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三種針葉樹種樹皮的阻燃性研究(3)_材料與方法_氧指數(shù)測定儀專題_南京炯雷儀器

2013-05-13 17:26:47

 

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種針葉樹種樹皮的阻燃性研究

——材料與方法

2.1 樹皮采集

    試驗用云南油杉、云南松和華山松3種樹種樹皮,于20065月采集于西南林學(xué)院樹木園。選擇生長良好,樹干截面為圓形,樹皮在各面上的分布相對均勻,胸徑為(20+0.8cm的樹木為采樣木,從開裂程度、開裂方式、密度和顏色等方面記錄樹皮的結(jié)構(gòu)特征,從離地1.3m處的樹干向下用鋸子鋸開一塊寬10cm,高20cm的樹皮,用一字起撬開并取下樹皮。用鋼尺從樹皮的4邊測量最厚處的厚度,取4個數(shù)據(jù)的平均值為該株林木樹皮的厚度,取多株林木樹皮厚度的平均值為該樹種樹皮的厚度。樹皮的結(jié)構(gòu)特征見表1。

    表樹皮的結(jié)構(gòu)特征

三種針葉樹種樹皮的阻燃性研究表1樹皮的結(jié)構(gòu)特征

 

   2.2 實驗方法

2.2.1 樹皮含水率的測定   采用90℃烘干恒量法。計算公式為:

樣品鮮質(zhì)量+樣品絕干質(zhì)量  

 相對含水率(%= —————————————  * 100%

  樣品鮮質(zhì)量 

2.2.2 樹皮導(dǎo)熱系數(shù)的測定  將樹皮用植物粉碎機(jī)粉碎,烘干后用YQF-1型導(dǎo)熱系數(shù)測定儀測定樹皮的導(dǎo)熱系數(shù)。導(dǎo)熱系數(shù)計算公式為:

導(dǎo)熱系數(shù)計算公式

 

其中: U為加熱電壓,I為加熱電流,D1為小球直徑(80mm),D2為大球直徑(160mm),T1為小球平均溫度,T2 為大球平均溫度。

  

2.2.3 氧指數(shù)的測定  

       氧指數(shù)是指一定尺寸試材在氧E氮混合氣體中,并在規(guī)定條件下呈蠟狀有焰燃燒所需的最小氧濃度  。實驗儀器為HC-2氧指數(shù)測定儀,實驗材料為風(fēng)干樹皮。由于在小尺度上,樹  皮在各方向上分布不均勻,為保證試樣具有代表性,測定氧指數(shù)用的試樣尺寸較大,寬度為5cm,長度為7-10cm,在厚度上不對樹皮做任何處理,即厚度為樹皮的實際厚度。由于云南油杉樹皮有分層現(xiàn)象,外皮層疏松且開裂處薄,不易將內(nèi)外層樹皮從物理上分開,而著火時受害的首先是外皮層,樹皮的阻火性主要取決于外皮層。所以,點火時,將點火器火焰靠近外皮層一側(cè)進(jìn)行點火。試驗時,氧指數(shù)儀中氧氣和氮氣的總流量控制在10L*min-1。點火氣體為丁烷氣,點火時點火器火陷長度為10-15mm,讀取試樣有焰燃燒時間在(180+20s/時氧氣和氮氣的體積流量。氧指數(shù)按下式計算:

 q

氧指數(shù)(I0 )=  ———————————— * 100

q氧 +  q

  

    

其中:q為測定濃度下氧氣的體積流量,10L*min-1;q

為測定濃度下氮氣的體積流量,10L*min-1。

    每種樹種樹皮重復(fù)測定5次氧指數(shù),取5次的平均值為該種樹皮的氧指數(shù)。

2.2.4 熱輻射作用下樹皮質(zhì)量損失過程和內(nèi)表面溫度的測定方法  試驗裝置如圖1所示。樹皮從樹干上取下并在實驗室放置24h后進(jìn)行試驗。試驗樹皮長和寬均為7cm,在厚度上不對樹皮做任何處理。輻射源與樹皮的距離為5cm。試驗前用鉛筆在樹皮內(nèi)表面中部最厚處周圍畫1cm*1cm矩形。試驗時,電爐的正面朝下,每次正式試驗前打開電爐電源開關(guān)通電5min后再放支架和樹皮試樣,樹皮外表皮朝上。試驗開始后,一人用秒表計時并每隔20s發(fā)出一次讀數(shù)指令,一人讀取天平上的失重量,一人用Raytek ST80紅外測溫儀測量樹皮內(nèi)表面矩形內(nèi)的溫度,并讀取最低溫度(該儀器具有自動記憶最低溫的功能),一人記錄數(shù)據(jù),試驗重復(fù)5次。云南油杉和云南松受熱輻射作用時間為10min,由于華山松樹皮發(fā)生了有焰燃燒,結(jié)構(gòu)被完全破壞,    后停止溫度讀數(shù),但繼續(xù)記錄其質(zhì)量損失過程。樹皮在某一時刻的溫度取5次試驗溫度的平均值。質(zhì)量剩余率按下式計算:

  

1 試驗裝置示意圖

 試驗裝置示意圖

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