安全工程专业实验讲义安全工程专业实验讲义实验室安全守则实验室安全守则v 实验室是教学、科研工作的重要基地，进入实验室工作、学习实验室是教学、科研工作的重要基地，进入实验室工作、学习的所有人员，必须遵守实验室的一切规章制度，保持室内整洁、的所有人员，必须遵守实验室的一切规章制度，保持室内整洁、安静。在实验室管理过程中，时时、处处、事事都要把安全放在安静。在实验室管理过程中，时时、处处、事事都要把安全放在首位，要把握实验室管理过程中的各个环节，做好预防工作，消首位，要把握实验室管理过程中的各个环节，做好预防工作，消除故事的隐患，营造一个科学文明安全的实验教学环境除故事的隐患，营造一个科学文明安全的实验教学环境, ,实验室实验室安全主要遵循以下几条规则：安全主要遵循以下几条规则：v1 1未经教师同意，学生不得随便进入化学实验室。实验室严禁吸烟未经教师同意，学生不得随便进入化学实验室。实验室严禁吸烟。v2 2进实验室后，在老师讲解有关操作要求前，不得随意搬弄仪器、器进实验室后，在老师讲解有关操作要求前，不得随意搬弄仪器、器材；学生必须在教师指导或提示下，按正确的操作步骤和安全须知进行材；学生必须在教师指导或提示下，按正确的操作步骤和安全须知进行规定的有关实验，不得随意更改实验内容；严禁单凭兴趣，任意乱做实规定的有关实验，不得随意更改实验内容；严禁单凭兴趣，任意乱做实验，防止发生事故。验，防止发生事故。v接地的作用接地的作用v 接地是利用大地作为接地电流回路，在设备与接地是利用大地作为接地电流回路，在设备与大地之间实现低阻抗的连接，它将设备接地处的电大地之间实现低阻抗的连接，它将设备接地处的电位固定为所允许的值。接地的目的一是为设备的操位固定为所允许的值。接地的目的一是为设备的操作人员提供安全保障；二是防止设备损坏和提高设作人员提供安全保障；二是防止设备损坏和提高设备工作的稳定性。接地的作用主要是防止人身遭受备工作的稳定性。接地的作用主要是防止人身遭受电击、设备和线路遭受损坏、预防火灾和防止雷击、电击、设备和线路遭受损坏、预防火灾和防止雷击、防止静电损害和设备或系统正常运行。防止静电损害和设备或系统正常运行。v使用常规方法测量接地电阻的原理电路如图所示。图中，使用常规方法测量接地电阻的原理电路如图所示。图中，R RX X为待测接地为待测接地体体E E的接地电阻，的接地电阻，X X、D D分别为电压（位）极、电流极与被测接地体之间的分别为电压（位）极、电流极与被测接地体之间的距离。电源接通后，电流沿电流极、接地体构成回路。只要距离。电源接通后，电流沿电流极、接地体构成回路。只要X X、D D足够长，足够长，且具有合适的比例关系，接地电阻且具有合适的比例关系，接地电阻R R就可用下式表示：就可用下式表示： RX=U/I RX=U/I 测得电压测得电压极与接地体之间的电压极与接地体之间的电压U U和回路流过的电流和回路流过的电流I I，就可求得，就可求得R R。 测量接地电阻时仪器的接线方式测量接地电阻时仪器的接线方式v进行接地电阻测量时，仪器的进行接地电阻测量时，仪器的E E端钮接端钮接5 m5 m导线，导线，P P端钮接端钮接20 20 m m导线，导线，C C端钮接端钮接40 m40 m导线，导线的另一端分别接被测物接地导线，导线的另一端分别接被测物接地极极EE，电位探棒，电位探棒PP和电流探棒和电流探棒CC，且，且EE、PP、CC应保应保持直线，其间距为持直线，其间距为2 0m2 0m。测量大于等于。测量大于等于1 1 接地电阻时仪器接地电阻时仪器的连接方式见下图，需将仪表上的连接方式见下图，需将仪表上2 2个个E E端钮连接在一起。端钮连接在一起。测量大于等于测量大于等于11接地电阻时仪器的连接方式接地电阻时仪器的连接方式v测量小于测量小于11接地电阻时仪器的连接方式见下图，需将仪表接地电阻时仪器的连接方式见下图，需将仪表上上2 2个个E E端钮导线分别连接到被测连接体上，以消除测量时端钮导线分别连接到被测连接体上，以消除测量时连接导线电阻对测量结果引入的附加误差。连接导线电阻对测量结果引入的附加误差。3.3.测量低电阻导体时仪器的连接方式见下图，需将仪表上测量低电阻导体时仪器的连接方式见下图，需将仪表上2 2个个E E端钮短接在一起，然后分别连接到被测物上。端钮短接在一起，然后分别连接到被测物上。 测量低电阻导体时接地电阻时仪器的连接方式测量低电阻导体时接地电阻时仪器的连接方式实验的操作步骤实验的操作步骤v1 1）确认仪器端接线正确无误；）确认仪器端接线正确无误；v2 2）将仪器水平放置，调整检流器至机械零位；）将仪器水平放置，调整检流器至机械零位；v3 3）将仪器的）将仪器的“倍率开关倍率开关”置于最大倍率档，逐渐加快摇柄置于最大倍率档，逐渐加快摇柄转速，使其达到转速，使其达到150150转转/ /分。当检流计指针向一个方向偏转时，分。当检流计指针向一个方向偏转时，旋动刻度盘，使检流计指针指在旋动刻度盘，使检流计指针指在“0”“0”上。此时刻度盘上读上。此时刻度盘上读数乘上倍率档即为被测电阻值。数乘上倍率档即为被测电阻值。v4 4）如刻度盘读数小于）如刻度盘读数小于1 1时，仍未取得平衡，可将倍率开关置时，仍未取得平衡，可将倍率开关置于小一档的位置。直到调节到完全平衡为止。于小一档的位置。直到调节到完全平衡为止。 v在测接地电阻时，有哪些因素造成接地电阻不准确，如何避在测接地电阻时，有哪些因素造成接地电阻不准确，如何避免？免？vAA）接地系统（地网）周边土壤构成不一致，地质不一，紧密、干湿程度不）接地系统（地网）周边土壤构成不一致，地质不一，紧密、干湿程度不一样，具有分散性，地表面杂散电流、特别是架空地线、地下水管、电缆外皮等一样，具有分散性，地表面杂散电流、特别是架空地线、地下水管、电缆外皮等等，对测试影响特别大。解决的方法是，取不同的点进行测量，取平均值。等，对测试影响特别大。解决的方法是，取不同的点进行测量，取平均值。BB）测试线方向不对，距离不够长，解决的方法是，找准测试方向和距）测试线方向不对，距离不够长，解决的方法是，找准测试方向和距离。离。CC）辅助接地极电阻过大。解决的方法是，在地桩处泼水或使用降阻剂）辅助接地极电阻过大。解决的方法是，在地桩处泼水或使用降阻剂降低电流极的接地电阻。降低电流极的接地电阻。DD）测试夹与接地测量点接触电阻过大。解决的方法是，将接触点用锉）测试夹与接地测量点接触电阻过大。解决的方法是，将接触点用锉刀或砂纸磨光，用测试线夹子充分夹好磨光触点。刀或砂纸磨光，用测试线夹子充分夹好磨光触点。EE）干扰影响。解决的方法，调整放线方向，尽量避开干扰大的方向，）干扰影响。解决的方法，调整放线方向，尽量避开干扰大的方向，使仪表读数减少跳动。使仪表读数减少跳动。FF）仪表使用问题。电池电量不足，解决的方法是，更换电池。仪表精）仪表使用问题。电池电量不足，解决的方法是，更换电池。仪表精确度下降，解决的方法是，重新校准为零。确度下降，解决的方法是，重新校准为零。 v为什么在测接地电阻时，要求测量线为什么在测接地电阻时，要求测量线分别为分别为20m和和40m？这是因为测接地电阻时，要求测的是接地极这是因为测接地电阻时，要求测的是接地极与电位为零的远方接地极之间的电阻，所谓远方与电位为零的远方接地极之间的电阻，所谓远方是指一段距离，在此距离下，两个接地极的互阻是指一段距离，在此距离下，两个接地极的互阻基本为零，经实验得出，基本为零，经实验得出，20m20m以外距离符合此要以外距离符合此要求。如果线距缩短，测量误差会逐渐加大。求。如果线距缩短，测量误差会逐渐加大。v哪些因素影响土壤电阻率测量？哪些因素影响土壤电阻率测量？土壤电阻率不仅随土壤的类型变化，且随温土壤电阻率不仅随土壤的类型变化，且随温度、湿度、含盐量和土壤的紧密程度而变化。度、湿度、含盐量和土壤的紧密程度而变化。 注意事项注意事项v1 1）禁止在有雷电或被测物体带电时进行测量。；）禁止在有雷电或被测物体带电时进行测量。；v2 2）向地面固定探棒时，小心手、脚被砸伤。）向地面固定探棒时，小心手、脚被砸伤。v3 3）仪器携带、使用时应小心轻放、避免剧烈震动。）仪器携带、使用时应小心轻放、避免剧烈震动。v4 4）若发现仪表检流计指针有抖动现象，可变化摇柄）若发现仪表检流计指针有抖动现象，可变化摇柄转速，以消除抖动现象。转速，以消除抖动现象。v5 5）若仪表的检流计灵敏度过低，可在探棒周围注水）若仪表的检流计灵敏度过低，可在探棒周围注水或盐水以湿润。或盐水以湿润。闪点和燃点的测定闪点和燃点的测定v一一 实验目的实验目的 1 1、掌握闪点、开口闪点、闭口闪点、燃点、掌握闪点、开口闪点、闭口闪点、燃点的定义；的定义；2 2、掌握可燃液体的划分方法，掌握闪点、燃点与、掌握可燃液体的划分方法，掌握闪点、燃点与物质危险性的关系；物质危险性的关系；3 3、掌握爆炸极限的定义；、掌握爆炸极限的定义；4 4、掌握闪点、掌握闪点、燃点的测定方法。燃点的测定方法。v二二 实验内容实验内容 使用闪点测定仪器测定矿、植物油开、闭使用闪点测定仪器测定矿、植物油开、闭口闪点及燃点。口闪点及燃点。v三三 实验原理实验原理 将相对定量的待测物质加入闪点测定仪，将相对定量的待测物质加入闪点测定仪，按国家标准规定的升温速率对待测物质进行升温操作，在接按国家标准规定的升温速率对待测物质进行升温操作，在接近闪点的温度区，按规定的频率对试样上方蒸汽进行点燃，近闪点的温度区，按规定的频率对试样上方蒸汽进行点燃，当试样上方蒸汽与火焰接触发生闪火时的最低温度即为当试样上方蒸汽与火焰接触发生闪火时的最低温度即为闪点闪点。继续加热试样，当试样加热到能被接触的火焰点燃，并燃烧继续加热试样，当试样加热到能被接触的火焰点燃，并燃烧不少于不少于5 5秒时的温度，称为秒时的温度，称为燃点燃点。 实验步骤实验步骤v1 1、实验前准备、实验前准备v1 1）试样准备）试样准备：当试样的水分大于当试样的水分大于0.10.1时，必须脱水。脱水时，必须脱水。脱水处理的方法是在试样中加入新煅烧并冷却的食盐、硫酸钠或处理的方法是在试样中加入新煅烧并冷却的食盐、硫酸钠或无水氯化钙，以达到干燥试样的目的。无水氯化钙，以达到干燥试样的目的。v闪点低于闪点低于l00l00的试样脱水时不必加热；其他试样允许加热的试样脱水时不必加热；其他试样允许加热至至50508080时用脱水剂脱水。脱水后，取试样的澄清部分供时用脱水剂脱水。脱水后，取试样的澄清部分供试验使用。试验使用。v2 2）仪器准备）仪器准备： 1 1 测定前应对放置试样的坩锅用溶剂油或测定前应对放置试样的坩锅用溶剂油或其它溶剂进行洗涤，并应充分洁净和干燥。其它溶剂进行洗涤，并应充分洁净和干燥。2 2 检查液化气钢检查液化气钢瓶与闪点测定仪的连接是否正确。瓶与闪点测定仪的连接是否正确。 v2 2、实验操作步骤、实验操作步骤v1 1）检查仪器是否安装正确；）检查仪器是否安装正确；v2 2）根据试样特性设定仪器工作程序；）根据试样特性设定仪器工作程序；v3 3）检查燃气连接管和接头是否无泄漏；）检查燃气连接管和接头是否无泄漏；v4 4）将待测试样倒入洁净的坩锅中，试样的上液面应与规定刻度线平齐；）将待测试样倒入洁净的坩锅中，试样的上液面应与规定刻度线平齐；v5 5）启动仪器工作程序，加热坩锅，使试样温度逐渐升高温度，当试样温）启动仪器工作程序，加热坩锅，使试样温度逐渐升高温度，当试样温度达到预计闪点前度达到预计闪点前40 40 时，应控制升温速度为每分钟升高时，应控制升温速度为每分钟升高4141；6 6）当试样温度达到预计闪点前当试样温度达到预计闪点前20 20 时，试样温度每升高时，试样温度每升高11，仪器点火扫，仪器点火扫描杆点火头对试样上方蒸汽进行自动扫描一次；描杆点火头对试样上方蒸汽进行自动扫描一次；v7 7）扫描火苗使试样表面的蒸汽产生点燃时的温度即为所测闪点，测试结）扫描火苗使试样表面的蒸汽产生点燃时的温度即为所测闪点，测试结果可有打印机自动打印。果可有打印机自动打印。v8 8）测得试样的闪点之后，如果还需要测定燃点，应继续对外坩锅进行加）测得试样的闪点之后，如果还需要测定燃点，应继续对外坩锅进行加热，使试样的升温速度为每分钟升高热，使试样的升温速度为每分钟升高(41)(41)。然后，用点火器的火焰。然后，用点火器的火焰进行点火试验。试样接触火焰后立即着火并能继续燃烧不少于进行点火试验。试样接触火焰后立即着火并能继续燃烧不少于5 5秒，此时秒，此时立即从温度计读出温度作为燃点的测定结果。立即从温度计读出温度作为燃点的测定结果。v9 9）关闭燃气瓶总阀，关闭电源。）关闭燃气瓶总阀，关闭电源。 v燃烧现象根据其特点可以分为几种类型？燃烧现象根据其特点可以分为几种类型？ v根据燃烧的特点，可以将燃烧现象分为三种类型：闪燃、自燃和根据燃烧的特点，可以将燃烧现象分为三种类型：闪燃、自燃和点燃。点燃。v闪点、燃点有什么区别，它们与物质的危险性有什么关系？闪点、燃点有什么区别，它们与物质的危险性有什么关系？v 可燃液体能挥发变成蒸气，跑入空气中。温度升高，挥发加快。可燃液体能挥发变成蒸气，跑入空气中。温度升高，挥发加快。当挥发的蒸气和空气的混合物与火源接触能够闪出火花时，把这种当挥发的蒸气和空气的混合物与火源接触能够闪出火花时，把这种短暂的燃烧过程叫做闪燃，把发生闪燃的最低温度叫做闪点，闪点短暂的燃烧过程叫做闪燃，把发生闪燃的最低温度叫做闪点，闪点是发生闪燃时的最低温度。从消防观点来说，液体闪点就是可能引是发生闪燃时的最低温度。从消防观点来说，液体闪点就是可能引起火灾的最低温度。闪点越低，引起火灾的危险性越大。不论是固起火灾的最低温度。闪点越低，引起火灾的危险性越大。不论是固态、液态或气态的可燃物质，如与空气共同存在，当达到一定温度态、液态或气态的可燃物质，如与空气共同存在，当达到一定温度时，与火源接触就会燃烧，移去火源后还继续燃烧。这时，可燃物时，与火源接触就会燃烧，移去火源后还继续燃烧。这时，可燃物质的最低温度叫做燃点，也叫做着火点，燃点是可燃物开始持续燃质的最低温度叫做燃点，也叫做着火点，燃点是可燃物开始持续燃烧所需要的最低温度。烧所需要的最低温度。一般液体燃点高于闪点，易燃液体的燃点比一般液体燃点高于闪点，易燃液体的燃点比闪点高闪点高1 155。燃点越低，引起火灾的危险性越大。燃点越低，引起火灾的危险性越大。v闪点在防火中有何意义闪点在防火中有何意义? ? v 闪点是发生持续燃烧的先兆，当可燃液体温度高于闪点是发生持续燃烧的先兆，当可燃液体温度高于闪点时，随时都有被点燃的危险。闪点时，随时都有被点燃的危险。 闪点是评定液体火灾危险性大小的主要依据。液闪点是评定液体火灾危险性大小的主要依据。液体的闪点越低，火灾危险性越大。在防火工作中，应根据体的闪点越低，火灾危险性越大。在防火工作中，应根据可燃液体闪点的高低，采取相应的安全防范措施。可燃液体闪点的高低，采取相应的安全防范措施。v测定闪点的方法有几种，各适用于什么样的液体？测定闪点的方法有几种，各适用于什么样的液体？v 我国测定闪点的方法有两种，对闪点较低的液体，一我国测定闪点的方法有两种，对闪点较低的液体，一般采用闭口杯法（国家标准般采用闭口杯法（国家标准GB26183GB26183）；对闪点较高液）；对闪点较高液体，一般采用开口杯法。（国家标准体，一般采用开口杯法。（国家标准GB3536-83GB3536-83）。）。 v什么是爆炸浓度极限？它有什么实际意义？什么是爆炸浓度极限？它有什么实际意义？ v 可燃气体和液体蒸汽与空气的混合物，必须在一定的浓度范围内，遇着可燃气体和液体蒸汽与空气的混合物，必须在一定的浓度范围内，遇着火源才能发生爆炸。这个遇着火源能够发生爆炸的浓度范围，叫做爆炸浓度火源才能发生爆炸。这个遇着火源能够发生爆炸的浓度范围，叫做爆炸浓度极限。爆炸极限一般用可燃气（粉尘）在空气中的体积百分数表示（），极限。爆炸极限一般用可燃气（粉尘）在空气中的体积百分数表示（），也可以用可燃气（粉尘）的重量百分数表示（克米也可以用可燃气（粉尘）的重量百分数表示（克米* *或是毫克升）。或是毫克升）。 v爆炸极限是一个很重要的概念，在防火防爆工作中有很大的实际意义：爆炸极限是一个很重要的概念，在防火防爆工作中有很大的实际意义： （1 1）可以用来评定可燃气体（蒸气、粉尘）燃爆危险性的大小，作为）可以用来评定可燃气体（蒸气、粉尘）燃爆危险性的大小，作为可燃气体分级和确定其火灾危险性类别的依据。我国目前把爆炸下限小于是可燃气体分级和确定其火灾危险性类别的依据。我国目前把爆炸下限小于是1010的可燃气体划为一级可燃气体，其火灾危险性列为甲类。的可燃气体划为一级可燃气体，其火灾危险性列为甲类。 （2 2）可以作为设计的依据，例如确定建筑物的耐火等级，设计厂房通）可以作为设计的依据，例如确定建筑物的耐火等级，设计厂房通风系统等，都需要知道该场所存在的可燃气体（蒸气、粉尘）的爆炸极限数风系统等，都需要知道该场所存在的可燃气体（蒸气、粉尘）的爆炸极限数值。值。 （3 3）可以作为制定安全生产操作规程的依据。在生产、使用和贮存可）可以作为制定安全生产操作规程的依据。在生产、使用和贮存可燃气体（蒸气、粉尘）的场所，为避免发生火灾和爆炸事故，应严格将可燃燃气体（蒸气、粉尘）的场所，为避免发生火灾和爆炸事故，应严格将可燃气体（蒸气、粉尘）的浓度控制在爆炸下限以下。为保证这一点，在制定安气体（蒸气、粉尘）的浓度控制在爆炸下限以下。为保证这一点，在制定安全生产操作规程时，应根据可燃气（蒸气、粉尘）的燃爆危险性和其它理化全生产操作规程时，应根据可燃气（蒸气、粉尘）的燃爆危险性和其它理化性质，采取相应的防范措施，如通风、置换、惰性气体稀释、检测报警等。性质，采取相应的防范措施，如通风、置换、惰性气体稀释、检测报警等。注意事项注意事项v1 1）实验中坩锅和被测物料温度较高，应注意防止发）实验中坩锅和被测物料温度较高，应注意防止发生热烫伤；生热烫伤；v2 2）实验中使用有液化气，实验过程中嗅到异味应及）实验中使用有液化气，实验过程中嗅到异味应及时关闭液化气钢瓶的根部角阀，并向实验老师报告。时关闭液化气钢瓶的根部角阀，并向实验老师报告。v3 3）不要乱动电气接头，不要使用潮湿的手或物品触）不要乱动电气接头，不要使用潮湿的手或物品触摸电线和设备，防止触电。摸电线和设备，防止触电。v4 4）燃点测定后及时熄灭。）燃点测定后及时熄灭。 着火性实验着火性实验v一一 实验目的实验目的v测定固体无机物对外部点火源的反应，推断其着火测定固体无机物对外部点火源的反应，推断其着火的危险性。的危险性。v二二 实验内容实验内容v采用简单易行的采用简单易行的BAMBAM着火性实验来判断固体无机物的着火性实验来判断固体无机物的危险性。危险性。v三三 实验原理实验原理v本实验把一定质量的试样与不同的点火源接触，观本实验把一定质量的试样与不同的点火源接触，观察其是否着火，并依据样品着火的难易程度，来判察其是否着火，并依据样品着火的难易程度，来判断其危险性。断其危险性。 燃烧的必要条件燃烧的必要条件 物质燃烧过程的发生和发展，必须具备以下三个必要条件，即物质燃烧过程的发生和发展，必须具备以下三个必要条件，即：可燃物、氧化剂和温度（引火源）可燃物、氧化剂和温度（引火源）。只有这三个条件同时具备，才可能只有这三个条件同时具备，才可能发生燃烧现象，无论缺少哪一个条件，燃烧都不能发生。发生燃烧现象，无论缺少哪一个条件，燃烧都不能发生。三者的关系可三者的关系可用用燃烧三角形燃烧三角形来表示来表示。但是，并不是上述三个条件同时存在，就一定会但是，并不是上述三个条件同时存在，就一定会发生燃烧现象，还必须这三个因素相互作用才能发生燃烧。发生燃烧现象，还必须这三个因素相互作用才能发生燃烧。可燃物可燃物：凡是能与空气中的氧或其他氧化剂起燃烧化学反应的物质凡是能与空气中的氧或其他氧化剂起燃烧化学反应的物质称为可燃物。可燃物按其物理状态分为气体可燃物、液体可燃物和固体称为可燃物。可燃物按其物理状态分为气体可燃物、液体可燃物和固体可燃物三种类别。可燃烧物质大多是含碳和氢的化合物，某些金属如镁、可燃物三种类别。可燃烧物质大多是含碳和氢的化合物，某些金属如镁、铝、钙等在某些条件下也可以燃烧，还有许多物质如肼、臭氧等在高温铝、钙等在某些条件下也可以燃烧，还有许多物质如肼、臭氧等在高温下可以通过自己的分解而放出光和热。下可以通过自己的分解而放出光和热。氧化剂氧化剂：帮助和支持可燃物燃烧的物质，即能与可燃物发生氧化反：帮助和支持可燃物燃烧的物质，即能与可燃物发生氧化反应的物质称为氧化剂，也称助燃物。燃烧过程中的氧化剂主要是空气中应的物质称为氧化剂，也称助燃物。燃烧过程中的氧化剂主要是空气中游离的氧，另外如氟、氯等也可以作为燃烧反应的氧化剂。游离的氧，另外如氟、氯等也可以作为燃烧反应的氧化剂。温度（引火源）温度（引火源）：是指供给可燃物与氧或助燃剂发生燃烧反应能量是指供给可燃物与氧或助燃剂发生燃烧反应能量来源。常见的是热能，其它还有化学能、电能、机械能等转变的热能。来源。常见的是热能，其它还有化学能、电能、机械能等转变的热能。v燃烧的充分条件燃烧的充分条件：（1 1）一定的可燃物浓度；（）一定的可燃物浓度；（2 2）一定的氧气含量；）一定的氧气含量；（3 3）一定的点火能量；（）一定的点火能量；（4 4）未受抑制的链式反应。）未受抑制的链式反应。v链式反应链式反应：有焰燃烧都存在链式反应。当某种可燃物受热，它不仅会有焰燃烧都存在链式反应。当某种可燃物受热，它不仅会汽化，而且该可燃物的分子会发生热烈解作用从而产生自由基。自汽化，而且该可燃物的分子会发生热烈解作用从而产生自由基。自由基是一种高度活泼的化学形态，能与其他的自由基和分子反应，由基是一种高度活泼的化学形态，能与其他的自由基和分子反应，而使燃烧持续进行下去，这就是燃烧的链式反应。而使燃烧持续进行下去，这就是燃烧的链式反应。v氧指数氧指数：是指在规定条件下，固体材料在氧、氮混合气流中，维持平是指在规定条件下，固体材料在氧、氮混合气流中，维持平稳燃烧所需的最低氧含量。氧指数的基本概念，以氧所占的体积百稳燃烧所需的最低氧含量。氧指数的基本概念，以氧所占的体积百分数的值表示。分数的值表示。v用公式表示为：用公式表示为：O O2 2O O2 2N N2 2100100vO O2 2氧气流量（升分）氧气流量（升分）vN N2 2氮气流量（升分）氮气流量（升分）v氧指数能够反映材料的着火性能和扑救的难易。氧指数高，氧指数能够反映材料的着火性能和扑救的难易。氧指数高，说明材料燃烧需氧量大，难燃烧。氧指数小，说明材料易燃烧。氧说明材料燃烧需氧量大，难燃烧。氧指数小，说明材料易燃烧。氧指数高表示材料不易燃烧，氧指数低表示材料容易燃烧。指数高表示材料不易燃烧，氧指数低表示材料容易燃烧。实验步骤实验步骤v1.1.实验准备实验准备v（1 1）供实验用的物品（试样）原则上应保持市场上流通时的形状，但块）供实验用的物品（试样）原则上应保持市场上流通时的形状，但块状的物体体积超过状的物体体积超过3 cm3,3 cm3,采用切断或破碎的方法使样品的体积为采用切断或破碎的方法使样品的体积为3 cm33 cm3左左右，并把破碎好的样品放于硅胶干燥器中常温下保存右，并把破碎好的样品放于硅胶干燥器中常温下保存2424小时以上。小时以上。v（2 2）检查各实验仪器是否完好。）检查各实验仪器是否完好。v2.2.实验方法实验方法v 称取质量为称取质量为3g3g的试样置于的试样置于10cm10cm以上、边长以上、边长121215cm15cm的四方形无机绝热的四方形无机绝热板或瓷砖上。板或瓷砖上。v（1 1）小燃气火焰实验，用长）小燃气火焰实验，用长200mm200mm、宽、宽5mm5mm的气体打火机火焰尖端对试样的气体打火机火焰尖端对试样点火，看在点火，看在10 S10 S内点燃，共实验内点燃，共实验5 5次。次。v（2 2）赤热铁棒实验：用直径）赤热铁棒实验：用直径5mm5mm的电烙铁，加热至的电烙铁，加热至800800与试样进行接触与试样进行接触时间不超过时间不超过10 S10 S，看是否点着，每次实验时都要重新加热电烙铁。，看是否点着，每次实验时都要重新加热电烙铁。注意事项注意事项v（1 1）由于本实验中应用到一些明火和高温物）由于本实验中应用到一些明火和高温物体，因此在实验过程中应按规范操作，并戴体，因此在实验过程中应按规范操作，并戴好防护用具，以防止被烧伤和灼伤。好防护用具，以防止被烧伤和灼伤。v（2 2）本实验接触一些电器设备，一定要注意）本实验接触一些电器设备，一定要注意用电安全。用电安全。 可燃固体的燃烧实验可燃固体的燃烧实验v一一 实验目的实验目的v（1 1）了解可燃固体的定义与分项；）了解可燃固体的定义与分项；v（2 2）了解可燃固体的着火与燃烧特性；）了解可燃固体的着火与燃烧特性；v（3 3）学习可燃固体燃烧性的试验方法。）学习可燃固体燃烧性的试验方法。v二二 实验原理实验原理v 当堆放的可燃固体粉末与加热的金属丝接触时，当堆放的可燃固体粉末与加热的金属丝接触时，如果金属丝的温度等于或高于该固体的燃点，固体如果金属丝的温度等于或高于该固体的燃点，固体粉体就会着火燃烧。粉体就会着火燃烧。v试样的燃烧性可分为六个危险等级（见下表）试样的燃烧性可分为六个危险等级（见下表）反应类型反应类型等级等级标准物质标准物质点火后点火后不着火不着火1 1食盐食盐不传播火焰不传播火焰着火后立即熄灭着火后立即熄灭几乎不发生局部燃烧或火焰几乎不发生局部燃烧或火焰传播，但有局部红热传播，但有局部红热2 23 3硬脂酸锌硬脂酸锌氯化醋酸氯化醋酸钠钠传播火焰传播火焰红热但没有火花，或缓慢分红热但没有火花，或缓慢分解而没有火焰解而没有火焰伴有火花及可见火焰的缓慢伴有火花及可见火焰的缓慢和平静的燃烧和平静的燃烧带火焰的快速燃烧或不带燃带火焰的快速燃烧或不带燃烧的快速分解烧的快速分解4 45 56 6H-H-酸酸硫磺、重硫磺、重铬酸铵铬酸铵黑火药黑火药v固体燃烧特点固体燃烧特点：固体可燃物必须经过受热、蒸发、热分解，固体上方固体可燃物必须经过受热、蒸发、热分解，固体上方可燃气体浓度达到燃烧极限，才能持续不断地发生燃烧。可燃气体浓度达到燃烧极限，才能持续不断地发生燃烧。燃烧方式分为：蒸发燃烧、分解燃烧、表面燃烧和阴燃四种。燃烧方式分为：蒸发燃烧、分解燃烧、表面燃烧和阴燃四种。v阻燃原理：阻燃原理：冷却，隔离，抑制，窒息。冷却，隔离，抑制，窒息。 1 1）吸热作用）吸热作用 任何燃烧在较短的时间所放出的热量是有限的，如果能在较任何燃烧在较短的时间所放出的热量是有限的，如果能在较短的时间吸收火源所放出的一部分热量，那么火焰温度就会降低，辐短的时间吸收火源所放出的一部分热量，那么火焰温度就会降低，辐射到燃烧表面和作用于将已经气化的可燃分子裂解成自由基的热量就射到燃烧表面和作用于将已经气化的可燃分子裂解成自由基的热量就会减少，燃烧反应就会得到一定程度的抑制。在高温条件下，阻燃剂会减少，燃烧反应就会得到一定程度的抑制。在高温条件下，阻燃剂发生了强烈的吸热反应，吸收燃烧放出的部分热量，降低可燃物表面发生了强烈的吸热反应，吸收燃烧放出的部分热量，降低可燃物表面的温度的温度, ,有效地抑制可燃性气体的生成，阻止燃烧的蔓延。有效地抑制可燃性气体的生成，阻止燃烧的蔓延。v2 2）覆盖作用覆盖作用 在可燃材料中加入阻燃剂后，阻燃剂在高温下能形成玻璃状在可燃材料中加入阻燃剂后，阻燃剂在高温下能形成玻璃状或稳定泡沫覆盖层，隔绝氧气，具有隔热、隔氧、阻止可燃气体向外或稳定泡沫覆盖层，隔绝氧气，具有隔热、隔氧、阻止可燃气体向外逸出的作用，从而达到阻燃目的。逸出的作用，从而达到阻燃目的。3 3）抑制链反应抑制链反应 根据燃烧的链反应理论，维持燃烧所需的是自由基。阻燃剂根据燃烧的链反应理论，维持燃烧所需的是自由基。阻燃剂可作用于气相燃烧区，捕捉燃烧反应中的自由基，从而阻止火焰的传可作用于气相燃烧区，捕捉燃烧反应中的自由基，从而阻止火焰的传播，使燃烧区的火焰密度下降，最终使燃烧反应速度下降直至终止。播，使燃烧区的火焰密度下降，最终使燃烧反应速度下降直至终止。v4 4）不燃气体窒息作用）不燃气体窒息作用 阻燃剂受热时分解出不燃气体，将可燃物分解出来的可燃气阻燃剂受热时分解出不燃气体，将可燃物分解出来的可燃气体的浓度冲淡到燃烧下限以下。同时也对燃烧区内的氧浓度具有稀释体的浓度冲淡到燃烧下限以下。同时也对燃烧区内的氧浓度具有稀释的作用，阻止燃烧的继续进行，达到阻燃的作用。的作用，阻止燃烧的继续进行，达到阻燃的作用。 实验步骤实验步骤v（1 1）将试样在石棉板上摆成长）将试样在石棉板上摆成长4cm4cm，宽，宽2cm2cm、容积约为、容积约为1515毫毫升的堆体。升的堆体。v（2 2）用红热的铂金属丝接触堆一端的表面。如点不着，可）用红热的铂金属丝接触堆一端的表面。如点不着，可将红热铂金属丝插入试样中保持将红热铂金属丝插入试样中保持5 5分钟。如果试样放出气体，分钟。如果试样放出气体，可以试验能否用火柴点燃气体。可以试验能否用火柴点燃气体。注意事项注意事项 实验过程中，加热源温度较高，应注意安实验过程中，加热源温度较高，应注意安全，防止烫伤。全，防止烫伤。 禁水性物质实验禁水性物质实验v一一 实验目的实验目的v判断固体或液体物质与水接触是否会产生可燃性气判断固体或液体物质与水接触是否会产生可燃性气体或发火而导致危险。体或发火而导致危险。v二二 实验原理实验原理v将一定质量的被试物质与一定量的纯水混合，在一将一定质量的被试物质与一定量的纯水混合，在一定温度下使其发生危险。观察反应产物是否有气体，定温度下使其发生危险。观察反应产物是否有气体，并依据所产生的气体量判断其危险性排序。并依据所产生的气体量判断其危险性排序。v禁水性物质禁水性物质：1.1.钾钾2.2.钠钠3.3.烷基铝烷基铝4.4.烷基锂烷基锂5.5.黄磷黄磷6.6.碱金属碱金属( (钾和钠除外钾和钠除外) )及碱土金属及碱土金属7.7.有机金属化合物有机金属化合物( (烷基铝、烷基烷基铝、烷基锂除外锂除外)8.)8.金属氢化物金属氢化物9.9.金属磷化物金属磷化物1010钙或铝的碳化物，碳钙或铝的碳化物，碳化钙（电石），磷化钙，生石灰，等与水接触会起激烈的化化钙（电石），磷化钙，生石灰，等与水接触会起激烈的化学反应发生危险的物质。学反应发生危险的物质。实验步骤实验步骤v1.1.实验准备实验准备v（1 1）将仪器安装好）将仪器安装好v（2 2）称取）称取0.5g0.5g1g1g的实验样品，样品的称取应尽量避免损失，采用先称量圆底的实验样品，样品的称取应尽量避免损失，采用先称量圆底烧瓶的质量，再加入样品的方式；烧瓶的质量，再加入样品的方式；v（3 3）在恒压分液漏斗中加入）在恒压分液漏斗中加入50ml50ml纯水；纯水；v（4 4）将结晶皿）将结晶皿1 1的水温加至的水温加至5050，并通过调节点接触式温度计使其稳定；，并通过调节点接触式温度计使其稳定；v（5 5）调节酸式滴定管的零点。）调节酸式滴定管的零点。v2.2.实验方法实验方法v（1 1）在结晶皿）在结晶皿1 1的水温稳定后，迅速将恒压分液漏斗中的水加入圆底烧瓶，并开的水温稳定后，迅速将恒压分液漏斗中的水加入圆底烧瓶，并开始搅拌；始搅拌；v（2 2）记录室温、气温；）记录室温、气温；v（3 3）在开始反应）在开始反应1 1小时中每隔小时中每隔15min15min记录一次酸式滴定管的读数，得到反应开始记录一次酸式滴定管的读数，得到反应开始产生的气体量；产生的气体量；v（4 4）反应开始）反应开始1 1小时后终止实验，并确定最终读数；小时后终止实验，并确定最终读数；v（5 5）重复上述实验过程）重复上述实验过程3 3次，取最大气体产生量为该样品的气体产生量；次，取最大气体产生量为该样品的气体产生量；v（6 6）更换一种样品，重复实验过程（）更换一种样品，重复实验过程（1 1）（）（4 4），再得到一个不同样品的气体），再得到一个不同样品的气体量。量。v（7 7）通过实验，按下表作出详细记录）通过实验，按下表作出详细记录禁禁水水性性物物质质实实验验装装置置图图v禁水性物质可能产生的危害禁水性物质可能产生的危害v1).1).金属钠或钾等物质与水反应，会放出氢气而引起着火、燃烧或爆炸。因此，金属钠或钾等物质与水反应，会放出氢气而引起着火、燃烧或爆炸。因此，要把金属钠、钾切成小块，置于煤油中密封保存。其碎屑也贮存于煤油中。要把金属钠、钾切成小块，置于煤油中密封保存。其碎屑也贮存于煤油中。要分解金属钠时，可把它放入乙醇中使之反应，但要注意防止产生的氢气着要分解金属钠时，可把它放入乙醇中使之反应，但要注意防止产生的氢气着火。分解金属钾时，则在氮气保护下，按同样的操作进行处理。火。分解金属钾时，则在氮气保护下，按同样的操作进行处理。v2).2).金属钠或钾等物质与卤化物反应，往往会发生爆炸。金属钠或钾等物质与卤化物反应，往往会发生爆炸。v3).3).碳化钙与水反应产生乙炔，会引起着火、爆炸。碳化钙与水反应产生乙炔，会引起着火、爆炸。v4).4).磷化钙与水反应放出磷化氢（磷化钙与水反应放出磷化氢（PHPH3 3为剧毒气体），由于伴随着放出自燃性为剧毒气体），由于伴随着放出自燃性的的P P2 2H H4 4而着火，从而导致燃烧爆炸。而着火，从而导致燃烧爆炸。v5).5).金属氢化物之类物质，与水（或水蒸汽）作用也会着火。若把它丢弃时，金属氢化物之类物质，与水（或水蒸汽）作用也会着火。若把它丢弃时，可将其分次少量投入乙酸乙酯中（不可进行相反的操作）。可将其分次少量投入乙酸乙酯中（不可进行相反的操作）。v6).6).生石灰与水作用虽不能着火，但能产生大量的热，往往使其它物质着火。生石灰与水作用虽不能着火，但能产生大量的热，往往使其它物质着火。注意事项注意事项v（1 1）实验结束后，先将滴定管中的气体放空；）实验结束后，先将滴定管中的气体放空；v（2 2）将实验仪器分拆并进行清洗；）将实验仪器分拆并进行清洗；v（3 3）因本实验选用的是金属粉末，在与水反应时产）因本实验选用的是金属粉末，在与水反应时产生一定量的氢气，在实验过程中应严禁明火，特别生一定量的氢气，在实验过程中应严禁明火，特别是实验结束后的放空过程；是实验结束后的放空过程；v（4 4）本实验接触一些电器设备，如电子继电器、加）本实验接触一些电器设备，如电子继电器、加热环和搅拌装置等，要非常注意用电安全；热环和搅拌装置等，要非常注意用电安全；v（5 5）本实验的关键是气体不能从装置中泄漏，故气）本实验的关键是气体不能从装置中泄漏，故气密性必须在实验前进行确认，在一些关键部位涂抹密性必须在实验前进行确认，在一些关键部位涂抹凡士林保证气密性。凡士林保证气密性。可燃固体氧指数的测定可燃固体氧指数的测定vv一、实验目的一、实验目的一、实验目的一、实验目的v 1 1明确氧指数的定义及其用于评价高聚物明确氧指数的定义及其用于评价高聚物材料相对燃烧性的原理；材料相对燃烧性的原理；v 2 2了解了解HC-2HC-2型氧指数测定仪的结构和工作型氧指数测定仪的结构和工作原理；原理；v 3 3掌握运用掌握运用HC-2HC-2型氧指数测定仪测定常见型氧指数测定仪测定常见材料氧指数的基本方法；材料氧指数的基本方法；v 4 4评价常见材料的燃烧性能。评价常见材料的燃烧性能。v二、实验原理二、实验原理二、实验原理二、实验原理v物质燃烧时，需要消耗大量的氧气，不同的可燃物，物质燃烧时，需要消耗大量的氧气，不同的可燃物，燃烧时需要消耗的氧气量不同，通过对物质燃烧过燃烧时需要消耗的氧气量不同，通过对物质燃烧过程中消耗最低氧气量的测定，计算出物质的氧指数程中消耗最低氧气量的测定，计算出物质的氧指数值，可以评价物质的燃烧性能。所谓氧指数值，可以评价物质的燃烧性能。所谓氧指数(Oxygen Index)(Oxygen Index)，是指在规定的试验条件下，试样，是指在规定的试验条件下，试样在氧氮混合气流中，维持平稳燃烧在氧氮混合气流中，维持平稳燃烧( (即进行有焰燃即进行有焰燃烧烧) )所需的最低氧气浓度，以氧所占的体积百分数所需的最低氧气浓度，以氧所占的体积百分数表示。表示。v氧指数的测试方法氧指数的测试方法，就是把一定尺寸的试样用试，就是把一定尺寸的试样用试样夹垂直央持于透明燃烧筒内，其中有按一定比例样夹垂直央持于透明燃烧筒内，其中有按一定比例混合的向上流动的氧氮气流。点着试样的上端，观混合的向上流动的氧氮气流。点着试样的上端，观察随后的燃烧现象，记录持续燃烧时间或燃烧过的察随后的燃烧现象，记录持续燃烧时间或燃烧过的距离，试样的燃烧时间超过距离，试样的燃烧时间超过3min3min或火焰前沿超过或火焰前沿超过50mm50mm标线时，就降低氧浓度，试样的燃烧时间不足标线时，就降低氧浓度，试样的燃烧时间不足3min3min或火焰前沿不到标线时，就增加氧浓度，如此或火焰前沿不到标线时，就增加氧浓度，如此反复操作，从上下两侧逐渐接近规定值，至两者的反复操作，从上下两侧逐渐接近规定值，至两者的浓度差小于浓度差小于0.50.5。 v 1 1根据根据GBGBT2406T2406所规定的燃烧柱内混合气体流速所规定的燃烧柱内混合气体流速(4l cm(4l cms)s)，含氧燃烧柱的截面积，计算出气体的总流量，再分别计算，含氧燃烧柱的截面积，计算出气体的总流量，再分别计算出不同比例氧和氮的流量。根据计算规定总流量为出不同比例氧和氮的流量。根据计算规定总流量为10L/rain10L/rain；v 2 2取标准试样取标准试样1010根。对每根进行测量并记录，在试样一端根。对每根进行测量并记录，在试样一端50mm50mm处划线，将另一端插入入燃烧柱内试样夹中；处划线，将另一端插入入燃烧柱内试样夹中；v 3 3根据资料或经验选定试验所需最初氧的浓度。根据资料或经验选定试验所需最初氧的浓度。v 4 4开启氧、氮钢瓶阀门，调节减压阀，压力为开启氧、氮钢瓶阀门，调节减压阀，压力为0.20.20.3MPa0.3MPa。v 5 5点燃试样点燃试样v 6 6确定临界氧浓度的大致范围确定临界氧浓度的大致范围v 7 7在上述测试范围内，缩小步长，从低到高，氧浓度每升高在上述测试范围内，缩小步长，从低到高，氧浓度每升高O.4O.4重复一次以上测试，观察现象，并记录。重复一次以上测试，观察现象，并记录。v8 8根据上述测试结果确定氧指数根据上述测试结果确定氧指数OIOI。v材料性能评价材料性能评价v讲义中表讲义中表2 2列出部分聚合物材料的氧指数。大量列出部分聚合物材料的氧指数。大量试验证明，氧指数在试验证明，氧指数在27602760之间的材料，在空气之间的材料，在空气中一般都能自熄。日本消防厅规定氧指数在中一般都能自熄。日本消防厅规定氧指数在2626以以上为难燃塑料根据氧指数通常把纤维织物分为三上为难燃塑料根据氧指数通常把纤维织物分为三级，即氧指数在级，即氧指数在2020以下的一般认为是易燃的，以下的一般认为是易燃的，25312531之间认为是阻燃的，在之间认为是阻燃的，在35354040之间认为是之间认为是不燃的。普通纤维的氧指数在不燃的。普通纤维的氧指数在15152020之间。之间。 v 日本日本JISA1201JISA1201规定：规定：OI30OI30定为难燃定为难燃1 1级，级，OIOI在在27273030定为难燃定为难燃2 2级，级，OIOI在在24272427定为难燃定为难燃3 3级，级，OIOI在在21212424定为难燃定为难燃4 4级，级，OI21OI21定为难燃定为难燃5 5级。级。实验六实验六 超声波测厚超声波测厚v一一 实验目的实验目的v 1 1掌握超声波测厚的基本原理和方法；掌握超声波测厚的基本原理和方法；v 2 2掌握超声波检测仪的使用，并能正确测定典型材料的掌握超声波检测仪的使用，并能正确测定典型材料的厚度。厚度。v二二 实验原理实验原理v 利用超声脉冲反射法进行测厚利用超声脉冲反射法进行测厚 v 超声波在同一均匀介质中传播时，声速为常数，在不同超声波在同一均匀介质中传播时，声速为常数，在不同介质的界面上则具有反射特性。当发射的脉冲通过换能器发介质的界面上则具有反射特性。当发射的脉冲通过换能器发射晶片经延迟块接触被测件表面时，超声脉冲即射向被测件，射晶片经延迟块接触被测件表面时，超声脉冲即射向被测件，并以一固定声速向被测件深处传播。在达到被测件的另一面并以一固定声速向被测件深处传播。在达到被测件的另一面时，反射回来被另一接收晶片所接收。这样只要测出从发射时，反射回来被另一接收晶片所接收。这样只要测出从发射到接收超声脉冲所需的要的时间。扣除经延迟的来回时问，到接收超声脉冲所需的要的时间。扣除经延迟的来回时问，再乘上被测件的声速常数。就是超声脉冲在被测件中所经历再乘上被测件的声速常数。就是超声脉冲在被测件中所经历的来回距离，也就是代表了厚度值。此数值在测厚仪上直接的来回距离，也就是代表了厚度值。此数值在测厚仪上直接显示读得。显示读得。vTT300TT300超声波测厚仪超声波测厚仪， 采用超声波测量原理，适用采用超声波测量原理，适用于能使超声波以一恒定速度在其内部传播于能使超声波以一恒定速度在其内部传播, ,并能从其并能从其背面得到反射的各种材料厚度的测量。此仪器可对背面得到反射的各种材料厚度的测量。此仪器可对各种板材和各种加工零件作精确测量，另一重要方各种板材和各种加工零件作精确测量，另一重要方面是可以对生产设备中各种管道和压力容器进行监面是可以对生产设备中各种管道和压力容器进行监测，监测它们在使用过程中受腐蚀后的减薄程度。测，监测它们在使用过程中受腐蚀后的减薄程度。可广泛应用于石油、化工、冶金、造船、航空、可广泛应用于石油、化工、冶金、造船、航空、 航航天等各个领域。天等各个领域。主主 机机1 15MHz5MHz探头探头 1 1 （测钢（测钢1.2-1.2-225mm225mm）耦合剂耦合剂1 1v液晶屏显示：液晶屏显示：vF1-F1-存储测量值的文件号存储测量值的文件号（仅（仅TT300 TT300 有此功能）有此功能）v5M-5M-探头频率探头频率vLIMIT-LIMIT-报警设置报警设置vMENU-MENU-菜单菜单v凸凸-耦合标志耦合标志vBATT-BATT-低电压标志低电压标志vMIN-MIN-最小捕捉标志最小捕捉标志vHIGHHIGH（LOWLOW）-增益指示增益指示v键盘功能说明：键盘功能说明：vON-ON-开机键开机键vOFF-OFF-关机键关机键vMODE-MODE-功能选择键功能选择键vMEM-MEM-存储键存储键vVEL-VEL-声速键声速键vENTER-ENTER-二点校准；配合功能键二点校准；配合功能键操作使用。操作使用。v - -声速、厚度调整；菜单光声速、厚度调整；菜单光标移动键标移动键v - -声速、厚度调整；菜单光声速、厚度调整；菜单光标移动键标移动键v - -背光背光v性能指标性能指标v测量范围：测量范围：0.75mm300.0mm0.75mm300.0mmv显示分辨率：显示分辨率：0.01mm 0.01mm 或或0.1mm (100.0mm 0.1mm (100.0mm 以下以下) )v0.1mm (99.99mm 0.1mm (99.99mm 以上以上) )v示值误差：示值误差： （1% H+0.1 1% H+0.1 ）mmmmv其中为标准厚度块的实际值。其中为标准厚度块的实际值。v管材的测量下限（钢）管材的测量下限（钢）:20mm3.0mm(5MHz :20mm3.0mm(5MHz 探头探头) )，v15mm2.0mm(10MHz 15mm2.0mm(10MHz 探头探头) )，v示值误差不超过示值误差不超过0.1mm0.1mm。v3 3 测量与操作测量与操作v3.1 3.1 测量准备测量准备v1 1）将探头插头插入主机探头插座。）将探头插头插入主机探头插座。v2 2）按住键直到屏幕出现显示，屏幕显示过程如下图）按住键直到屏幕出现显示，屏幕显示过程如下图所示：所示：v每按一次每按一次ENTER ENTER 键将依次显示键将依次显示2M(2MHz)2M(2MHz)、5M(5MHz)5M(5MHz)、10M(10MHz)10M(10MHz)、H2MH2M（2MHz 2MHz 高功率）需要设定高功率）需要设定v的探头频率。的探头频率。v3.2 3.2 设定探头频率设定探头频率v3.3 3.3 声速调整声速调整v如果当前屏幕显示为厚度值，按如果当前屏幕显示为厚度值，按VEL VEL 键进入声速键进入声速状态，屏幕将显示当前声速存储单元的内容。每状态，屏幕将显示当前声速存储单元的内容。每按一次，声速存储单元变化一次，可循环显示五按一次，声速存储单元变化一次，可循环显示五个声速值。如果希望改变当前显示声速单元的内个声速值。如果希望改变当前显示声速单元的内v容，用容，用 或或 键调整到期望值即可，同时将键调整到期望值即可，同时将此值存入该单元。此值存入该单元。v3.4 3.4 测量厚度测量厚度v先设置好声速，然后将耦合剂涂于被测处，将探头与被测材料耦合先设置好声速，然后将耦合剂涂于被测处，将探头与被测材料耦合即可测量，屏幕将显示被测材料厚度，拿开探头后，厚度值保持，即可测量，屏幕将显示被测材料厚度，拿开探头后，厚度值保持，耦合标志消失。耦合标志消失。v3.5 3.5 测量声速测量声速v如果希望测量某种材料的声速如果希望测量某种材料的声速, ,可利用已知厚度试块测量声速。先可利用已知厚度试块测量声速。先用游标卡尺或千分尺测量试块，准确读取厚度值。将探头与已知厚用游标卡尺或千分尺测量试块，准确读取厚度值。将探头与已知厚度试块耦合，直到显示出一厚度值，拿开探头后，用度试块耦合，直到显示出一厚度值，拿开探头后，用或或键将显键将显示值调整到实际厚度值，然后按示值调整到实际厚度值，然后按VEL VEL 键即可显示出被测声速，同时键即可显示出被测声速，同时该声速被存入当前声速存储单元该声速被存入当前声速存储单元, ,声速测量必须选择足够厚度的测声速测量必须选择足够厚度的测试块，推荐最小壁厚为试块，推荐最小壁厚为20.0mm,20.0mm,进行声速测量时应关闭最小值捕捉进行声速测量时应关闭最小值捕捉和二点校准功能。和二点校准功能。v4.1 4.1 清洁表面清洁表面v4.2 4.2 提高粗糙度要求提高粗糙度要求v4.3 4.3 粗机加工表面粗机加工表面v4.4 4.4 测量圆柱型表面测量圆柱型表面v4.5 4.5 复合外形复合外形v4.6 4.6 不平行表面不平行表面v4.7 4.7 材料的温度影响材料的温度影响v4.8 4.8 大衰减材料大衰减材料v4.9 4.9 参考试块参考试块v 对不同材料在不同条件下进行精确测量，校准试块的材料越对不同材料在不同条件下进行精确测量，校准试块的材料越接近于被测材料，测量就越精确。理想的参考试块将是一组被测接近于被测材料，测量就越精确。理想的参考试块将是一组被测材料的不同厚度的试块，试块能提供仪器补偿校正因素（如材料材料的不同厚度的试块，试块能提供仪器补偿校正因素（如材料的微观结构、热处理条件、粒子方向、表面粗糙等）。为了满足的微观结构、热处理条件、粒子方向、表面粗糙等）。为了满足最大精度测量的要求，一套参考试块将是很重要的。最大精度测量的要求，一套参考试块将是很重要的。v 在大部分情况下，只要使用一个参考试块就能得到令人满意在大部分情况下，只要使用一个参考试块就能得到令人满意的测量精度，这个试块应具有与被测材料相同的材质和相近的厚的测量精度，这个试块应具有与被测材料相同的材质和相近的厚度。取均匀被测材料用千分尺测量后就能作为一个试块。度。取均匀被测材料用千分尺测量后就能作为一个试块。v 对于薄材料，在它的厚度接近于探头测量下限时，可用试块对于薄材料，在它的厚度接近于探头测量下限时，可用试块来确定准确的低限。不要测量低于下限厚度的材料。如果一个厚来确定准确的低限。不要测量低于下限厚度的材料。如果一个厚度范围是可以估计的，那么试块的厚度应选上限值。度范围是可以估计的，那么试块的厚度应选上限值。v 当被测材料较厚时，特别是内部结构较为复杂的合金等，应当被测材料较厚时，特别是内部结构较为复杂的合金等，应在一组试块中选择一个接近被测材料的，以便于掌握校准。在一组试块中选择一个接近被测材料的，以便于掌握校准。v4.10 4.10 测量中的几种方法测量中的几种方法va a）单测量法：在一点的测量。）单测量法：在一点的测量。vb b）双测量法：在一点处用探头进行两次测）双测量法：在一点处用探头进行两次测量，两次测量中探头串音隔层板要互相垂量，两次测量中探头串音隔层板要互相垂直。选择读数中的最小值作为材料的准确直。选择读数中的最小值作为材料的准确厚度。厚度。vc c）多点测量法：在某一测量范围内进行多）多点测量法：在某一测量范围内进行多次测量，取最小值为材料厚度值。次测量，取最小值为材料厚度值。v5 5 测量误差的预防方法测量误差的预防方法v5.1 5.1 超薄材料超薄材料v5.2 5.2 锈斑、腐蚀凹坑等锈斑、腐蚀凹坑等v5.3 5.3 材料识别错误材料识别错误v5.4 5.4 探头的磨损探头的磨损v5.5 5.5 层迭材料、复合材料层迭材料、复合材料v5.6 5.6 金属表面氧化层的影响金属表面氧化层的影响v5.7 5.7 反常的厚度读数反常的厚度读数v5.8 5.8 耦合剂的使用和选择耦合剂的使用和选择注意事项注意事项v1 1探头表面为丙烯树脂，对粗糙表面的重划很敏感，探头表面为丙烯树脂，对粗糙表面的重划很敏感，因此在使用中应轻按。因此在使用中应轻按。v2 2被测物表面不应超过被测物表面不应超过6060，否则探头不能再用。，否则探头不能再用。v3 3灰尘灰尘( (铁屑，碳粒等铁屑，碳粒等) )的侵入会引起麻烦，应经常清的侵入会引起麻烦，应经常清理。理。v4 4及时更换电池及时更换电池 v5 5油灰尘的附着会使探头缆线逐渐老化，使其断裂，油灰尘的附着会使探头缆线逐渐老化，使其断裂，使用后应清除缆线上的污垢。使用后应清除缆线上的污垢。v6 6仪器长时间不使用时应将电池取出，以免电池漏液，仪器长时间不使用时应将电池取出，以免电池漏液，腐蚀电池盒与极片。腐蚀电池盒与极片。v7 7严格避免碰撞、潮温等。严格避免碰撞、潮温等。防爆粉尘采样实验防爆粉尘采样实验v一、工作原理一、工作原理v粉尘采样器工作原理图所示v粉尘采样器是根据粉尘浓度称重法的检测原理设计。粉尘采样器是根据粉尘浓度称重法的检测原理设计。采样之前，必须将经过称量的干净滤膜装入预捕集器，采样之前，必须将经过称量的干净滤膜装入预捕集器，通过仪器内抽气泵的吸气，使空气中的浮游粉尘阻留通过仪器内抽气泵的吸气，使空气中的浮游粉尘阻留在预在预 捕集器的滤膜上。采样结束后，将滤膜取出烘干捕集器的滤膜上。采样结束后，将滤膜取出烘干后放在天平上称量。前后称重相减可以取得滤膜增量后放在天平上称量。前后称重相减可以取得滤膜增量即所捕集到的粉尘质量。同时在采样过程中，取流量即所捕集到的粉尘质量。同时在采样过程中，取流量和采样的时和采样的时 间二者相乘即可确定采样时通过预捕集器间二者相乘即可确定采样时通过预捕集器的空气体积，从而按规定的公式计算出被采集空气中的空气体积，从而按规定的公式计算出被采集空气中所含粉尘的浓度。所含粉尘的浓度。 v二、粉尘采样器结构二、粉尘采样器结构v粉尘采样器由高性能吸气泵、自动时间控制电路、流量调节电粉尘采样器由高性能吸气泵、自动时间控制电路、流量调节电路、自动反馈恒流电路、欠压保护报警电路、安全电源等组成，路、自动反馈恒流电路、欠压保护报警电路、安全电源等组成，还配有多种粉尘预捕集器。其中用于测定总粉尘浓度的全尘预还配有多种粉尘预捕集器。其中用于测定总粉尘浓度的全尘预捕集器；另一种用于测定呼吸性粉尘浓度的冲击式预捕集器，捕集器；另一种用于测定呼吸性粉尘浓度的冲击式预捕集器，这种预捕集器能对危害人类的呼吸性粉尘和非呼吸性粉尘进行这种预捕集器能对危害人类的呼吸性粉尘和非呼吸性粉尘进行分离，能一次采集分离，能一次采集 可兼得呼吸性和非呼吸性二种粉尘样本，其可兼得呼吸性和非呼吸性二种粉尘样本，其分离效率达到国际公认的分离效率达到国际公认的“BMRC”“BMRC”曲线标准，是一种较为可靠曲线标准，是一种较为可靠实用的粉尘前级分离装置。实用的粉尘前级分离装置。 v1 1、采样头联接座：采样时联接预捕集器，使之与采样器紧密联接，、采样头联接座：采样时联接预捕集器，使之与采样器紧密联接，不漏气，不松动。连接口应保持洁净，严防玷污或异物吸入。不漏气，不松动。连接口应保持洁净，严防玷污或异物吸入。v2 2、流量计：直接显示出采样器的视值流量，观察流量计浮子顶部、流量计：直接显示出采样器的视值流量，观察流量计浮子顶部平面的位置就能读出采样流量值。平面的位置就能读出采样流量值。v3 3、采样时间显示：显示、采样时间显示：显示“00“0099”99”分钟内预置的采样时间。采样分钟内预置的采样时间。采样开始后作减开始后作减“1”“1”计数，当计时器为零时，停止工作。显示时间单计数，当计时器为零时，停止工作。显示时间单位为位为minmin（分钟），个位的小数点开始闪烁时则表示计时器开始作（分钟），个位的小数点开始闪烁时则表示计时器开始作“1”“1”运算。运算。v4 4、自动开关：当打开自动开关时，采样器可预置时间自动采样。、自动开关：当打开自动开关时，采样器可预置时间自动采样。到时显示到时显示“00”“00”自动停止采样。自动停止采样。v5 5、自动开关：当打开手动开关时，仪器即开始工作，此时由人工、自动开关：当打开手动开关时，仪器即开始工作，此时由人工控制采样时间。（当自动、手动均打开时，手动优先，仪器按手动控制采样时间。（当自动、手动均打开时，手动优先，仪器按手动方式工作）。方式工作）。v6 6、流量调节钮：在采样器工作过程中，如需要调节设定流量，可、流量调节钮：在采样器工作过程中，如需要调节设定流量，可用此钮调节。用此钮调节。v7 7、充电插座：采样器使用后，或在工作过程中听到蜂呜欠压报警、充电插座：采样器使用后，或在工作过程中听到蜂呜欠压报警声，必须在地面上进行充电。充电时只要将充电插头插入仪器充声，必须在地面上进行充电。充电时只要将充电插头插入仪器充电座内，此时充电指示灯亮则表示开始充电，正常充电时间为电座内，此时充电指示灯亮则表示开始充电，正常充电时间为1616小时。小时。v9 9、1010、置数按钮，按动此两钮可在、置数按钮，按动此两钮可在“00“0099”99”分钟内任意设置时分钟内任意设置时间。间。v1111、复位按钮：当采样时发现有误或需要重新置数时，可按此按、复位按钮：当采样时发现有误或需要重新置数时，可按此按钮，即可复位重新置数。钮，即可复位重新置数。v1212、三脚支架固定螺母：该螺母座用于采样器在现场工作时与三、三脚支架固定螺母：该螺母座用于采样器在现场工作时与三脚支架固定之用。脚支架固定之用。v1313、出气口：供泵体排气之用。、出气口：供泵体排气之用。v三、实验步骤三、实验步骤v粉尘采样器配有两种预捕集器，现根据预捕集器的特粉尘采样器配有两种预捕集器，现根据预捕集器的特点来说明粉尘浓度的测定方法。点来说明粉尘浓度的测定方法。vA.A.全尘式预捕集器的使用全尘式预捕集器的使用v( (一一) )原理：抽取一定体积的含尘空气，通过全尘式预原理：抽取一定体积的含尘空气，通过全尘式预捕集器时，使粉尘阻留在滤膜上逐步积累。在采样结捕集器时，使粉尘阻留在滤膜上逐步积累。在采样结束后，由滤膜的增量可计算出单位体积含尘空气中所束后，由滤膜的增量可计算出单位体积含尘空气中所含粉尘的总质量。含粉尘的总质量。v（二）需用器材：（二）需用器材：v1 1、粉尘采样器主机；、粉尘采样器主机；v2 2、预捕集器：全尘式预捕集器；、预捕集器：全尘式预捕集器；v3 3、滤膜：配有配有、滤膜：配有配有75mm75mm或或4040的过氯乙烯纤维滤膜的过氯乙烯纤维滤膜v4 4、天平：感量为万分之一的全自动电子分析天平、天平：感量为万分之一的全自动电子分析天平v5 5、干燥器：采用普通干燥器时应放置变色硅胶，以便观、干燥器：采用普通干燥器时应放置变色硅胶，以便观察；察；v6 6、镊子：不锈钢钟表镊子、镊子：不锈钢钟表镊子 v（三）测定程序（三）测定程序v1 1、首先用镊子取出干净的滤膜，除于两面的衬纸，先放、首先用镊子取出干净的滤膜，除于两面的衬纸，先放在天平上称重并记录，压入滤膜夹，然后放入贴好的标签在天平上称重并记录，压入滤膜夹，然后放入贴好的标签的样品盒内备用。当使用的样品盒内备用。当使用7575滤膜时应做成漏斗状安装在滤膜时应做成漏斗状安装在全尘预捕集器内，并使滤膜绒面朝向进气口方向。全尘预捕集器内，并使滤膜绒面朝向进气口方向。v2 2、现场采样首先要选好采样地点，需要固定采样的应打、现场采样首先要选好采样地点，需要固定采样的应打开专用三角支架，使粉尘采样器水平稳固地固定在三角架开专用三角支架，使粉尘采样器水平稳固地固定在三角架上。上。v3 3、将安装好滤膜的预捕集器紧固在采样头连接座上，并、将安装好滤膜的预捕集器紧固在采样头连接座上，并使预捕集器的进气口置于含尘空气的气流中。使预捕集器的进气口置于含尘空气的气流中。v4 4、采样时间根据现场粉尘种类、浓度及作业情况来预置。、采样时间根据现场粉尘种类、浓度及作业情况来预置。一般采样时间以一般采样时间以20202525分钟为宜，粉尘浓度较高的场所一分钟为宜，粉尘浓度较高的场所一般预置般预置2 25 5分钟即可。分钟即可。v5 5、采样结束后，应将滤膜夹取出轻放在相应的样品盒内。、采样结束后，应将滤膜夹取出轻放在相应的样品盒内。需干燥处理后称重记录。需干燥处理后称重记录。 v（四）数据处理（四）数据处理v粉尘浓度的计算粉尘浓度的计算vT=(f1-f0)20h1000T=(f1-f0)20h1000（mg/m3mg/m3）v式中：式中：TT总粉浓度（总粉浓度（mg/m3mg/m3）vf0f0采样前滤膜的质量（采样前滤膜的质量（mgmg）vf1f1采样前滤膜的质量（采样前滤膜的质量（mgmg）vhh采样时间（采样时间（minmin）vQQ采样流量（采样流量（L/minL/min）v（五）注意事项（五）注意事项v1 1、滤膜夹要擦净，预捕集器的清洗必须使用净水、脱脂棉球或、滤膜夹要擦净，预捕集器的清洗必须使用净水、脱脂棉球或纱布，切不可使用有机溶剂擦洗。纱布，切不可使用有机溶剂擦洗。v2 2、现场采样后，要注意保护好样品，使其不受污染和掸落。、现场采样后，要注意保护好样品，使其不受污染和掸落。vB.冲击式预捕集器的使用冲击式预捕集器的使用v（一）原理：抽取一定体积的含尘空气，通过惯性冲式方式的分离装置，将较为粗大的粉尘颗粒撞击在涂抹硅油的玻璃捕集板上，而通过捕集板周围空腔的微细尘粒，则被阻留在滤膜上。采样以后，分别由玻璃捕集板及滤膜的增量，即可计算出单位体积含尘空气中呼吸性粉尘，非呼吸性粉尘及总粉尘的质量。v（二）需用器材：v1、粉尘采样器主机v2、预捕集器：使用冲击式预捕集器。当采样流量为20L/min时，该预捕集器的分离特性符合“BMRC”曲线标准，其前级捕集效率分别为：尘粒直径7.07m以上的为100，5m为50，2.2m为10。v3、玻璃捕集板：25mm的无色石英晶片。v4、滤膜：40mm的过氯乙烯纤维滤膜v5、硅油：六万粘度的甲基硅油v6、天平：有条件单位使用感量为十万分之一的电子天平更佳。v7、干燥器：采用普通干燥器时，应放置变色硅胶，以便观察。v8、镊子：不锈钢钟表镊子。v9、刮刀：不锈钢小刮刀。v（三）测定程序v1、玻璃捕集板先用中性洗涤液浸泡，除于表面污渍，经清水漂洗后，再用脱脂棉球及酒精擦净。v2、用洁净的小刮刀沾取少量硅油，涂抹在捕集板圆心位置。再向侧边将硅油刮薄展开，使硅油涂成15mm的圆形。由于硅油粘度较高，数小时后才会出现均匀扩散现象。所以捕集板涂抹硅油的工作，应在采样前提前进行，并保证其不受污染，实验证明，捕集板涂抹硅油控制在0.55mg范围内，粉尘捕集效果将是不受影响的。v3、将己涂好硅油的捕集板，放在天平上称重并做好记录备用，放入贴好标签的样品盒内。工作时，将玻璃捕集板从样品盒内取出，安装在预捕集器分离装置前部的捕集板座台上，用金属卡环压紧，再旋上预捕集器的进气盖。v4、将洁净的40滤膜，除于两面的衬纸放在天平上称重并做好记录，压入滤膜夹，放入贴好标签的样品盒内备用。工作时，将装好滤膜的滤膜夹取出，安装在分离装置底座的金属网上，最后旋上已经安装好预捕集器前段，即告安装完毕。v5、在选定的采样地点，将采样器牢固安装在专用三角支架上，其高度应符合现场呼吸带高度。取出预捕集安装在采样器上，并将进气口置于含尘空气流中。开机采样要根据现场粉尘种类及环境情况，一般采样时间控制在2025分钟。粉尘浓度较高的场所，采样时间定为25分钟即可。采样前应估计捕集板及滤膜上粉尘的增量，均不应少于0.5mg或多于10mg，以免影响采样准确度。v6、采样结束后，应小心地取出粉尘样品放入相应的样品盒。样品应进行干燥处理后再称量记录。v（四）粉尘浓度的计算（四）粉尘浓度的计算（20L/min20L/min恒流量时计算方法）恒流量时计算方法）v1 1、呼吸性粉尘浓度、呼吸性粉尘浓度RR（mg/mmg/m3 3）vR=(fR=(f1 1-f-f0 0)20h1000)20h1000（mg/mmg/m3 3）v2 2、总粉尘浓度、总粉尘浓度TT（mg/mmg/m3 3）vT=(mT=(m1 1-m-m0 0)+(f)+(f1 1-f-f0 0)20h1000)20h1000（mg/mmg/m3 3）v式中：式中：RR呼吸性粉尘浓度（呼吸性粉尘浓度（mg/mmg/m3 3）vTT总粉浓度（总粉浓度（mg/mmg/m3 3）vf0f0采样前滤膜的质量（采样前滤膜的质量（mgmg）vff采样后滤膜的质量（采样后滤膜的质量（mgmg）vm0m0采样前捕集板的质量（采样前捕集板的质量（mgmg）vm1m1采样后捕集板的质量（采样后捕集板的质量（mgmg）vhh采样时间（采样时间（minmin）粉尘容许浓度粉尘容许浓度时间加权平均容许浓度时间加权平均容许浓度 permissible concentration-time weighted average，PC-TWA：以时间为权数规定的：以时间为权数规定的8h工工作日、作日、40h工作周的平均容许接触浓度。工作周的平均容许接触浓度。短时间接触容许浓度短时间接触容许浓度 permissible concentration-short term exposure limit，PC-STEL：在遵守在遵守PC-TWA前提下前提下容许短时间（容许短时间（15min）接触的浓度。）接触的浓度。PC-STEL只用于短时间接触较高浓度可导致刺激、窒息、只用于短时间接触较高浓度可导致刺激、窒息、中枢神经抑制等急性作用，及其慢性不可逆性组织损伤中枢神经抑制等急性作用，及其慢性不可逆性组织损伤的化学物质的化学物质。对制定有。对制定有PC-STEL的化学物质进行监测和的化学物质进行监测和评价时，应了解现场浓度波动情况，评价时，应了解现场浓度波动情况，在浓度最高的时段在浓度最高的时段按采样规范和标准检测方法按采样规范和标准检测方法进行采样和检测进行采样和检测。 粉尘容许浓度粉尘容许浓度最高容许浓度最高容许浓度 maximum allowable concentration，MAC：工作地点、在一个工作日内、任何时间有毒化学物质：工作地点、在一个工作日内、任何时间有毒化学物质均不应超过的浓度。均不应超过的浓度。MAC主要是主要是针对具有明显刺激、窒息或中枢神经系统抑针对具有明显刺激、窒息或中枢神经系统抑制作用，可导致严重急性损害的化学物质制作用，可导致严重急性损害的化学物质而制定的不应而制定的不应超过的最高容许接触限值，即任何情况都不容许超过的超过的最高容许接触限值，即任何情况都不容许超过的限值。最高浓度的检测应在了解生产工艺过程的基础上，限值。最高浓度的检测应在了解生产工艺过程的基础上，根据不同工种和操作地点根据不同工种和操作地点采集能够代表最高瞬间浓度的采集能够代表最高瞬间浓度的空气样品空气样品再进行检测。再进行检测。 粉尘容许浓度粉尘容许浓度超限倍数超限倍数excursion limits：对未制定：对未制定PC-STEL的化学有的化学有害因素，在符合害因素，在符合8h时间加权平均容许浓度的情况下，任时间加权平均容许浓度的情况下，任何一次短时间（何一次短时间（15min）接触的浓度均不应超过的）接触的浓度均不应超过的PC-TWA的倍数值。在符合的倍数值。在符合PC-TWA的前提下，粉尘的超限的前提下，粉尘的超限倍数是倍数是PC-TWA的的2倍。倍。超限倍数超限倍数的应用：许多有的应用：许多有PC-TWA的物质尚未制定的物质尚未制定PC-STEL。对于这些未制定。对于这些未制定PC-STEL的化学物质和粉尘，即的化学物质和粉尘，即使其使其8h TWA没有超过没有超过PC-TWA，也应，也应控制其漂移上限控制其漂移上限。因此，可因此，可采用超限倍数控制其短时间接触水平的过高波采用超限倍数控制其短时间接触水平的过高波动动。超限倍数所对应的浓度是短时间接触浓度，。超限倍数所对应的浓度是短时间接触浓度，采样和采样和检测方法同检测方法同PC-STEL。 计算要求计算要求采用采用个体采样方法个体采样方法，采样仪器能够满足全工作日连续一次，采样仪器能够满足全工作日连续一次性采样时，性采样时，CTWA按照下式计算：按照下式计算：m m2 2采样后的滤膜质量，采样后的滤膜质量，mgmgm m1 1采样前的滤膜质量，采样前的滤膜质量，mgmgFF采样流量，采样流量，L/minL/min480480为时间加权平均容许浓度规定的以为时间加权平均容许浓度规定的以8h8h计，计，minmin采用采用定点采样方法定点采样方法，CTWACTWA按照下式计算：按照下式计算：CTWA=CTWA=（C C1 1T T1 1+C+C2 2T T2 2+C+Cn nT Tn n）/8/8C C1 1、 C C2 2CCn nTT1 1 、 T T2 2TTn n时间段接触的相应的浓度；时间段接触的相应的浓度；T T1 1 、 T T2 2TTn nCC1 1、 C C2 2CCn n浓度下相应的持续时间。浓度下相应的持续时间。v（五）注意事项（五）注意事项v1 1、玻璃捕集板及滤膜夹要洗净擦干，预捕集器清洗必、玻璃捕集板及滤膜夹要洗净擦干，预捕集器清洗必须使用洁净水、脱脂棉球或纱布，切不可使用有机溶剂须使用洁净水、脱脂棉球或纱布，切不可使用有机溶剂擦洗。擦洗。v2 2、现场采样后注意保护后样品，轻拿轻放，使其不受、现场采样后注意保护后样品，轻拿轻放，使其不受污染及掸落。污染及掸落。v3 3、采样流量应尽量采用、采样流量应尽量采用20L/min20L/min恒流量采样，否则可能恒流量采样，否则可能会影响预捕集器对呼吸性粉尘的捕集效率，影响测定的会影响预捕集器对呼吸性粉尘的捕集效率，影响测定的准确度。准确度。 20L20L爆炸球实验爆炸球实验一、实验原理、目的和意义一、实验原理、目的和意义v1 1实验原理实验原理微小的火花微小的火花微小的火花微小的火花 点火能量点火能量 表面温度急剧升高表面温度急剧升高 粉尘蒸气或分解气粉尘蒸气或分解气体体熔融和气化熔融和气化 粉尘粒子粉尘粒子点火源点火源爆爆 炸炸 粉尘爆炸特点粉尘爆炸特点v(1)(1)燃烧速度或爆炸压力上升速度比气体爆炸要小，但燃烧时间长，燃烧速度或爆炸压力上升速度比气体爆炸要小，但燃烧时间长，产生的能量大，所以破坏和焚烧程度大；产生的能量大，所以破坏和焚烧程度大；v(2)(2)发生爆炸时，有燃烧粒子飞出，如果飞到可燃物或人体上，会发生爆炸时，有燃烧粒子飞出，如果飞到可燃物或人体上，会使可燃物局部严重炭化和人体严重烧伤；使可燃物局部严重炭化和人体严重烧伤；v(3)(3)静止堆积的粉尘被风吹起悬浮在空气中时，如果有点燃源就会静止堆积的粉尘被风吹起悬浮在空气中时，如果有点燃源就会发生第一次爆炸。爆炸产生的冲击波又使其他堆积的粉尘扬起，发生第一次爆炸。爆炸产生的冲击波又使其他堆积的粉尘扬起，而飞散的火花和辐射热可提供点火源又引起第二次爆炸，最后使而飞散的火花和辐射热可提供点火源又引起第二次爆炸，最后使整个粉尘存在场所受到爆炸破坏；整个粉尘存在场所受到爆炸破坏；v(4)(4)即使参与爆炸的粉尘量很小，但由于伴随着不完全燃烧，如燃即使参与爆炸的粉尘量很小，但由于伴随着不完全燃烧，如燃烧气体中含有大量的一氧化碳，所以会引起中毒。在煤矿中因煤烧气体中含有大量的一氧化碳，所以会引起中毒。在煤矿中因煤粉爆炸而身亡的人员中有一大半是由于一氧化碳中毒所致。粉爆炸而身亡的人员中有一大半是由于一氧化碳中毒所致。 可燃粉尘爆炸的条件可燃粉尘爆炸的条件1.1.要有一定的粉尘浓度。粉尘爆炸所采用的化学计量浓度单位与气体爆要有一定的粉尘浓度。粉尘爆炸所采用的化学计量浓度单位与气体爆炸不同，气体爆炸采用体积百分数表示，而粉尘浓度采用单位体积所炸不同，气体爆炸采用体积百分数表示，而粉尘浓度采用单位体积所含粉尘粒子的质量来表示，单位是含粉尘粒子的质量来表示，单位是g/mg/m3 3或或mg/L,mg/L,如浓度太低如浓度太低, ,粉尘粒子粉尘粒子间距过大间距过大, ,火焰难以传播。火焰难以传播。2.2.要有一定的氧含量。（含能粉尘除外）一定的氧含量是粉尘得以燃烧要有一定的氧含量。（含能粉尘除外）一定的氧含量是粉尘得以燃烧的基础。的基础。3.3.要有足够的点火源。粉尘爆炸所需的最小点火能量比气体爆炸大要有足够的点火源。粉尘爆炸所需的最小点火能量比气体爆炸大1212个个数量级，大多数粉尘云最小点火能量在数量级，大多数粉尘云最小点火能量在5mJ50mJ 5mJ50mJ 量级范围。量级范围。4.4.粉尘必须处于悬浮状态，即粉尘云状态。这样可以增加气固接触面积，粉尘必须处于悬浮状态，即粉尘云状态。这样可以增加气固接触面积，加快反应速度。加快反应速度。5.5.粉尘云要处在相对封闭的空间，压力和温度才能急剧升高，继而发生粉尘云要处在相对封闭的空间，压力和温度才能急剧升高，继而发生爆炸。爆炸。2 2、实验目的、意义、实验目的、意义v为了更深入了解粉尘爆炸的发生及发展过程，研究其影响因素和各为了更深入了解粉尘爆炸的发生及发展过程，研究其影响因素和各种性能参数的测定，直观了解粉尘爆炸的过程和研究方法，采用国际普种性能参数的测定，直观了解粉尘爆炸的过程和研究方法，采用国际普遍承认的遍承认的20L20L爆炸球是合适的。通过该实验，不仅可使我们对粉尘爆炸爆炸球是合适的。通过该实验，不仅可使我们对粉尘爆炸有一个直观和深刻的认识。通过自己动手，还可使我们对爆炸现象研究有一个直观和深刻的认识。通过自己动手，还可使我们对爆炸现象研究的方法有一个初步的认识和了解，强化科研意识，增强科研能力和动手、的方法有一个初步的认识和了解，强化科研意识，增强科研能力和动手、组织能力，这在日后的安全工作中非常重要的。组织能力，这在日后的安全工作中非常重要的。v 目前，粉尘爆炸作为爆炸的一种主要形式，已广泛被重视。对其机目前，粉尘爆炸作为爆炸的一种主要形式，已广泛被重视。对其机理和现象的研究也一直未中断过，通过实验研究，对危险粉尘的安全评理和现象的研究也一直未中断过，通过实验研究，对危险粉尘的安全评价、防护等安全工作具有重大的理论和实践意义。价、防护等安全工作具有重大的理论和实践意义。术术语语v1 1爆炸压力爆炸压力（Pm) explosion pressure (Pm )Pm) explosion pressure (Pm )v在爆炸过程中达到的相对于着火时容器中压力的最大过压值。在爆炸过程中达到的相对于着火时容器中压力的最大过压值。v2 2 最大爆炸压力最大爆炸压力(Pmax) maximum explosion pressure(Pmax)(Pmax) maximum explosion pressure(Pmax)v在多种反应物浓度下，通过一系列试验确定的爆炸压力在多种反应物浓度下，通过一系列试验确定的爆炸压力PmPm的最大值。的最大值。v3 3 压力上升速率压力上升速率(dp/dt).D rate of pressure rise C(dp/dt).D(dp/dt).D rate of pressure rise C(dp/dt).Dv在爆炸过程中测得的爆炸压力随时间变化曲线的斜率。在爆炸过程中测得的爆炸压力随时间变化曲线的斜率。v4 4 最大压力上升速率最大压力上升速率(dp/dt)max(dp/dt)max（maximum rate of pressure maximum rate of pressure rise C(dp/dt)maxrise C(dp/dt)max）v在多种反应物浓度下，通过一系列试验确定的压力上升速率在多种反应物浓度下，通过一系列试验确定的压力上升速率（(dp/dt)m(dp/dt)m的最大值。的最大值。术术语语v5 5 爆炸指数爆炸指数（Km) explosion index(Km)Km) explosion index(Km)v由容器的容积由容器的容积V V和爆炸时压力上升速率（和爆炸时压力上升速率（(dp/dt)m(dp/dt)m按下列公式所确按下列公式所确定的常数：定的常数：v6 6 最大爆炸指数最大爆炸指数(Kmax(Kmax）maximum explosion index(Kmax)maximum explosion index(Kmax)v由多种反应物浓度范围内的试验测得的爆炸指数由多种反应物浓度范围内的试验测得的爆炸指数KmKm的最大值。的最大值。v7 7 紊流指数紊流指数（tv )tv )（点燃延迟时间）（点燃延迟时间）turbulence index turbulence index (ignition delay)(ignition delay)v根据试验装置中粉尘开始扩散与点火源触发之间的时间间隔所确根据试验装置中粉尘开始扩散与点火源触发之间的时间间隔所确定的试验参数，它表征在点燃瞬间经常出现的紊流的程度。定的试验参数，它表征在点燃瞬间经常出现的紊流的程度。v试验装置主要由容积为试验装置主要由容积为1m3的圆筒形爆炸室构成，圆筒形爆炸室的的圆筒形爆炸室构成，圆筒形爆炸室的长度和直径比为长度和直径比为1：1v一容积为一容积为5L的粉尘容器与爆炸室相连，注入该粉尘容器的喷尘气压的粉尘容器与爆炸室相连，注入该粉尘容器的喷尘气压可达可达2.0MPa。该粉尘容器装有。该粉尘容器装有19mm(3/4）快速开启阀，该阀门）快速开启阀，该阀门打开后能使容器中的粉尘在打开后能使容器中的粉尘在10ms内喷出。粉尘容器通过一根内径内喷出。粉尘容器通过一根内径为为19mm(3/4）的管子与爆炸室内安设的半圆喷管相连通。半圆形）的管子与爆炸室内安设的半圆喷管相连通。半圆形喷管内径为喷管内径为19mm，喷管上分布着孔径为，喷管上分布着孔径为4-6mm的喷尘孔，喷尘的喷尘孔，喷尘孔的总断面积约为孔的总断面积约为300mm.v点火源是一总能量为点火源是一总能量为10kJ的烟火点火具，点火源在对应于紊流指的烟火点火具，点火源在对应于紊流指数（数（tv）为）为0.6s的滞后时间点燃粉尘一空气混合物。点火剂的质量的滞后时间点燃粉尘一空气混合物。点火剂的质量为为2.4g，由，由40的错粉、的错粉、30的硝酸钡和的硝酸钡和30的过氧化钡组成。的过氧化钡组成。点火源由电引火头点燃，点火源位于爆炸室的几何中心。爆炸室壁点火源由电引火头点燃，点火源位于爆炸室的几何中心。爆炸室壁上安有压力传感器以测定爆炸压力，压力传感器与记录仪相连接。上安有压力传感器以测定爆炸压力，压力传感器与记录仪相连接。v通过大量在通过大量在20L爆炸球装置和爆炸球装置和1m3爆炸球装置上测爆炸球装置上测定的值比较，在定的值比较，在20L爆炸球装置上测定的值较小，爆炸球装置上测定的值较小，其原因在于和其原因在于和1m3爆炸装置相比，爆炸装置相比，20L球形爆炸装球形爆炸装置具有较大的散热面积。因此，在置具有较大的散热面积。因此，在20L爆炸球装爆炸球装置测得的最大爆炸压力值应以置测得的最大爆炸压力值应以1m3装置测得的结装置测得的结果为准进行修正。其修正公式为：果为准进行修正。其修正公式为：vv装置主体为不锈钢双层夹套球形容器，如图所示。装置主体为不锈钢双层夹套球形容器，如图所示。容器盖附近有安全限位开关，只有当容器盖位于容器盖附近有安全限位开关，只有当容器盖位于锁定位置时，控制系统才能进行进气、喷粉和点锁定位置时，控制系统才能进行进气、喷粉和点火。储粉罐上安装有电接点压力表，只有当压力火。储粉罐上安装有电接点压力表，只有当压力达到设定压力达到设定压力2MPa(表压表压)时，点火按钮才能工作。时，点火按钮才能工作。容器上设有观察窗，可以观察到点火和爆炸发出容器上设有观察窗，可以观察到点火和爆炸发出的光。的光。v控制箱前面板如图控制箱前面板如图测定步骤测定步骤v把把粉尘试样放入粉尘容器中，用压缩空气加压到粉尘试样放入粉尘容器中，用压缩空气加压到2.0 MPa2.0 MPa。将爆炸室抽成一定真空状态以确保爆炸室在点燃时处于大气将爆炸室抽成一定真空状态以确保爆炸室在点燃时处于大气压状态下。启动压力记录仪，打开粉尘容器的阀门，滞后点压状态下。启动压力记录仪，打开粉尘容器的阀门，滞后点燃点火源，对爆炸压力进行记录测定。每次试验后，要用空燃点火源，对爆炸压力进行记录测定。每次试验后，要用空气吹净爆炸室。气吹净爆炸室。v采用不同的粉尘浓度重复试验，以得到爆炸压力采用不同的粉尘浓度重复试验，以得到爆炸压力PmPm和压力上和压力上升速率（升速率（(dp/dt)(dp/dt)。随粉尘浓度变化的曲线，根据曲线可求。随粉尘浓度变化的曲线，根据曲线可求得最大爆炸压力得最大爆炸压力PmaxPmax、最大爆炸指数、最大爆炸指数KmaxKmax如图如图2 2、图、图3 3所示。所示。v(1)(1)爆炸下限爆炸下限 v(2)(2)最大爆炸压力最大爆炸压力PmaxPmax和最大爆炸压力和最大爆炸压力上升速率上升速率KmaxKmax及爆炸指数；及爆炸指数；v(3)(3)爆炸下限爆炸下限LELLEL；v(4)(4)极限氧含量极限氧含量LOCLOC；v粉尘爆炸烈度等级用粉尘爆炸指数，粉尘爆炸烈度等级用粉尘爆炸指数，（MPa.m/s)MPa.m/s)来表示，其定义为：来表示，其定义为：v式中：式中：V V一容器容积，一容器容积，m m3 3。粉尘爆炸烈度等级根据粉尘爆炸烈度等级根据粉尘爆炸烈度等级根据粉尘爆炸烈度等级根据ISO184ISO184ISO184ISO184分级标准如下分级标准如下分级标准如下分级标准如下：级级 别别标准值（标准值（MPam/sMPam/s）St 1 St 1 级级0 20.0 0 20.0 St 2 St 2 级级20.0 30.020.0 30.030.0结束语结束语谢谢大家聆听！谢谢大家聆听！109