.2

      燃燒產(chǎn)物 combustion product/product of combustion

      燃燒后產(chǎn)生的固體、液體和氣體。

      注：燃燒產(chǎn)物可包括燃燒流、灰燼、燒焦物、余渣和/或煙炱。

      ［ISO 13943：2008，定義4.48］

3.3

      完全燃燒 complete combustion

      所有燃燒產(chǎn)物被完全氧化的燃燒。

      注1：這意味著，當(dāng)氧化劑為氧氣時(shí)，所有的碳轉(zhuǎn)化為二氧化碳，而所有的氫轉(zhuǎn)化為水。

      注2：如果燃燒材料中存在除碳、氫和氧以外的其他元素，則這些元素在298K的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下轉(zhuǎn)化為最穩(wěn)定的產(chǎn)物。［ISO 13943：2008，定義4.50］

3.4

      有效燃燒熱 effective heat of combustion

      在給定的時(shí)間間隔內(nèi)，試樣燃燒產(chǎn)生的熱釋放除以同一時(shí)間段內(nèi)的質(zhì)量損失。

      注1：如果試樣全部轉(zhuǎn)化為揮發(fā)性的燃燒產(chǎn)物或者所有燃燒產(chǎn)物均被完全氧化，則該有效燃燒熱等同于燃燒的凈熱值。

      注2：其代表性單位為千焦每克（kJ·g^-1）

      ［ISO 13943：2008，定義4.74］

3.5

      著火 fire

      （通常）以排放熱和燃燒流為特征的燃燒過程，常伴有煙和/或火焰和/或灼熱。

      注：在英語中，“fire”用于表示三種概念，其中的著火（3.6）和火災(zāi)（3.7）兩個(gè)是關(guān)于不同方式的自支持燃燒的特定類型，它們?cè)诜ㄕZ和德語中為兩個(gè)不同的術(shù)語。

      ［ISO 13943：2008，定義4.96］

3.6

      著火 fire

      （受控的）有意提供有用效果的自燃，其燃燒程度在時(shí)間和空間上受到控制。

      ［ISO 13943：2008，定義4.97］

3.7

      火災(zāi) fire

      （非受控的）無意提供有用效果的自燃，其燃燒程度在時(shí)間和空間上不受控制。

      ［ISO 13943：2008，定義4.98］

3.8

      燃燒流 fire effluent

      在著火情況下，由燃燒或熱解產(chǎn)生的所有氣體和氣溶膠，包括懸浮顆粒。

      ［ISO 13943：2008，定義4.105］

3.9

      著火危險(xiǎn) fire hazard

      由著火引起不期望的潛在性物質(zhì)或條件。

      ［ISO 13943：2008，定義4.112］

3.10

      防火安全工程 fire safety engineering

      通過分析特定火情或量化一組火情風(fēng)險(xiǎn)，以基于科學(xué)原理的工程方法來改進(jìn)或評(píng)定建筑環(huán)境方面設(shè)計(jì)的一種應(yīng)用。

      ［ISO 13943：2008，定義4.126］

3.11

      著火試驗(yàn) fire test

      測量著火性能或暴露物品于火災(zāi)影響范圍內(nèi)的試驗(yàn)。

      注：著火試驗(yàn)的結(jié)果可用于定量試樣著火的嚴(yán)重性或測定其耐火性或著火反應(yīng)。

      ［ISO 13943：2008，定義4.132］

3.12

      轟燃 flashover

      （著火階段）在一定范圍內(nèi)，可燃材料的整個(gè)表面突然轉(zhuǎn)入著火狀態(tài)。

      ［ISO 13943：2008，定義4.156］

3.13

      總?cè)紵裏?gross heat of combustion

      指定條件下，物質(zhì)完全燃燒且生成的水完全凝結(jié)時(shí)的燃燒熱。

      參見：完全燃燒（3.3）。

      注：其代表性單位為千焦每克（kJ·g^-1）。

      ［ISO 13943：2008，定義4.170］

3.14

      燃燒熱 heat of combustion

      潛熱能 calorific potential（不推薦）

      熱值 calorific value（不推薦）

      單位質(zhì)量的物質(zhì)燃燒時(shí)產(chǎn)生的熱能。

      參見：有效燃燒熱（3.4），總?cè)紵裏幔?.13），凈燃燒熱（3.19）。

      注：其代表性的單位為千焦每克（kJ·g^-1）。

      ［ISO 13943：2008，定義4.174］

3.15

      熱釋放 heat release

      燃燒產(chǎn)生的熱能量。

      注：其代表性單位為焦耳（J）。

      ［ISO 13943：2008，定義4.176］

3.16

      熱釋放速率 heat release rate

      燃燒速率 burning rate（不推薦）

      燃燒的速率 rate of burnig（不推薦）

      燃燒產(chǎn)生熱能量的速率。

      注：其代表性單位為瓦特（W）。

      ［ISO 13943：2008，定義4.177］

3.17

      中規(guī)模著火試驗(yàn) intermediate-scale fire test

      在中等尺寸試樣上進(jìn)行的著火試驗(yàn)。

      注：在最大尺寸為1m～3m的試樣上進(jìn)行的著火試驗(yàn)通常稱為中規(guī)模著火試驗(yàn)。

      ［ISO/IEC 13943：2008，定義4.200］

3.18

      大規(guī)模著火試驗(yàn) large-scale fire test

      在大尺寸試樣上進(jìn)行的，不能在典型試驗(yàn)箱里進(jìn)行的著火試驗(yàn)。

      注：在最大尺寸超過3m的試樣上進(jìn)行的著火試驗(yàn)通常稱為大規(guī)模著火試驗(yàn)。

      ［ISO 13943：2008，定義4.205］

3.19

      凈燃燒熱 net heat of combustion

      當(dāng)生成的所有水都為氣態(tài)時(shí)的燃燒熱。

      注1：凈燃燒熱通常比總?cè)紵裏嵝?，因?yàn)槠湮纯紤]水凝結(jié)時(shí)所釋放的熱。

      注2：其代表性的單位為千焦每克（kJ·g^-1）。

      ［ISO 13943：2008，定義4.237］

3.20

      氧化 oxidation

      物質(zhì)中氧元素或者其他帶負(fù)電元素比例增加的化學(xué)反應(yīng)。

      注：本術(shù)語在化學(xué)領(lǐng)域有更廣泛的含義，包括原子、分子或離子失去一個(gè)或多個(gè)電子的過程。

      ［ISO 13943：2008，定義4.245］

3.21

      氧化劑 oxidizing agent

      具有氧化能力的物質(zhì)。

      注：燃燒就是一種氧化。

      ［ISO 13943：2008，定義4.246］

3.22

      耗氧原理 oxygen consumption principle

      燃燒時(shí)，消耗的氧氣質(zhì)量與釋放的熱量之間的比例關(guān)系。

      注：常用值為13.1kJ·g-。

      ［ISO 13943：2008，定義4.247］

3.23

      熱解 pyrolysis

      由熱作用引起的物質(zhì)的化學(xué)分解。

      注1：熱解通常針對(duì)有焰燃燒開始之前的著火階段。

      注2：在火災(zāi)科學(xué)中，不設(shè)定有無氧氣的存在。

      ［ISO 13943：2008，定義4.266］

3.24

      小規(guī)模著火試驗(yàn) small-scale fire test

      在小尺寸試樣上進(jìn)行的著火試驗(yàn)。

      注：在最大尺寸不超過1m的試樣上進(jìn)行的著火試驗(yàn)通常稱為小規(guī)模著火試驗(yàn)。

      ［ISO 13943：2008，定義4.292］

3.25

      試樣 test specimen

      經(jīng)受評(píng)定或測量過程的物體。

      注：在著火試驗(yàn)中，這類物體可以是材料、產(chǎn)品、部件、結(jié)構(gòu)組件，或可能是它們的組合。也可以是一個(gè)可模擬產(chǎn)品表現(xiàn)的傳感器。

      ［ISO 13943：2008，定義4.321］

4 熱釋放量測量原理

4.1 用氧彈式量熱儀測量完全燃燒

      測量燃燒熱的最重要的裝置是絕熱恒定體積的氧彈式量熱儀?！皬棥笔且粋€(gè)中央容器，能承受足夠強(qiáng)度高壓，因此內(nèi)部體積恒定。彈浸在攪拌的水池中，彈和水池的組合就是量熱儀。量熱儀也浸在一個(gè)外部的水池中。在燃燒反應(yīng)期間，量熱儀中的水溫和外部水池的水溫被持續(xù)監(jiān)控，并通過電加熱調(diào)整到相同溫度。這是為了確保量熱儀對(duì)周圍環(huán)境沒有凈熱量損失，即確保量熱儀是絕熱的。

      在測量之前，將一個(gè)已知質(zhì)量的樣品放進(jìn)彈內(nèi)并與電引燃線接觸。在加壓條件下對(duì)容器充氧，隨之將容器密封，允許其達(dá)到熱平衡。然后用標(biāo)準(zhǔn)的輸入能量點(diǎn)燃樣品。由于燃燒發(fā)生在高壓富氧條件下，因此樣品完全燃燒。根據(jù)已知的量熱儀熱容量和燃燒反應(yīng)導(dǎo)致的溫升可以計(jì)算出釋放的熱量試驗(yàn)給出了恒定體質(zhì)下釋放的熱量，即內(nèi)能的變化ΔU。總?cè)紵裏崃渴菬岷瞀。由式（1）計(jì)算。

ΔH = ΔU + Δ(PV)  ……………………………………………………(1)

      式中：

      Δ（PV）——采用理想氣體定律計(jì)算獲得，見式（2）。

Δ(PV) = Δ(nRT)    ……………………………………………………(2)

      注：ISO 1716描述了建筑產(chǎn)品燃燒熱彈式量熱儀測量法。

4.2 不完全燃燒

4.2.1 測量方法

      通常發(fā)生在空氣中和在大氣壓下的火災(zāi)，幾乎都是不完全燃燒，因此釋放的熱量會(huì)小于相關(guān)材料的混合燃燒熱量。

      熱釋放量可通過以下方法之一間接測量：

      a）耗氧量；

      b）二氧化碳生成量；

      c）氣體溫升。

4.2.2 采用耗氧量計(jì)算熱釋放

      對(duì)于大多數(shù)有機(jī)燃料，消耗單位質(zhì)量的氧氣所釋放的熱量接近一個(gè)常數(shù)^{［5］?［6］}。這個(gè)常數(shù)的平均值是13.1kJ·g^-1（每消耗1g氧氣釋放13.1kJ熱量），該常數(shù)值廣泛應(yīng)用于大規(guī)模和小規(guī)模試驗(yàn)。這種關(guān)系說明，為了測量熱釋放量，只要測量燃燒系統(tǒng)中的耗氧量和排風(fēng)道里的質(zhì)量流量即可。

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