GB∕T 39704-2020 真空絕熱板有效導(dǎo)熱系數(shù)的測定

中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)真空絕熱板有效導(dǎo)熱系數(shù)的測定國家市場監(jiān)督管理總局國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會ⅠGB／T39704—2020本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草。本標(biāo)準(zhǔn)由中國建筑材料聯(lián)合會提出。本標(biāo)準(zhǔn)由全國絕熱材料標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(SAC/TC191)歸口。本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：南京玻璃纖維研究設(shè)計(jì)院有限公司、福建賽特新材股份有限公司、長虹美菱股份有限公司、廣州暉能環(huán)保材料有限公司、中車長江車輛有限公司、上海元廷冷鏈科技有限公司、江蘇山由帝奧節(jié)能新材股份有限公司、滁州銀興新材料科技有限公司、青島德旭新材料有限公司、中國石化國際事業(yè)有限公司、國家玻璃纖維產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心。1GB／T39704—2020真空絕熱板有效導(dǎo)熱系數(shù)的測定本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了真空絕熱板有效導(dǎo)熱系數(shù)的測定方法。本標(biāo)準(zhǔn)適用于真空絕熱板。2規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應(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/T4132絕熱材料及相關(guān)術(shù)語GB/T10294絕熱材料穩(wěn)態(tài)熱阻及有關(guān)特性的測定防護(hù)熱板法GB/T10295絕熱材料穩(wěn)態(tài)熱阻及有關(guān)特性的測定熱流計(jì)法GB/T13475—2008絕熱穩(wěn)態(tài)傳熱性質(zhì)的測定標(biāo)定和防護(hù)熱箱法GB/T22588閃光法測量熱擴(kuò)散系數(shù)或?qū)嵯禂?shù)GB/T37608真空絕熱板3術(shù)語和定義GB/T4132和GB/T37608界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1有效導(dǎo)熱系數(shù)考慮了阻氣隔膜邊緣影響的整塊真空絕熱板的表觀導(dǎo)熱系數(shù)。本標(biāo)準(zhǔn)給出三種真空絕熱板有效導(dǎo)熱系數(shù)的測定方法。方法A采用GB/T10294防護(hù)熱板法的原理，通過消除非計(jì)量區(qū)域的傳熱影響，測試與計(jì)量區(qū)域尺寸相同的真空絕熱板的有效導(dǎo)熱系數(shù)；方法B采用GB/T13475—2008熱箱法的原理，通過測量試件的傳熱系數(shù)，然后轉(zhuǎn)化為真空絕熱板的有效熱阻值與有效導(dǎo)熱系數(shù)；方法C通過先測量真空絕熱板的中心區(qū)域?qū)嵯禂?shù)，然后結(jié)合阻氣隔膜相關(guān)信息，計(jì)算出真空絕熱板的有效熱阻與有效導(dǎo)熱系數(shù)。5方法A采用滿足以下要求的導(dǎo)熱系數(shù)測定儀進(jìn)行測試：滿足的規(guī)定；2GB／T39704—2020b)具有消除非計(jì)量區(qū)域的空氣對流和輻射傳熱影響的功能；c)采用真空防護(hù)時，防輻射屏的反射率應(yīng)大于或等于0.95。分度值小于或等于1mm。分度值小于或等于0.1mm。5.2.1真空防護(hù)方式的試樣要求試樣為正方形真空絕熱板。試樣尺寸應(yīng)滿足以下要求：a)試樣的邊長應(yīng)與GB/T10294規(guī)定的設(shè)備的計(jì)量板的尺寸__致；b)試樣的對角線偏差應(yīng)小于或等于2mm,翹曲應(yīng)小于或等于3mm,四個角的折邊厚度與非折邊區(qū)的厚度差值應(yīng)小于或等于1mm。5.2.2非真空防護(hù)方式的試樣要求試樣周圍宜采用材質(zhì)均勻、不透氣、熱性能穩(wěn)定的回字形聚氨酯板填充，如圖1所示。聚氨酯板應(yīng)滿足以下要求：a)聚氨酯板的厚度應(yīng)與真空絕熱板試樣的厚度__致，聚氨酯板的寬度應(yīng)與GB/T10294規(guī)定的防護(hù)板的寬度__致；b)聚氨酯板在平均溫度25℃的導(dǎo)熱系數(shù)應(yīng)小于或等于0.025W/(m·K)。聚氨酯板與試樣之間的空隙應(yīng)用發(fā)泡聚氨酯填充，待發(fā)泡材料干燥并完全硬化后方可測試。說明：1—真空絕熱板試樣；2—回字形聚氨酯板填充材料。圖1方法A非真空防護(hù)的試樣制備示意圖3GB／T39704—20205.3試驗(yàn)步驟5.3.1試樣應(yīng)在溫度(23±2)℃,相對濕度(50±5)%的條件下進(jìn)行不少于72h的狀態(tài)調(diào)節(jié)。5.3.2用鋼直尺測量試樣的長度a1和寬度b1,用H型測厚儀測量試樣的厚度d。5.3.4將試樣的整體放入滿足5.1.1要求的導(dǎo)熱系數(shù)測定儀。5.3.5調(diào)整試樣的位置，使真空絕熱板的整體覆蓋導(dǎo)熱系數(shù)測定儀的計(jì)量區(qū)域。5.3.6若采用真空防護(hù)方式，應(yīng)在試樣四周以及防護(hù)板與冷卻單元之間配置防輻射屏，再將設(shè)備的真空度抽至10-3Pa以下，若采用非真空防護(hù)方式，應(yīng)檢查設(shè)備的防護(hù)板是否完全被回字形聚氨酯板覆蓋。5.3.7設(shè)定熱板與冷板的溫差應(yīng)大于或等于20K。5.3.8溫度達(dá)到設(shè)定值并穩(wěn)定后，按照GB/T10294的原理計(jì)算試樣的導(dǎo)熱系數(shù)。按照以上要求測出的導(dǎo)熱系數(shù)即為真空絕熱板的有效導(dǎo)熱系數(shù)。5.4試驗(yàn)誤差試驗(yàn)誤差來源主要包含儀器儀表的測量誤差（溫度、電流、電壓）、試樣尺寸的偏差及防輻射屏反射系數(shù)的偏差等。6方法B設(shè)備應(yīng)滿足GB/T13475—2008標(biāo)定熱箱法的規(guī)定。分度值應(yīng)小于或等于1mm。分度值應(yīng)小于或等于0.1mm。試樣為正方形真空絕熱板，試樣尺寸應(yīng)滿足以下要求：應(yīng)大于或等于且小于或等于1b)試樣的對角線偏差應(yīng)小于或等于5mm,翹曲應(yīng)小于或等于3mm,四個角的折邊厚度與非折邊區(qū)的厚度差值應(yīng)小于或等于1mm;c)試樣周圍的聚氨酯填充材料的寬度應(yīng)大于或等于150mm;d)由試樣與聚氨酯構(gòu)成的整體測試樣的尺寸應(yīng)覆蓋設(shè)備的開口面積。試樣周圍應(yīng)使用材質(zhì)均勻、不透氣、熱性能穩(wěn)定的聚氨酯板填充，如圖2所示。聚氨酯板應(yīng)滿足以下要求：聚氨酯板在平均溫度25℃的導(dǎo)熱系數(shù)應(yīng)小于或等于0.025W/(m·K),聚氨酯板的導(dǎo)熱系數(shù)應(yīng)預(yù)先按照GB/T10294或GB/T10295測定，測試聚氨酯板的導(dǎo)熱系數(shù)所選取的平均溫度應(yīng)為預(yù)設(shè)4GB／T39704—2020熱箱與冷箱環(huán)境溫度的平均值。聚氨酯板與試樣之間，聚氨酯板與安裝架之間的空隙應(yīng)用發(fā)泡聚氨酯填充，待發(fā)泡材料干燥并完全硬化后方可測試。說明：1—真空絕熱板試樣；2—回字形聚氨酯板填充材料；3—標(biāo)定熱箱法的樣品安裝架。圖2方法B的試樣制備示意圖6.3試驗(yàn)步驟6.3.1試樣應(yīng)在溫度(23±2)℃,相對濕度(50±5)%的條件下進(jìn)行不少于72h的狀態(tài)調(diào)節(jié)。6.3.2標(biāo)定熱箱在使用前應(yīng)進(jìn)行標(biāo)定并確定標(biāo)定系數(shù)。6.3.3用鋼直尺測量試樣的長度a1和寬度b1,用H型測厚儀測量試樣的厚度d。6.3.4按照6.2.2的要求制備試樣，用鋼直尺測量聚氨酯板的厚度d1。6.3.5依據(jù)GB/T13475—2008規(guī)定的要求依次對試樣進(jìn)行安裝，布置溫度傳感器，檢查試樣安裝氣密5GB／T39704—2020說明：1—真空絕熱板試樣；2—回字形聚氨酯板填充材料；3—熱箱；4—冷箱；5—安裝架；6—導(dǎo)流屏；7—熱電偶；8—加熱器；9—風(fēng)扇；10—電源及控制系統(tǒng)。圖3方法B測試真空絕熱板有效導(dǎo)熱系數(shù)的示意圖6.3.6安裝及氣密性檢查無誤后，通過安裝試樣的尺寸計(jì)算真空絕熱板的面積犛1和聚氨酯板的面6.3.7關(guān)閉箱內(nèi)照明設(shè)備，避免箱內(nèi)照明設(shè)備長時間工作產(chǎn)生的熱輻射的影響。6.3.8設(shè)定熱箱和冷箱的環(huán)境溫差大于或等于20K，箱內(nèi)的相對濕度小于或等于20%，冷箱應(yīng)減少制冷設(shè)備的載荷并防止結(jié)露。6.3.9調(diào)節(jié)熱箱壁內(nèi)外的環(huán)境溫度__致，減少熱箱壁的漏熱量，熱箱漏熱量的數(shù)量級應(yīng)小于流經(jīng)試樣熱量與流經(jīng)聚氨酯板熱量的數(shù)量級。6.3.10當(dāng)箱內(nèi)溫度達(dá)到設(shè)定值后，每隔3h測量__次冷熱箱的環(huán)境溫度、聚氨酯板的冷熱面溫度和熱箱產(chǎn)生的熱量，當(dāng)連續(xù)兩次的測量值偏差小于1%，并且結(jié)果不是單方向變化，則表示系統(tǒng)已達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。在系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定后，每隔0.5h記錄__次冷熱箱的環(huán)境溫度、聚氨酯板的冷熱面溫度和熱箱產(chǎn)生的熱量，3h共記錄6次測量參數(shù)，取6次測量結(jié)果的平均值參與計(jì)算。式中：犝—真空絕熱板的傳熱系數(shù)，單位為瓦每平方米開爾文［Wm2·K—真空絕熱板的面積，單位為平方米（m2犜1—冷箱的環(huán)境溫度，單位為開爾文（K犜2—熱箱的環(huán)境溫度，單位為開爾文（K—熱箱產(chǎn)生的熱量，單位為瓦（W6GB／T39704—2020Q2—通過已知導(dǎo)熱系數(shù)的聚氨酯板的熱量，單位為瓦（W）。按照式（2）計(jì)算通過已知導(dǎo)熱系數(shù)的聚氨酯板的熱量：式中：λ—聚氨酯板的導(dǎo)熱系數(shù)，按照GB／T10294或GB／T10295規(guī)定的方法確定，單位為瓦每米開爾文TS2—聚氨酯板的熱面溫度，單位為開爾文（KTS1—聚氨酯板的冷面溫度，單位為開爾文（K—聚氨酯板的面積，單位為平方米（m2按照式（3）計(jì)算真空絕熱板的有效熱阻：式中：—真空絕熱板的有效熱阻，單位為平方米開爾文每瓦m2·KWRsur—真空絕熱板的表面熱阻，按照GB／T13475—2008附錄A確定，單位為平方米開爾文每瓦·KW當(dāng)表面熱阻無法確定時，取熱面的表面熱阻0.13（m2·KW，冷面的表面熱阻按照式（4）計(jì)算真空絕熱板的有效導(dǎo)熱系數(shù)：式中：—真空絕熱板的有效導(dǎo)熱系數(shù)，單位為瓦每米開爾文［Wm·Kd—真空絕熱板的厚度，單位為米（m）。6.4試驗(yàn)誤差試驗(yàn)誤差來源主要包含儀器儀表的測量誤差（溫度、電流、電壓）、試樣尺寸的偏差、試樣的安裝及測溫?zé)犭娕嫉牟贾靡氲恼`差等。7.1.2均質(zhì)膜材料導(dǎo)熱系數(shù)測定儀設(shè)備應(yīng)滿足GB／T22588的規(guī)定。分度值小于或等于1mm。7GB／T39704—2020分度值小于或等于0.1mm。分度值小于或等于0.001mm。試樣應(yīng)為完整的真空絕熱板。試樣尺寸為樣品原尺寸。7.3試驗(yàn)步驟7.3.1用鋼直尺測量真空絕熱板試樣的長度a1和寬度b1,用H型測厚儀測量真空絕熱板的厚度d。7.3.2依據(jù)GB/T10294或GB/T10295測量真空絕熱板的中心區(qū)域的導(dǎo)熱系數(shù)λc。7.3.3用膜厚測量儀測量阻氣隔膜的厚度t7.3.4根據(jù)廠商提供的阻氣隔膜的膜結(jié)構(gòu)信息，按照GB/T22588分別測試阻氣隔膜第i層對應(yīng)的均質(zhì)膜的導(dǎo)熱系數(shù)λfi。7.3.5按照式(5)計(jì)算平行于阻氣隔膜方向的膜的導(dǎo)熱系數(shù)λf或已知各層膜的導(dǎo)熱系數(shù)和膜的厚度，按照有限元的方法數(shù)值模擬λf:n式中：λf—平行于阻氣隔膜方向的膜的導(dǎo)熱系數(shù)，單位為瓦每米開爾文[W/(m·K)];tf—阻氣隔膜的厚度，單位為米(m);tfi—阻氣隔膜第i層的厚度，由廠商提供，單位為米(m);fiλ—阻氣隔膜第i層均質(zhì)膜的導(dǎo)熱系數(shù)，單位為瓦每米開爾文[W/(m·fin—阻氣隔膜的總層數(shù)。7.3.6按照式(6)計(jì)算真空絕熱板的線傳熱系數(shù)：式中：—真空絕熱板的線傳熱系數(shù)，單位為瓦每米開爾文[W/(m·K)];λc—真空絕熱板中心區(qū)域?qū)嵯禂?shù)，單位為瓦每米開爾文[W/(m·K)];—7.8,真空絕熱板熱面對流換熱系數(shù)，單位為瓦每平方米開爾文[W/(m2·K)];—25,真空絕熱板冷面對流換熱系數(shù)，單位為瓦每平方米開爾文[W/(m2·K)];d—真空絕熱板的厚度，單位為米(m);N1—過程參數(shù)1,見式(7),單位為每米(1/m);N2—過程參數(shù)2,見式(8),單位為每米(1/m);B—過程參數(shù)3,見式(9),單位為每平方米(1/m2);D—過程參數(shù)4,見式(10),單位為每四次方米(1/m4);K1—過程參數(shù)5,見式(11),單位為每米(1/m);8GB／T39704—2020-\-\按照式（13）計(jì)算真空絕熱板的傳熱系數(shù)：犾式中：—真空絕熱板的傳熱系數(shù)，單位為瓦每平方米開爾文［Wm2·K—真空絕熱板中心區(qū)域的傳熱系數(shù)，見式（14單位為瓦每平方米開爾文［Wm2·K—真空絕熱板的周長，單位為米（m式中：—真空絕熱板的有效熱阻，單位為平方米開爾文每瓦m2·KW］。常見類型的真空絕熱板的有效熱阻如附錄A所示。按照式（16）計(jì)算真空絕熱板的有效導(dǎo)熱系數(shù)：犱式中：—真空絕熱板的有效導(dǎo)熱系數(shù)，單位為瓦每米開爾文［Wm·K。8其他尺寸的真空絕熱板有效導(dǎo)熱系數(shù)的換算與已知有效導(dǎo)熱系數(shù)試樣具有相同厚度、相同阻氣隔膜、相同制造工藝和相同中心區(qū)域?qū)嵯禂?shù)的其他尺寸的真空絕熱板的有效導(dǎo)熱系數(shù)λ′eff可按式（17）換算：式中：—其他尺寸的真空絕熱板的有效導(dǎo)熱系數(shù)，單位為瓦每米開爾文［Wm·K—已知有效導(dǎo)熱系數(shù)試樣的中心區(qū)域?qū)嵯禂?shù)，單位為瓦每米開爾文［Wm·K9GB／T39704—2020a2—其他尺寸的真空絕熱板的標(biāo)稱長度，單位為米(m);b2—其他尺寸的真空絕熱板的標(biāo)稱寬度，單位為米(m);a1—已知有效導(dǎo)熱系數(shù)試樣的長度，單位為米(m);—已知有效導(dǎo)熱系數(shù)試樣的寬度，單位為米(m);—已知有效導(dǎo)熱系數(shù)試樣的有效導(dǎo)熱系數(shù)，單位為瓦每米開爾文[W/(m·K)]。9試驗(yàn)報告試驗(yàn)報告應(yīng)至少包括以下內(nèi)容：a)試樣編號和試樣名稱；b)所使用的標(biāo)準(zhǔn)（包括發(fā)布或出版年號c)試樣尺寸；d)試驗(yàn)方法和試驗(yàn)日期；e)試驗(yàn)條件；f)試驗(yàn)結(jié)果。GB／T39704—2020附錄A（資料性附錄）常見類型的真空絕熱板的有效熱阻A.1常見類型的真空絕熱板的有效熱阻根據(jù)方法C的計(jì)算，本附錄提供了五種常見類型的真空絕熱板的有效熱阻Reff,參見表A.1~陰陽膜）中心區(qū)域?qū)嵯禂?shù)W/(m·K)真空絕熱板厚度真空絕熱板的有效熱阻·K/W7μm鋁箔膜／兩層鍍鋁膜（膜厚85μm)7μm鋁箔膜／三層鍍鋁膜膜厚注：鋁箔膜的導(dǎo)熱系數(shù)取160