本發(fā)明屬于材料熱釋放速率測定和評價技術(shù)領(lǐng)域，涉及測試有機粉塵熱釋放速率的方法。
背景技術(shù)：
服裝及食品行業(yè)常采用棉，茶，谷物，皮毛、染料、纖維等為材料，它們在加工過程中易產(chǎn)生大量可燃或易燃的有機粉塵，尤其在高溫、高壓的受限空間內(nèi)，極易形成爆炸等事故。據(jù)行業(yè)統(tǒng)計，谷物等輕質(zhì)有機粉塵的爆炸次數(shù)占比高達64.7％。
當前關(guān)于粉塵爆炸性能的研究主要聚焦于密度較大的金屬粉塵，主要采用錐形量熱儀測定其燃燒性能參數(shù)，通過測試粉塵的熱釋放速率進行預(yù)測和分析其爆炸危險性。胡云楚設(shè)計了一種可耐高溫的匣體坩堝用于放置木材顆?；蛞后w，以測試其熱釋放速率(胡云楚.一種用錐形量熱儀測定粉末或液體樣品燃燒性能的方法:cn,cn102175718a[p].2011.)；對于顆粒密度較大的粉體，可直接將粉體顆粒鋪裝在一密封容器中，確定材料的熱釋放速率(mincl,yunsk,donghr.analysisofexplosioncharacteristicsofcombustiblewooddustinconfinedsystemusingthethermaldecompositionrateandmasslossrate[j].appliedthermalengineering,2016,109:432-439.)。
但由于缺乏表征有機粉塵燃燒性能的有效手段，導(dǎo)致當前定量分析有機粉塵爆炸危險性及其在火災(zāi)中的燃燒行為還未見報道。同時，由于有機粉塵的密度太小，用錐形量熱儀測定其燃燒性能極難實現(xiàn)，目前對于輕質(zhì)有機粉塵燃燒時的熱釋放速率還未見報道。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提出一種測試有機粉塵熱釋放速率的方法，填補目前對于有機粉塵燃燒時的熱釋放速率測試的空白。
為解決上述問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
一種有機粉塵熱釋放速率的測試方法，包括以下步驟：
步驟一，取待測有機粉塵，依次進行篩分研磨烘干；
步驟二，將步驟一的產(chǎn)物進行柱狀壓塊成型壓制，得到坯料；
步驟三，真空條件下坯料經(jīng)初壓-中壓-高壓濕式壓制成型；初壓2mpa，升壓速率2mpa/min，保壓時間60s；中壓50mpa，升壓速率10mpa/min，保壓時間90s；高壓100mpa，升壓速率5mpa/min，保壓時間90s；
步驟四，對步驟三的產(chǎn)物使用錐形量熱儀進行熱釋放速率測量。
所述步驟一篩分細度不低于80目，60℃烘干1h。
所述步驟二柱狀的底面為20×20mm2。
所述步驟二壓塊厚度為2～5mm。
所述步驟二壓塊成型不完整可加入質(zhì)量分數(shù)2％～4％淀粉重復(fù)步驟二。
所述步驟二壓制包括采用手動液壓成型壓制，受壓0.2mpa～0.4mpa。
所述步驟四使用錐形量熱儀前在錐形量熱儀樣品架內(nèi)槽覆蓋鋁箔。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下技術(shù)效果：
(1)本發(fā)明首次提出一種測定有機粉塵熱釋放速率的方法。
(2)本發(fā)明的方法，解決了有機粉塵密度極小、表面易產(chǎn)生靜電、受壓不均的問題，可精確的使用錐形量熱儀測量其熱釋放速率。
(3)本發(fā)明的方法，采用初壓-中壓-高壓濕式逐步壓制成型，一方面可提高有機粉塵的最小著火能，減小了測試時粉塵發(fā)生爆炸的可能性，操作安全性高，另一方面所成的產(chǎn)物致密均勻，樣品細度對其熱釋放性能的測試結(jié)果影響小。
(4)本方法適用性廣，可適用于80目以上的有機粉塵，并且熱釋放性能穩(wěn)定。
為了使本發(fā)明的目的及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合實施例對本發(fā)明進行進一步詳細說明。此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
具體實施方式
對于密度更小、較小壓力難于成型的有機粉塵，發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，若采用直接將有機粉塵鋪裝在密封容器中，然后將其置于錐形量熱儀測試其熱釋放性能，存在以下問題：(1)由于有機粉塵的密度太小，在儀器測試過程中的風壓作用下，易隨煙氣飄至煙道而燃燒不充分，甚至可形成粉塵爆炸，造成重大安全隱患；(2)對于棉、谷物、皮毛、染料等絲狀有機粉塵，由于其表面易產(chǎn)生靜電作用，難以形成滿足錐形量熱儀樣品要求的樣品；(3)若采用普通的模具壓制成型，由于樣品單面受壓，密實度不均勻，影響測試結(jié)果。因此，要想利用現(xiàn)有的錐形量熱儀，就必須研發(fā)可準確測試有機粉塵熱釋放速率的方法，對有機粉塵進行的前期處理尤為重要。依據(jù)發(fā)明人查閱的大量專利及文獻資料，未發(fā)現(xiàn)關(guān)于測試有機易燃粉塵熱釋放速率的方法。
本方法先通過模具初步壓制，再經(jīng)初壓-中壓-高壓濕式壓制成型方法將有機粉塵形成致密度均勻的板材，減少了因煙氣作用可燃物顆粒飄至煙道而燃燒不充分，避免了因靜電作用而導(dǎo)致壓片不完整等問題，巧妙地通過液體傳遞使坯體整體同時受壓成型，提高了測試有機粉塵熱釋放速率的科學性，鋁箔等的設(shè)計也考慮到粉塵的散失及測量的安全性。
實施例1：
本實施例提供一種有機粉塵熱釋放速率的測試方法，具體步驟如下：
步驟一，選取稻米殼樣品，篩分出細度為80～85目的粉末，取200g置于烘箱，60℃烘干1h；
步驟二，根據(jù)測試樣品密度，稱取適量樣品裝入預(yù)先鋪設(shè)鋁箔紙、底面為20×20mm2的鋼制柱狀模具中進行0.4mpa壓制后，卸壓并脫模，得到2～5mm厚壓塊，制作25塊樣品；
步驟三，將壓塊包封在彈性塑料袋內(nèi)，密封后放入高壓缸內(nèi)，經(jīng)初壓2mpa，升壓速率2mpa/min，保壓時間60s；中壓50mpa，升壓速率10mpa/min，保壓時間90s；高壓100mpa，升壓速率5mpa/min，保壓時間90s壓制，通過液體傳遞使坯體整體同時受壓成型；
步驟四，按規(guī)定對錐形量熱儀進行預(yù)熱、校準和設(shè)定輻照強度后，在樣品架內(nèi)槽覆蓋鋁箔，并將25塊樣品整齊排列，平鋪于樣品臺內(nèi)槽內(nèi)，按照錐形量熱儀的操作規(guī)程，放入樣品架實驗并采集數(shù)據(jù)，每個樣品測試3次確定其熱釋放速率。
所測試稻米殼熱釋放速率的實驗結(jié)果見表1。
實施例2：
本實施例提供一種有機粉塵熱釋放速率的測試方法，具體方法如下；
步驟一，篩分出細度為100～110目，其他同實施例1；
步驟二，加入2％的淀粉，0.2mpa壓制，其他同實施例1；
步驟三和四，同實施例1；
所測試稻米殼熱釋放速率的實驗結(jié)果見表1。
實施例3：
本實施例提供一種有機粉塵熱釋放速率的測試方法，具體方法如下；
步驟一，篩分細度為120目以上，其他同實施例1；
步驟二至四，同實施例1。所測試稻米殼熱釋放速率的實驗結(jié)果見表1。
表1不同細度樣品實施例的熱釋放速率
從表1中可以看出，經(jīng)本方法可成功測出不同細度有機粉末的熱釋放速率，并且經(jīng)等靜壓處理樣品的熱釋放性能穩(wěn)定，表現(xiàn)為引燃時間和有焰燃燒時間的變化，但不同細度樣品的總放熱量、單位面積熱釋放速率峰值和平均熱釋放速率較為接近。
對比例：
本對比例給出一種有機粉塵熱釋放速率的測試方法，不同于實施例1的是：步驟三中本對比例未經(jīng)“初壓-中壓-高壓”逐步壓制過程，而是經(jīng)模具壓力(2mpa)一次壓制，保壓時間5min，如表2所示(注表2中對比例1，2和3分別對應(yīng)為80～85目，100～110目和大于120目的粉塵樣品，其他相同)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：未經(jīng)初壓-中壓-高壓濕式逐步壓制處理的樣品，不同細度樣品測試值差異較大，即細度成為影響其熱釋放性能的主要因素，如總放熱量、平均熱釋放速率等隨細度變化差異較大，進而影響有機粉塵熱釋放性能的客觀性和精確性。
表2不同細度樣品對比例的熱釋放速率