導(dǎo)熱系數(shù)檢測(cè)內(nèi)容及方法

導(dǎo)熱系數(shù)檢測(cè)內(nèi)容及方法(1)防護(hù)熱板法檢測(cè)導(dǎo)熱系數(shù)本方法適用于處于干燥狀態(tài)下單一材料或者復(fù)合板材等中低溫導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)定。依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)：《絕熱材料穩(wěn)態(tài)熱阻及有關(guān)特性的測(cè)定防護(hù)熱板法》GB/T10294-88原理：在穩(wěn)態(tài)條件下，防護(hù)熱板裝置的中心計(jì)量區(qū)域內(nèi)，在具有平行表面的均勻板狀試件中，建立類(lèi)似于以兩個(gè)平行勻溫平板為界的無(wú)限大平板中存在的一維恒定熱流。為保證中心計(jì)量單元建立一維熱流的準(zhǔn)確測(cè)量熱流密度，加熱單元應(yīng)分為在中心的計(jì)量單元和由隔縫分開(kāi)的環(huán)繞計(jì)量單元的防護(hù)單元。并且需有足夠的邊緣絕熱或（和）外防護(hù)套，特別是在遠(yuǎn)高于或低于室溫下運(yùn)行的裝置，必須設(shè)置外防護(hù)套。通過(guò)測(cè)定穩(wěn)定狀態(tài)下流過(guò)計(jì)量單元的一維恒定熱流量Q、計(jì)量單元的面積A、試件冷、熱表面的溫度差⊿T，可計(jì)算出試件的熱阻R（）或熱導(dǎo)率Cλ（Cλ=1/R）。檢測(cè)程序（以RGD-3001A智能導(dǎo)熱系數(shù)為例：）1試驗(yàn)儀器：1.1平板導(dǎo)熱儀導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定范圍：（0.020～1.000）W/(m·K)相對(duì)誤差：±3%重復(fù)性誤差：±2%熱面溫度范圍：(0～80)℃冷面溫度范圍：（5～60）℃1.2、鋼直尺1.3、游標(biāo)卡尺2、試件要求：1）尺寸試件測(cè)量范圍：300mm×300mm×(10～38)mm試件的表面用適當(dāng)方法加工平整，使試件與面板緊密接觸，剛性試件表面應(yīng)制作的與面板一樣平整，并且整個(gè)表面的不平行度應(yīng)在試件厚度的±2％。試件的尺寸應(yīng)該完全覆蓋加熱單元的表面，由于熱膨脹和板的壓力，試件的厚度可能變化，在裝置中在實(shí)際的測(cè)定溫度和壓力下測(cè)量試件厚度。熱敏感材料不應(yīng)暴露在會(huì)改變?cè)嚰再|(zhì)的溫度下，當(dāng)試件在實(shí)驗(yàn)室空氣中吸收水分顯著（如硅酸鹽制品），在干燥結(jié)束后盡快將試件放入裝置中以避免吸收水分。3、試件加工試驗(yàn)前，將試件加工成300mm（長(zhǎng)）×300mm（寬）的正方形，并且保證冷熱兩個(gè)傳熱面的平行度，特別是硬質(zhì)材料的試件，如果冷熱兩個(gè)測(cè)試面不平行，這種情況下必須將試件磨平后才能做實(shí)驗(yàn)。4、檢測(cè)步驟4.1系統(tǒng)的啟動(dòng)查看系統(tǒng)是否漏水，無(wú)誤后，將電源接通，顯示屏出現(xiàn)開(kāi)機(jī)畫(huà)面，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)入開(kāi)機(jī)檢測(cè)畫(huà)面，在這過(guò)程需要20秒左右的時(shí)間，完成系統(tǒng)初始化。4.2試件安裝將所測(cè)試樣加工成300mm×300mm×（10～38）mm的尺寸，要求試樣表面平整，表面不平行度應(yīng)在試件厚度的±2%以內(nèi)。將烘干后的試樣，放入裝置的主加熱板之間，按下“加緊力控制”標(biāo)識(shí)中的“加載”開(kāi)關(guān)，相應(yīng)的工作狀態(tài)指示燈亮，當(dāng)顯示屏顯示壓力值達(dá)到2.5kPa時(shí)，松開(kāi)開(kāi)關(guān)，試樣被夾緊，再按下“防護(hù)套控制”中的“閉合”開(kāi)關(guān)，當(dāng)防護(hù)套閉合好后，松開(kāi)開(kāi)關(guān)，試樣安裝完畢。測(cè)定可壓縮的試件時(shí)，冷板的角或邊與防護(hù)單元的角或邊試件需要墊入小截面的低導(dǎo)熱系數(shù)的支柱以限制試件的壓縮。4.3厚度測(cè)量在試驗(yàn)裝置中夾緊后測(cè)量厚度。剛性大的硬質(zhì)試件也可以放在大平臺(tái)上用高度尺測(cè)量。誤差不得大于±1％，厚度測(cè)量的準(zhǔn)確度應(yīng)小于0.5%。4.4水槽檢查首先，檢查試驗(yàn)筒里的水位。筒內(nèi)上方有一“止口線”，此線即為水位線。水位線以下10mm之內(nèi)為正常水位，請(qǐng)?zhí)貏e注意保持在此范圍之內(nèi)！同時(shí)，恒溫筒加滿水。此時(shí)，可開(kāi)啟電源開(kāi)關(guān)。按儀表的SET鍵，儀表上排顯示SP提示符，按▲或▼鍵，使下排顯示為所需要的設(shè)定溫度，再按SET鍵，回到標(biāo)準(zhǔn)模式。水槽開(kāi)始工作。4.5設(shè)定熱板和冷板的溫度在顯示屏系統(tǒng)初始化完成后，按下“ESC”鍵，屏幕上出現(xiàn)下拉菜單，用“▲、▼”鍵選中特大數(shù)據(jù)項(xiàng)，然后，按“確認(rèn)”鍵屏幕進(jìn)入特大數(shù)據(jù)項(xiàng)，用“▲、▼”選中需要設(shè)定（修改）的通道號(hào)，按下“確認(rèn)鍵”。屏幕上設(shè)有8個(gè)通道。如下所示：1通道為中心加熱板溫度值；3通道為保護(hù)環(huán)溫度值；5通道為導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)算值；7通道為邊緣跟蹤溫度值8通道為水冷板值；9通道為加緊力壓力值；10通道為試樣厚度值；11通道為功率顯示值。在測(cè)試開(kāi)始前和在測(cè)試過(guò)程中都可以對(duì)溫度值進(jìn)行設(shè)定。只需要設(shè)定1通道、3通道、8通道的三個(gè)溫度值。7通道為邊緣跟蹤溫度值是裝置自動(dòng)生成的。第1和第3通道的設(shè)定：用“?、?”移動(dòng)光標(biāo)，用“▲、▼”鍵設(shè)定所需的溫度數(shù)值。設(shè)定好后，按“確認(rèn)鍵”，如要回到小數(shù)據(jù)（多參數(shù)）項(xiàng)，再按ESC下拉菜單項(xiàng)，選擇小數(shù)據(jù)項(xiàng)，按下“確認(rèn)鍵”屏幕回到小數(shù)據(jù)（多參數(shù)）顯示。8通道的溫定設(shè)定要等裝置下部份的超級(jí)數(shù)顯恒溫器（水槽）的溫度設(shè)定好后，再按照水槽溫度值在屏幕上設(shè)定。4.6溫度控制及傳熱穩(wěn)定階段1）、按下測(cè)試按鈕，這時(shí)冷板和熱板分別開(kāi)始制冷和加熱，各個(gè)儀表顯示當(dāng)前測(cè)量值，此時(shí)冷卻水箱啟動(dòng)。2）、將試件放入儀器，按住電機(jī)按鈕將試件夾緊，并測(cè)出其厚度值。3）、打開(kāi)導(dǎo)熱儀軟件，單擊新設(shè)檢測(cè)，輸入待測(cè)試件的信息資料及厚度（mm），單擊設(shè)定完成操作。4）、單擊檢測(cè)流程下拉菜單檢測(cè)進(jìn)入檢測(cè)界面，在試驗(yàn)設(shè)定一欄將熱板儀表和冷板儀表設(shè)定為計(jì)算機(jī)控制狀態(tài)，分別設(shè)定熱板溫度和冷板溫度（輸入后點(diǎn)擊熱板設(shè)定和冷板設(shè)定）。在試驗(yàn)過(guò)程一欄輸入傳熱穩(wěn)定時(shí)間、計(jì)算功率時(shí)間（單位：min），采用時(shí)間（單位：s），并輸入試件的厚度（單位：mm）。5）、點(diǎn)擊測(cè)試過(guò)程一欄的開(kāi)始溫控按鈕，這時(shí)狀態(tài)顯示一欄的指標(biāo)燈變紅并閃爍。等測(cè)試的第一階段結(jié)束，軟件彈出一個(gè)對(duì)話框“溫度控制階段已經(jīng)結(jié)束，請(qǐng)點(diǎn)擊〔計(jì)量功率〕按鈕”，按下確定按鈕。6）、點(diǎn)擊測(cè)試過(guò)程一欄的計(jì)量功率按鈕進(jìn)入功率計(jì)量階段。7）、計(jì)量功率階段完成后單擊退出，單擊報(bào)告與記錄下拉菜單調(diào)用模板，選擇要生成的報(bào)告模板生成試驗(yàn)報(bào)告。4.7測(cè)試結(jié)束先按下裝置面板上的“停止”按鈕，同時(shí)“工作狀態(tài)指示”中的“測(cè)試”燈滅，“停止”和“鎖定”燈亮。此時(shí)，可按動(dòng)“防護(hù)套控制”的“打開(kāi)”按鈕，等防護(hù)套打開(kāi)后，再按動(dòng)“夾緊力控制”的“卸載”按鈕，直到試樣可以取出。這時(shí)可關(guān)掉電源，同時(shí)關(guān)掉裝置下方的恒溫水槽開(kāi)關(guān)。測(cè)試工作結(jié)束。5.檢測(cè)結(jié)果計(jì)算導(dǎo)熱系數(shù)按下式（自動(dòng)）計(jì)算λ=λ—材料的導(dǎo)熱系數(shù)，單位：W/（m·K）T1—熱板的設(shè)定溫度，單位：KT2—冷板的設(shè)定溫度，單位：KA—中心加熱板面積，單位：㎡Q—中心加熱板傳熱功率，單位：Wd—試件厚度，單位：m

(2)熱流計(jì)法檢測(cè)導(dǎo)熱系數(shù)本方法適用于測(cè)定干燥和潮濕的勻質(zhì)板材和松散材料的導(dǎo)熱系數(shù)和熱理。檢測(cè)依據(jù)：《絕熱材料穩(wěn)態(tài)熱理及有關(guān)特性的測(cè)定、熱流計(jì)法》GB10295-88檢測(cè)程序1儀器設(shè)備1.1導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定儀。測(cè)量范圍：試樣熱阻應(yīng)≥0.1(m2·K)/W；熱面溫度：室溫～60℃；冷面溫度：室溫～5℃；試件尺寸：300mm×300mm；電源電壓：交流220±20v50Hz環(huán)境條件：溫度5～40℃；相對(duì)濕度<90%；測(cè)試誤差：≤±5%1.2電熱鼓風(fēng)干燥箱。1.3鋼直尺。1.4游標(biāo)卡尺。1.5案秤。1.6天平。2試件要求2.1制作300mm×300mm試件一塊，厚度≤50mm，對(duì)于硬質(zhì)材料試樣表面不平整度，應(yīng)小于厚度的±2%。2.2測(cè)定可壓縮試樣時(shí)，在試件的四個(gè)周邊墊入小截面低導(dǎo)熱系數(shù)的支柱，以限制試件的壓縮。3試件的預(yù)處理測(cè)量干燥條件下導(dǎo)熱系數(shù)時(shí)，試件應(yīng)根據(jù)材料本身的技術(shù)規(guī)定在不同溫度條件下進(jìn)行干燥處理至恒重。4試件的安裝從主機(jī)上取下有機(jī)玻璃罩和保溫套，移動(dòng)冷卻單元，將試件緊靠熱板，移動(dòng)冷卻單元，使試件與熱、冷板接觸。然后擰緊壓力裝置，使試件與熱、冷板緊密結(jié)合。裝上保溫套及有機(jī)玻璃罩。5開(kāi)啟總電源開(kāi)關(guān)打開(kāi)智能化儀表開(kāi)關(guān)，當(dāng)儀表巡檢一周后，按動(dòng)功能選擇鍵“S”，選“10”和“11”，輸入被檢材料的厚度d及熱板的控制溫度值。6設(shè)定冷板溫度開(kāi)啟工作臺(tái)前面板開(kāi)關(guān)，溫度顯示器顯示冷板水槽內(nèi)的溫度，將撥動(dòng)開(kāi)關(guān)指向“預(yù)置”，調(diào)節(jié)“預(yù)置”旋鈕，使之與熱板的溫差在10~40K之間，此時(shí)顯示器顯示冷板控制溫點(diǎn)溫度，然后，將開(kāi)關(guān)置于控溫。7打開(kāi)加熱開(kāi)關(guān)“自動(dòng)”、“手動(dòng)”開(kāi)關(guān)置于“自動(dòng)”，調(diào)節(jié)電壓旋鈕，初始加熱時(shí)，通常可選用較高的電壓，使熱板溫升較快。當(dāng)熱板溫度接近設(shè)定溫度時(shí)，將控制開(kāi)關(guān)撥向“手動(dòng)”予用人工調(diào)節(jié)最佳電壓值，使熱板控制溫度在±0.2℃內(nèi)變化。監(jiān)測(cè)熱流計(jì)輸出熱電勢(shì)的變化，其變化值小于±1.5%時(shí)，儀器進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，此時(shí)，每隔15min打印一次，連續(xù)四次讀數(shù)給出的熱阻值差別不超過(guò)±1%，并且不是單調(diào)地朝一個(gè)方向改變時(shí)，檢測(cè)結(jié)束。公式式中：λ——導(dǎo)熱系數(shù)W/（m·K）f——熱流傳感器的標(biāo)定系數(shù)，（W/（m2·K）e——熱流傳感器的輸出（V）d——試件的平均厚度（m）⊿T——冷熱板溫差（K）

(3)熱脈沖法檢測(cè)導(dǎo)熱系數(shù)和蓄熱系數(shù)本方法適用于測(cè)量容重30～2500公斤/米3，顆粒尺寸為20毫米以下的干燥和潮濕的勻質(zhì)板材和粉狀材料的導(dǎo)熱系數(shù)、導(dǎo)溫系統(tǒng)和比熱。檢測(cè)依據(jù)：《輕骨料混凝土技術(shù)規(guī)程》JGJ51-2002檢測(cè)程序1儀器設(shè)備1.1導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定儀。工作條件：①環(huán)境溫度 10℃～35℃②相對(duì)濕度 ≤80%③室溫要求穩(wěn)定 日平均溫度波動(dòng)≤±1.5℃1.2電熱鼓風(fēng)干燥箱。1.3鋼直尺。1.4游標(biāo)卡尺。1.5案秤。1.6天平。1.7秒表。2試件制備2.1試件以三塊為一組，要求材料的物性、配比相同。試件尺寸為：薄試件一塊：200×200×（10～30）（mm）厚試件二塊：200×200×（60～100）（mm）2.2試件相互接觸的表面要求制作得平整、結(jié)合緊密。2.3薄試件要求厚度處處均勻。2.4粉狀材料用圍框的辦法達(dá)上述要求。3試件的預(yù)處理3.1測(cè)量干燥條件下導(dǎo)熱系數(shù)時(shí)，試件應(yīng)根據(jù)材料本身的技術(shù)規(guī)定在不同溫度條件下進(jìn)行干燥處理至恒重。3.2測(cè)量不同含溫狀況下的熱特性時(shí)，應(yīng)將干燥試件培養(yǎng)至所需溫度后，放在密閉容器兩天以上，再進(jìn)行測(cè)試，要求一組試件的濕度差小或等于1%。4測(cè)試前的準(zhǔn)備工作4.1將冰瓶裝入冰水混合物或水；4.2開(kāi)啟總電源，將45伏電源調(diào)到試驗(yàn)所需的電壓值；4.3接通YJ-24晶體管穩(wěn)壓電源、輸出電壓為6V，并穩(wěn)定半小時(shí)；4.4測(cè)量薄試件的厚度，量測(cè)3～5點(diǎn)取平均值；4.5稱出試件的重量，算出密度；4.6將試件放在夾具內(nèi)，放入熱電偶及加熱器，熱電偶的結(jié)點(diǎn)安放在試件的中心；4.7將試件臺(tái)上兩個(gè)加熱器插頭插入加熱器引線的插座上，用電位差計(jì)“未知2”進(jìn)行檢測(cè)，測(cè)量電壓值應(yīng)為×0.01Ω＝0.000196V伏左右，并且通過(guò)檢流計(jì)觀察加熱電源，當(dāng)其穩(wěn)定時(shí)試驗(yàn)即可進(jìn)行；4.8校正檢流計(jì)光點(diǎn)指示零的位置；4.9將電位差計(jì)的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)指向“標(biāo)準(zhǔn)”，調(diào)節(jié)工作電流使檢流計(jì)指零；4.10將電位差計(jì)的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)指向“未知1”測(cè)量上、下熱電偶的電勢(shì)是否一樣，如果相同或相關(guān)在0.004毫伏以下時(shí)試驗(yàn)即可進(jìn)行。圖1熱脈沖法測(cè)導(dǎo)熱系數(shù)裝置示意圖5檢測(cè)步驟5.1校正檢流計(jì)光點(diǎn)指示零位；5.2將電位差計(jì)的量程開(kāi)關(guān)指向“×1”位置，測(cè)量選擇開(kāi)關(guān)指向“標(biāo)準(zhǔn)”，調(diào)節(jié)工作電流使檢流計(jì)光點(diǎn)指零；5.3電位差計(jì)的測(cè)量選擇開(kāi)關(guān)指向“未知1”，按電偶開(kāi)關(guān)“1”，測(cè)量并記錄上表面熱電熱E0′。然后按電偶開(kāi)關(guān)“3”，測(cè)量并記錄下表面熱電熱E0（當(dāng)水瓶的水溫高于試件時(shí)，按電偶開(kāi)關(guān)“2”和“4”，此時(shí)，測(cè)出的E0′和E0為負(fù)值）；5.4按“加熱”開(kāi)關(guān)，并同時(shí)啟動(dòng)秒表；5.5測(cè)量加熱回路的電流；斷開(kāi)“細(xì)”按鈕，測(cè)量選擇開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)至“未知2”，移動(dòng)電位差計(jì)測(cè)量盤(pán)；使檢流計(jì)光點(diǎn)指零。然后，按下按鈕“細(xì)”移動(dòng)測(cè)量盤(pán)使光點(diǎn)指零，此刻，記錄電位差計(jì)的讀數(shù)為V標(biāo)；5.6斷開(kāi)“細(xì)”按鈕，測(cè)量選擇開(kāi)關(guān)指向“未知1”移動(dòng)測(cè)量盤(pán)，使光點(diǎn)在零位附近，然后按下“細(xì)”按鈕，當(dāng)加熱時(shí)間為3～5分時(shí)，使光點(diǎn)指零，記錄時(shí)間τ1及測(cè)量盤(pán)示數(shù)值為E1；5.7測(cè)量選擇開(kāi)關(guān)指向“斷”；按電偶開(kāi)關(guān)“1”，移動(dòng)電位差計(jì)測(cè)量盤(pán)比E0′高出0.04～0.08mv（相當(dāng)于1～2℃），將測(cè)量選擇開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)至：“未知1”，這時(shí)，檢流計(jì)光點(diǎn)隨著溫度升高，逐漸往零點(diǎn)移動(dòng)，當(dāng)回到零點(diǎn)時(shí)，記錄秒表讀數(shù)，即時(shí)間τ′，而測(cè)量盤(pán)的示數(shù)值為E′，此時(shí)，要求：τ′τ1的間隔時(shí)間小于或等于1分鐘；5.8按“停止”鈕，并同時(shí)記錄秒表讀數(shù)，即時(shí)間為τ2，時(shí)間τ2可以等于τ′，也可大于τ′。當(dāng)τ2>τ′時(shí)，要求τ2與τ′之間的時(shí)間間隔不超過(guò)30秒。5.9斷開(kāi)“細(xì)”按鈕，按熱偶開(kāi)關(guān)“3”，移動(dòng)電位差計(jì)量盤(pán)，使光點(diǎn)在零位附近，按下“細(xì)”按鈕，由于加熱停止，熱源面上的溫度逐漸下降，待τ3比τ2長(zhǎng)3～5分鐘后，使檢流計(jì)光點(diǎn)回到零位，記錄秒表的讀數(shù)即時(shí)間τ3，而測(cè)量盤(pán)的示數(shù)值為E3。一次試驗(yàn)結(jié)束，拆卸試件，并裝入密閉容器中，待四小時(shí)后，按上述試驗(yàn)步驟再進(jìn)行第二次試驗(yàn)。6檢測(cè)結(jié)果計(jì)算6.1試件密度按下式計(jì)算：ρ＝g/v（kg/m3）式中：g－試件重量（kg）v－試件體積（m3）6.2試件的重量