GB T 10295-1988 绝热材料稳态热阻及有关特性的测定 热流计法.pdf

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1、中华人民共和国国家标准绝热材料稳态热阻及有关特性的测定热流计法GB 10295-88 Thermal insulation-Determination of steady -state thermal resistance and related properties- Heat f I ow meter appara阳s本标准等效采用国际标准ISO/DIS 8301绝热一一测定稳态热阻和有关特性一一热流计装置。试件的热性质可能受材料性能和成分的可变性、含湿率、平均温度、温差、经历的热状态等因素而变化。因此不应将测试值不加修改地应用于使用情况。材料的热性质需要有足够数量的测试数据。只有样品能代

2、表材料，且试件又能代表样品时，才能用一个试件的测量结果来确定材料的热性质。测试结果的准确度除与装置的设计、所用测量仪表以及试件类型有关外，还与参比材料和标定过程再关。保持在装置中的试件，不改变测定条件、多次进行测定的重复性一般远优于土1%。参比试件重新安装后测试的重复性一般优于士1%。这是鉴定测定方法误差所必需的。室温接近测定平均温度时，热流计装置的标定准确度一般在土2%以内。热流计装置测定的准确度主要取决于测量参比材料热性质的准确度（防护热板装置的准确度。因此，当室温接近测定平均温度时，本方法的测定准确度可达3%5%。第一篇概述1 主题内容与适用范围本标准规定了使用热流计装置测定板状试件稳态

3、热性质的方法和对装置的要求。本方法适用于测定干燥试件。试件的热阻应大于O.lm2K/W。本方法适用于测定匀质材料，非匀质材料应按附录A（补充件估测本方法的适用性。本方法的测定结果为在给定平均温度和温差下试件的热阻。如试件为热匀质体，且在任何乎均温度下试件的热阻马温差无关，则测定结果可表达为在给定平均温度下的试件的可测导热系数。除满足上述条件外，且试件能代表整体材料、试件的厚度大于可确定材料导热系数的试件最小厚度时，测定结果可表达为被测材料的导热系数。如不知道材料可确定导热系数的试件最小厚度时，可按附录B（补充件）测定。2 51用标准GB 4132 绝热材料名词术语GB 10294 绝热材料的稳

4、态热阻及有关特性的测定防护热板法国家建筑材料工业局1988-12-28批准1989 1 0 01实施27 GB 10285一”3 术语、符号3. 1 本标准中下列术语定义按GB4132: a. 热流量Qw, b. 热流密度q, W /m 2 c. 热阻R,m2K/W1 d. 热导率C.i., WI (m2K) ., e. 导热茶数，WI 一一1+(1）一一一一I. (01) duen l E .To e - 3! 式巾：fu-t:.fJ 21 3!.To）这一项通常小于0.01并且经常小子。.001，甚至在！：，.（）达到lOK时也是这样。公式（01)中的大多数项都是与温度有关的。在标定热流计

5、装置时，测量的平均温度改变，可引起系数f的变化，但是它可以用在很大的热流范围内，即装置在很大的温差范围内设有必要对漏差进行标定。然而，确定温差会影响结果的点是明智的。03热流传感器的响应高热阻温度梯度型热流传感器适合于单试件的布置。无论有无阻尼板，它都相当接近临近单元的温度。当试件预热到试验的平均温度、单元的温度是可控的、且两个单元都具有加热和冷却试件的能力时，其响应是快的。当用于双试件布置装置时，高热阻的热流传感器上的温度降可能大于所要求的值（总温降的1%）。低热阻的温度梯度型热流传感器较适用于双试件的布置。低热阻热流传感器上的温度降很小，囱此两块试件能够认为各是单试件的一半。当试件首先预热

6、到测试的乎均温度，并且两块试件相同时，响应相当快。可用于质量控制工作。在能用正常试件的半厚度时，它能与单试件布置一样快，只有在每块试件首先预热到它们在测定的平均温度时，才能比单试件布置快。如果图la中的U单元既能加热又能冷却，在单试件布置中使用低热阻的热流传感器是理想的，热流传感器能永久地固定在这种结构上。但是除非U的温度控制得特别好，否则在热流传感器与板之间要求设置阻尼层，那么快速响应的优点就部分地消失了，但是，还是足够快。同样在图la，单元U如果只装有加热装置，如在双向装屋中那样，这将导致响应变坏，尤其是试件预热到比热板的最终温度高时。40 GB 10295-88 对于特定的热流传感器，具

7、有最快的响应、也就是最短的过渡时间的试验布置，最好用实验来确定。用很不相同的各种绝热材料（如低导热系数的泡沫塑料，泡i末橡胶，各种密度的矿棉，坦细粉末绝热材料哼）制作试件，因而共有不同的热阻和热容。他们每种都处理到、v均测试温度后，在各种布置F试验。因此，能确定各种不同布置的过渡时间的等放数。这些研究将有可能为每种类型的材料选择合适的布置，或者选择兼顾各种材料的合理布置。为了预见所有类型试件的稳、短时间，上述每种试验必须在试件预热到高于和低于测定乎均温度的条件下重复试验。El 要求的性能附录E装置的设计指南（参考件开始设计热流装置时，必须由也F列性能要求：a. 试件的最大和最小厚度zb. 试件

8、的最大和最小热阻：c. 试件上最大和最小的温差zd. 冷却单元的最低温度；e. JfJ热单元的最rf:j温度pf. 在最不利条件下，测量结果可接受的最大误差（即装置的总体准确度和重复性）; g. 周围环境ph. 热流计装置的类型；. i. 热流传感器的关敏度系数乌兰一，mVCW m .2）。11q E2 装置尺寸的试验选择，初步战热流传阳的qi心测量部分的边长为试件的最大厚度的四倍，防护夕晴的边长为试件最大厚度的八l11i：。E3 计算加热和冷却单元温度均匀性以试件的热阻为最小，试件上温差为最大计算通过试件的最大热流，加上边缘热损引起的热流和单元与周围环境热交换的热流，确定Jfl热和冷却单元的

9、最大热负何。设定金属表面板的厚度以及冷却流体的质埠流量。计算单元迸出口间流体的温度差，以检查液体的流量是否准确。许多液体槽板方案11，进出口之间的温差即是板温度不均匀的七限（图E1 a和图Elb）。用图E1c1t1螺旋形逆向流动的？体槽版可得到最好的结果。但是流休与金属板间的热阻应该足够队以避免在金属板主体q:i的单纯热传导，否则温度不均匀性将没育l:l5L了。41 GB 10295-88 a b c 图E1 在使用外）XI恒温流体时，加热咱l;l:设计示意图例E4 热流传感器设计时必须保证热流传感器与试件接触的表面上温度均匀。这样在测定厚试件时较大的边缘热损失不会导致热流传感器边缘区域表面温

10、度降低，造成附加的热流场歪曲。同样重要的是不应在热流传感器芯板上产生横向热流。否则热电堆输出不与通祺热流传感器的热流密度成正比。E5不同结构形式的侧向热损E 5.1 单试件不对称布置：通过试件边缘的热损失与防护热板装置类似。由于与试件接触的表面上温度不均匀可能引起附加的误差，因此热流计装置比防护热板装置影响更大。E 5.2 双试件对称布置：对热流传感器本身的边缘热损失很敏感，从热流传感器i边缘流出的热流会造成热流传感器表面不等温。如果热流传感器对沿主表面的温差敏感，将会引起严重误差。因此，装置周围的环境温度应维持在测定平均温度。试件中的热损失可看作类似于防护热板装置巾试件边缘热损失。E 5.3

11、 单试件双热流传感器对称布置：如果以两个热流传感器输出的平均值作为通过试件的热流密GB 10295-88 度，这种装置对边缘热损失最不灵敏。如果两个热流传感器相同，并且工作表面是等温表面，这样布置可容易地估价边缘热损。E6 详细设计确定装置的所有细节如温度传感器的位置、安装方法，加热器的布置、接线，机械连接，厚度测量装置等。根据冷却单元的最低温度和加热单元的最高温度选择冷却和加热系统。根据装置可接受的温度凛移和波动选择温度控制系统。根据要求的环境条件，稳定性和飘移的需要，选择环境调节系统以保持边缘热损失误差在要求值内。选撑热流传感器的类型及其特性（参见附录D）。附录F双试件防护热板装置测试结果

12、的分析（参考件为正确了解热流计装置的标定过程，必须分析防护热板装置中对两块试件的测试结果。首元假定参比试件是均匀的，并且稳态的热性能与厚度和温度梯度无关，即导热系数是正确的。上角标（）用于表示第一块试件的性质，上角标（勺用于表示第二块试件的性质。在防护热板装置上测试的试件，其厚度为d和d，导热系数为扩军日仁热面强度为T；末日T，冷面温度为r;d + d d - d 和T；。平均厚度dm一2一一，并定义厚度差d一一一。因此，d= dm+ dd, d = dm - od, 用相似的方法定义下列平均温度和温差；T甲T+ T m-2 T_T;+T; m一2 T一T午Tm 2 D.T + D.T D.T

13、= 2 dT O+ =oTm一 2 因此z卢D.T T; =Tm+2+0 . D.T = r; -T D.T = rr - r; Tm- T:n oT m= m - 2 D.T - AT oT一2一oT o_ = oT m一一一一一2二D.TTTm-2+0 D. T D. T T =Tm+ 2- O+ T =Tm丁一一其中zTm是平均温度./). T是平均温差p乱和6是考虑每块试件的平均温度与Tm以及温差与D.T的偏差。在理想的防护热板装置中，和o+ = o= 0 设在平均温度Tm下，两块试件分别具有导热系数：Im+ 0 IIm-0 43 GB 10295-88 其中：m是导热系数平均值，6是

14、导热系数的偏差，并且在TF，两块试件的导热系数对温度的导数（T）、T）相同T）和更高阶的导数忽略并且是已知的。忽略T和dTm乘积以及它们的乘方，用级数形式计算通过两块试件中的每一块的热流密度q和q。从热流密度的平均值q=0.5(q! + q勺，在防护热板装置上测得的导热系数是zM: Q d;. IVl 1 /:!;. T 当比值一生旦二较单位温差大得多，并且当t!;.T限于2040K时，M可以表达如下z). T) f 0od 20T、od20 T（T) t!;.T 2 ,1M: 1一一一一一一一一一一一一一一一一一一（一一）F 1) od 2飞md /:!;. T dm /:!;. T 3 ！m 2 J 1（一了一）m um 如果dd= 0，则z,. oTT) t!;.T 2 M：m1+ 2子丁：丁i立了（丁一(F2) 。为了标定的目的，如果一一不知道，可假定为0.02，并且Mi:Am的差别应小于0.2%。m 附加说明：本标准由河南建材研究设计院归口。本标准由河南建材研究设计院和中国预防医学科学院卫生研究所负责起草。本标准主要起直人曹声含、戴自祝。44