GB T 17370-1998 含湿建筑材料稳态传热率的测定.pdf
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1、ICS .91. 120. 10 Q 25 GB 中华人民共和国国家标准GB / T 17370- 1998 idt ISO 10051: 1996 含湿建筑材料稳态传热率的测定Determination of stead-state thermal transmissivity of a moist building material 1998- 05-08发布1998-12-01实施国家质量技术监督局发布GB/T 17370-1998 目次前言. . . . . . . . . . . . . . . E ISO前言. . . . . . . . . . . . . rv l 范围. .
2、2 引用标准. . 3 定义. 4 符号和单位-5 一般考虑6 测试装置. . . . 4 7 测试过程. . . . . 4 8 测试报告. . . . . . . 8 附录A(提示的附录)理论基础. . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 附录B(提示的附录)湿流的评定和gv h.小的情况. . . . 13 附录C(提示的附录可忽略液相运动时*(w)的近似解. . . . 14 附录D(提示的附录由C阶段有液相运动测得的热流密度和温度推导 15 附录E(提示的附录参考文献. . . . . . . . . . . . . 16 GB/T 17370- 1
3、998 前本标准等同采用IS010051 : 1996(绝热一湿度对传热的影响一含湿材料传热率的测定。本标准测定建筑材料在湿稳定(材料内湿度分布不随时间改变)状态下的传热率(俗称含湿材料的导热系数)。所测结果中不包括湿度重分布所伴随的传热量,因此本方法所测结果适用于温、温度稳定(密闭应用条件为稳定温度场)的环境中使用的建筑材料。如计算建筑物热负荷时,确定材料热性质的设计值。为准确判断是否达到湿稳定状态,强烈推荐使用恒温度控制的热性质测量装置进行测量。本标准作下述编辑性修改:1) 3.1条含温材料传热率的定义中,关于测量方法的指示移至第五章一般考虑的末尾。2)国标GB10294-1988和GB1
4、0295-1988为等效采用ISO8302和ISO8301,省略了其中某些解释性的内容。因此将ISO10051: 1996引用标准中的ISO8301:1991和ISO8302: 1991等标准列入参考文献。本标准的附录A、附录B、附录C、附录D、附录E都是提示的附录。本标准由国家建筑材料工业局提出。本标准由全国绝热材料标准化技术委员会(CSBTS/TC191)归口。本标准起草单位:河南建筑材料研究设计院。本标准起草人:曹声苗、臼召军。本标准委托河南建筑材料研究设计院负责解释。E GB/ T 17370- 1998 ISO前言ISO(国际标准化组织是一个各国标准机构OSO成员机构的世界性联合体。
5、国际标准通常由ISO各技术委员会制定。每一成员体对己建立技术委员会的项目感兴趣,有权向该技术委员会派代表。官方和非官方的国际组织与国际标准化组织相互联络协调,同时也参与其工作,国际标准化组织(ISO)与国际电工委员会(lEC)在所有的电工标准化方面紧密合作。技术委员会采纳的国际标准草案分发给各成员体进行表决。作为国际标准颁布,要求投票的成员体中至少有75%赞成。国际标准ISO10051由ISO/TC163(绝热技术委员会)/SCl(试验和测量分技术委员会制定。本标准的附录A、附录B、附录C、附录D和附录E都是提示的附录。引言如ISO10456所述,为得到使用状态下导热系数和热阻的设计值,需要含
6、湿材料的传热率。计算任何复合传热和传湿时,也需要含温材料的传热率。多孔含湿材料的传热包含着不同传热机理的复杂组合,包括:一一辐射;一一固体和气体中的热传导;一一对流在某些使用条件); 一一传质在含湿材料内); 以及它们之间的相互作用。虽然这些热流和质流现象的本质是过渡性的,但其中某些现象长期起作用。在评价绝热材料性能时必须区别这些现象。本国际标准测定材料的结构和湿度对传热率的长期作用,称为含湿材料传热率。它是含湿材料的一个特性,是材料含湿率的函数,通常含湿材料的传热率在材料内各部位不相同,是各层材料含湿率的函数。正确操作一台设备得到含湿材料的传热率和解释试验结果是一项复杂的工作,要给以充分的注
7、意。建议操作人员和测量数据使用人员应具备被测材料(制品或系统)中热和湿传递机理完整的基础知识以及防护热板或热流计装置测量的经验。N 中华人民共和国国家标准含湿建筑材料稳态传热率的测定GB/T 17370 - 1998 idt ISO 10051 : 1996 1 范围Determination of stead-state thermal transmissivity of a moist building material 本标准规定了一种测定含湿材料的传热率().)的方法一一温度高于o.c,用标准的防护热板或热流计装置进行测量。含湿材料的传热率是含湿率的函数,结合材料内湿度分布的资料,可预
8、计材料的实际热性能。).的使用、使用条件下的温度分布以及预计使用状态下的热性能都超出本标准的范围。然而,如有可能,在确定Y时应考虑使用条件下的湿度分布。由于分析和解释结果的困难,目前不包括瞬态测量方法。2 引用标准下列标准所包含的条文,通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时,所示版本均为有效。所有标准都会被修订,使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。GB/ T 4132- 1996 绝热材料及相关术语GB/ T 10294- 1988 绝热材料稳态热阻及有关特性的测定防护热板法GB/ T 10295- 1988 绝热材料稳态热阻及有关特性的测定热流计法ISO 104
9、56 绝热建筑材料和制品一一确定热性质的标称值和设计值3 定义本标准所用术语除按GB/T4132外,采用下列定义。3. 1 含1显材料的传热率(,l.寸thermal transmissivity of a moist material 含湿材料传热率为在稳态条件下,内部湿度分布为平衡状态、且材料内没有液相运动时,由下列方程定义的盘:dT qm=-rEZ 含湿材料的传热率是材料与含湿率和温度有关的固有性质,不受湿运动的路响,与测试条件无关。在其他场合常被称为含湿材料的导热系数。注1:干材料的传热率见附录R中IS09288、IS08301和IS08302)或含湿材料传热率见本标准)都表达一种材料
10、性质。它们具有导热系数的量纲,但只在某些(大多数为一维稳态传热和传质)方程式中可以代替导热系数。在大多数二维或三维方程、热扩散方程和非稳态问题中通常不能取代导热系数。3. 2 吸湿范围hygrocopic range 与相对温度为98%的环境平衡时的含湿量或更低。国家质量技术监督局1998- 05 -08批准1998-12 -01实施GB/T 17370 - 1998 4 符号和单位a一一材料湿度影响系数,W.m2/ (kg . K); c一一比热容,J/(kg K); d一一厚度,m,g一一湿流密度,kg/(m2.的;g,一一总湿流窜度,kg/(m2s), gv一一气相湿流密度,kg/(m2
11、 s) ; gl一一液相湿流密度,kg/(m2s), h一一比焰.J/kg;h. -蒸发或冷凝比潜热.J/kg;hv一一-蒸汽的比焰.J/kg;hl一一液体的比焰.J/kg;q一一热流密度.W/m2;qm一一装置的热或冷面测得的热流密度.W/ m2; R一一热阻,(m2K)/W; t一一时间,s;T一一温度,K;U一一体积湿度.kg/m3; w一一体积含湿量,kg/m3; W cr -临界体积含湿量,体积含湿量低于此值可忽略酌.kg/m3;Wv一一气相体积含湿量.kg/m3,WI一一液相体积含湿量.kg/时;(J.一一透湿系数,m2/s;一一材料的密度.kg/m3; A一一干材料的导热系数,W
12、/(m.K);r一一含湿材料的传热率,W/(m K); RH一一相对湿度。注2:本国际标准以体积湿度(v)作为水蒸气扩散的动力,体积含湿量(w)为含湿量.只要采用相应的材料特性和边界条件,分别用水蒸气分压力(p.)和质量含湿率(u)代替是等效的。下标:b一一区域1和区域2间的边界见图2);cold一一试件的冷面;cr一一见W川hot一一试件的热面;i一一试件的任意薄层zl一一液梧的;m一一测量的;sat一-饱和的;sur一一试件的热或冷表面;t一一总的;v一一气相的。2 GB/T 17370-1998 5 一般考虑5. 1 引言本章叙述湿度对传热影响的机理,作为测定含湿材料热性质方法的理论基础
13、。本章推导的公式尽可能通用化。但仍假定测量是在za)稳态测量方法(防护热板和热流计)的装置上进行;b)温度高于冰点。5. 2 传热和传质湿流的定义包括气相和液相流。实质上湿流是气相和液相流的串联和并联复合,通常不可能严格区分两类温流。然而蒸汽的比恰与液体的比烙显著不同。因此处理传湿的基础是:湿流是气相和液相流的总和。g , = g v + gl 在封闭系统(即具有恒定的含混量中,当 ( 1 ) g , = 0即gv= - gl . . . ( 2 ) 时达到稳态湿流。换句话说,当气相和液相传湿相等但方向相反时,达到湿稳定状态,即由毛细现象产生的液体运动与扩散引起的蒸汽运动平衡。随着蒸汽和液体的
14、迁移,载运各自的焰,因此导致传热量增加。由传温引起的传热加到由傅立叶定律描述的传导传热上,给出最终的总热流密度如下:dT q = - * d + gv hv + gl hl 式(3)的等号后第一项为温度梯度产生的热流,它主要由下列各项组成:a)固体材料及材料内孔穴中的气体的热传导;b)附于孔壁的水的热传导;c)孔穴内部或局部的蒸发和冷凝zd)孔穴内部的热辐射和自然对流。. ( 3 ) 认为这四种热流都与温度梯度成正比,可以模拟傅立叶定律写出dT q = ql + q z + q3 +仇=-* .一一. ( 4 ) dx 式(3)第二项和第三项为与气相和液相的比恰及蒸发、冷凝的影响有关的热流,这
15、些热流与温度不成正比例关系。处理含湿材料内部的传热,必须区分传导热流和蒸发、扩散、冷凝热流。过去通常用总热流密度除以温度梯度得出含混材料的导热系数。这种方法显然是错误的,因为它得出的是一个随测试条件而变化的数值。试验时模拟使用条件下全部复杂的温度影响不是本标准的内容,理流和相变的影响完全取决于材料中是否存在传盟及其大小。如果测试时考虑这些影响,将难以测得材料或构件的性质。会有不准确地估计这些影响的巨大危险。因此本试验方法的目的应是确定* ,.是预测在使用条件下热性能的必要基础,但预测使用条件下的热性能超出本标准范围。5.3 确定含湿材料的传热率测定含湿材料的传热率总是要求有温度梯度。温度梯度引
16、起材料内湿度重分布,这将导致两个问题:a)湿度重分布意味着试验是在一个正在变化、且不知湿度分布的材料上进行;b)湿度重分布同时引入相变和由湿流引起的传热。由于潜热效应,热量由热面传到冷面,而本标准的含湿材料传热率的定义中不包括这些潜热效应。因此,所测的热流被温度梯度除之前,应进行修正(除3 G/T 17370 - 1998 非认定修正量为0或很小)。测试含湿材料时,在热面或冷面测得的热流密度,基本上如图1所示。初始阶段A,由于传导、湿流影响和相变的复合作用,有大致恒定的热流密度。过渡阶段B和温平衡的最后阶段C。FEKE)EFM坦阳明瑶山载日才n同t(s)图l测试含湿材料的传热率时的热流密度在A
17、阶段试件热面的蒸发率恒定。只有当含湿量高于吸湿范围(孔穴内相对湿度近于100%),体积温度分布(或蒸汽压)不受湿度分布变化的影响时才出现。如果满足以下条件,可考虑用A阶段:一一试件热面的湿度高于吸混范围;一一在试件达到热平衡后,至少2h内热面的热流密度是恒定的。A阶段试件热面的腥气蒸发为水蒸气穿过试件,不存在反方向的相等的(起平衡作用的)液相湿流。因此存在单纯的传质和湿度不平衡。C阶段湿气在试件热面的蒸发,气相穿过试件,并在冷面冷凝。与此同时液相水由冷面传到热面。就质而言二种质流相等、相反,保持平衡。注3:绝热材料中真正的液相传湿是很少的,要求含湿量高于临界含湿量(四J。热面和冷面测得的热流方
18、程式见附录A中式(A7)为:qm = (- * )U, + (g.灿为确定某一体积含湿量时的传热率() ,必须知道下列数值:试件表面的含湿率、温度梯度、热流密度和气相湿流量。由于传热和传质的复杂性,含湿材料的传热率很少能通过单一的试验来测定,要有一个测定计划和特殊的测试条件。即用厚试件测干材料的传热率,并在温度分布为平衡状态、且没有液相流的情况下测定含温传热率。通常不采用非稳态法。 ( 5 ) C B A 测试襄置最好用按GB10295中双热流传感器方案(构造酌,也可用热面有热流传感器的单热流计方案或按GB 10294规定的防护热板装置。如果不使用热流向下方案,则必须考虑由重力和空气运动(对流
19、)引起的湿流重分布的危险。应观察并记录试件表面温度和热流密度与时间的关系。某些情况(见第7章)应埋设测量试件内部温度分布的附加温度传感器。试件应密封于气密性套内,详见7.2。6 测试过程7. 1 概述测试含湿材料时,应满足所用装置的方法标准中对烘干材料测试过程的有关要求。选用的测试温度不应有损于被测材料。高温可能造成高的蒸汽压,破坏密闭孔结构材料的孔壁。本章规定对测试含温材料的进一步要求。本标准与有关装置的方法标准产生分歧时,按照本标准要求测试。4 7 GB/T 17370 - 1998 7.2 试件的准备和状态调节试件应状态调节到要求的含湿量和湿度分布。测定r时,如有可能应考虑使用状态下的湿
20、分布。可用真空或非真空浸水、湿空气中吸湿或试件上喷水雾方法调节到要求的含湿量。将试件置入温度梯度中调节湿度分布,亦可将这些方法组合使用。注意由于滞迟效应,试件的湿经历可能影响含湿量。例如在相同的室内条件,平衡含温率可能与吸湿或放湿达到平衡有关。亦可用已在使用状态下调节过的试件测试。下述关于状态调节的指南,包括了大多数材料和含湿量的组合情况。a)湿运动的影响可忽略的材料(见7.4.1)1)吸湿范围以内在要求的相对湿度中调节材料到恒重,其含湿量可以认为均匀,按7.4.1.1进行测量。2)高于吸湿范围最好在温度梯度下调节试件,按7.4.1.2进行测量。b)其他材料通常采用C阶段,以与防护热板或热流计
21、装置测试时相同的温度梯度调节材料的湿度分布,按7.4.2进行测量。状态调节后,试件应装入气密性的封套中。封套,应不透气,测试时的质量损失不应大于o.01 kg/(m3 h)。如果封套在试件与测量装置间引入显著的热阻,封套的热阻必须按有关方法标准的规定处理。7. 3 . A或C阶段的选择理论上讲测定r可以选择A或C阶段。然而,根据材料性质、含湿量和湿度分布,实际上只选择一个阶段。选择时考虑下列因素:一一透湿系数仇。对于低透湿系数材料,达到湿平衡(C阶段要很长时间,同时在A阶段湿运动的影响小。这种材料建议用A阶段。另一选择是调节试件达到C阶段的平衡(见7.2),在C阶段测量。一一湿度分布。只有在A
22、阶段才能维持均匀或几乎均匀的湿度分布。C阶段的温度分布总是不均匀的。低温度梯度时,温度重分布的速率小,平衡含湿量较均匀。如果测试时不可能同时监视温度分布,则应通过:1)测量测试前和测试后的湿度分布;或2)测量测试前或测试后的湿度分布,并计算重分布速率来估计湿度分布。如果存在重力引起湿度重分布的危险,评价结果时应特别小心。一一吸湿率和含湿量。A阶段要求含湿量高于吸湿范围,含湿量变化时不影响体积程度的分布。对可忽略传湿影响的材料见7.4.1),A阶段可用于任何含湿量。在C阶段,材料大部分的含湿量在吸湿范围以内。一一干燥材料的导热系数A。对于高导热系数材料,湿度影响的重要性相对小些,可以忽略。可比较
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