GB T 20671.10-2006 非金属垫片材料分类体系及试验方法 第10部分 垫片材料导热系数测定方法.pdf

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1、ICS 23. 100.60,73.080 Q 61 中华人民共和国国家标准GB/T 20671. 10-2006 非金属垫片材料分类体系及试验方法第10部分：垫片材料导热系数测定方法Classification system and test methods for nonr1etallicgasket materials-Part 10 ,Standard practice for evaluating thermal conductivity of gasket materials 2006-12-07发布2007-07-01实施中华人民共和国国家质量监督检验检瘦总局也世中国国家标准化管

2、理委员会QC.叩GB/T 20671. 10-2006 自E言GB/T 20671非金属垫片材料分类体系及试验方法分为11个部分第1部分z才在金属垫片材辛辛分类体系；第2部分垫片材料压缩率国弹至在试验方法第3部分2垫片材料耐液位试验方法；第4董事分2垫片材料密封位试验方法3一一第5部分2垫片材科蠕变松弛率试验方法；第5部分z垫片树科与金属表面粘附性试验方法；第7部分：李金属垫片材料拉f申强度试主主方法：第吕部分：非金属垫片材料柔软性试验方法；第9部分软本垫片材料呈交结物iii;t久性试验方法，一一第10部分z垫片材料导热系数苦苦定方法多第11部分z合成聚合物抗霉性商定方法。本部分为GB/T20

3、671约第1号部分。本部分等同采用美国试验与材料协会ASTMF433 02垫片材科导热系数戳定方法义本部分等同翻译ASTMF433 02。本部分与ASTMF433 02裙比，主要做了郊下修改一删除了第1.2条最后句“括号内给出去告值仅供参考”；第2章用“双范性引用文件”代替“参考文件”；增加了引导语才用文件目录中用字国医家标准“ GB/T 20671. I”代替了美国试验与材料协会ASTM标准“Fl04”，在标准王文中也梧fill进行了替代；删除了所有括号中绘出的英制单位及其数值。本部分附录A为资料性附录。本部分由中国建筑材料工业协会提出。本部分由咸阳非金属矿研究设计院归口。本部分负奏起草单位

4、z咸阳非金属矿研究设计院。本部分参怨起草单位z建筑材料工业技术监督研究中心、华尔卡密封件哥哥品（上海）有限公司。本部分主要起草人2雷建斌、侯立兵、冯梅。本部分为首次发布。I GB20671.10-2006 非金属垫片材料分类体系及试验方法第10部分：垫片材料导热系数测定方法1 范围1. 1 本方法规定了定量测量通过材料或系统传热数量的方法。1. 2 本方法类似于ASTMC518的热流计系统，但是本方法改进了容纳高导热能力的小试验样品的容器。1. 3 以国际单位制。！）单位表示的值为标准。1. 4 本部分不涉及与其使用有关的安全问题。本部分的使用者有责任考虑安全和健康问题，并在使用前确定规章限制

5、的应用范围。2 规范性引用文件下列文件中的条款通过GB/T20671的本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注目期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本部分，然而，鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本部分。GB/T 20671. 1 非金属垫片材料分类体系及试验方法第1部分：非金属垫片材料分类体系3 术语和定义、符号下列术语和定义、符号适用于GB/T20671的本部分。3. 1 术语和定义3. 1. 1 固体材料的导热系数（k)thermal conductivity of solid mater

6、ialCk) 在垂直于等温面方向上，通过固体材料单位面积、单位温度梯度的稳定的热流速率。用W/(m Kl表示。3.2 符号k z导热系数，W/(mKlc，热导率，W/(m K) Lx：试样厚度，mmA，试样横截面积，mq，热流，w，热流传感器输出.mVN：热流传感器标定常数，W/(m2 mV) N，热通量，W/m2tT，温度差，或mVT1：试样下表面的温度，或mVT，试样上表面的温度，或mVT热流传感器朝向试样表面的温度，或mVTc：上加热板朝向试样表面的温度，或mVGB/T 20671. 10-2006 T，温度8，通过i式样和其邻近在重的两接勉面总温度差，或mVP：接触面灼热应系数，（m

7、K)/W z修正系数下标52未知试样下标r：已知标定试祥4 方法概述4. 1 试棒和热流传感器夹在两块控制加热板中词。下去B热板设定一个比上加热板高的温度，这样就形成了通过试祥治热滚e热电偶测得豹f.T经放大后转化为热流传感器的电输出队直接和通过i式样的热流成比例，其单位为W/m。详绍说明见附录。本推荐方法用于溅量不超过zoo时刻热传导。见图l图5。 1 绝热体22 冷却Jl!J多3 冷却再j多4 散热片$5 热流s6 试棒$7 绝热层，8 上加热极z9 热流传感器g10一下始然极$ll 绝辈革层12 绝热层。6 试撑$8 上加热iix一一试辛辛厚度，单位为毫米（mm);卒T一温度差，单位为摄

8、氏度（。( A.1.1) A. 1. 2单位西积的热流可以用热流传感器测量，该敏感装置产生的电输出正比于热通量qiAo把热流传感器的输出记为苦，这样导热系数可写为2走二师二二 . ”“ ( A 1 2) A. 1. 3 等式中骨，LT手Ulix都可以用简单的方式测得，而标定常数N通过已知导热系数的试样确定。A.2计算A. 2. 1 当热平衡建立后，各数据通过各称传感器测定并记录。数据的简化取决于测量试样温度的热电偶所处的位置eA. 2. 1. 1 若热电偶装在试样的表函，那么2卒T T1 T2(mV)H ” C A. 2. 1 ) 注z考虑到兹在下表面的热电偶，试样厚度必须诱整。见图LA. 2

9、. 1. 2 首先用己知导热系数走，豹标准辛辛进行标定。此过程和未知试样的过程等同，如下zA. 2. 1. 2. 1 未知试样的导热系数zA. 2. 1. 2. 2 已知试样的导热系数：k. N.主主主 LT二k = N件全王LLT. A. 2. 1. 2. 3 将已知试祥和未知试样进行合并z ( A. 2. 2 ) ( A. 2. 3 l 生lix八T是.是一H.CA. 2. 4 ) 艺事；t:.x,!:. T. A. 2. 1. 3若热电偶总是在试样表室主邻近，见图3.由于接触翅力的存在，孔和王之差济获得丰T和实际通过试样始t:.T并不格等正确的系数通过辈革定试验数据获得入A. 2. 1.

10、 4 校准试样必须有一套热电偶安装在上下表面的凹稽内。校准过程中获得以下结果2其中，Li T, = Ti - T, k, = N1全王三E乌T( A.2.5) “( A. 2. 6 l 5 GB/T 20671.10-20号A.2. 1. 5 从各热电您的事尊重值，写算出界面的总温度差，如下式z占(T, T,), t;,T. 界面的温度差与热通量成比例，如下式：（人.2. 7 ) iJ = pN1, ( A. 2. 8 ) 其中p是比例常数，主要取决于试样的表面状况和施加于试样上的压力。只要试验中试挥所受压力不变，p基本上维持一个常数不变c接盘盘系数p由等式A.2. 9获得z1$ p王军z(

11、A. 2. 9 l A. 2. 1. 6 当测试未知导然系数试样时，记录以下数据：在，丸，T，和t;,A.正确约通过试样的温度差为2把式（A.2.9）代人（A.2. lOl得at;,T雹= ( T毛主-T,),-pN1, . ” ( A. 2. 10 予且(T、王），si . . . ( A 2. 11 ) 未知试样的导热系数为2k, = N1全王三 c, T扮合并式（A.2. 12）租式（A.2. 3）得出z在b.x,t;,T 是sz丁主我今x,t;, T, 其中，t;,T, = T1 T, 生在U1 7 ( 7 4 ( A. 2. 12 ) ( A. 2. 13 l .- A. 2. 14

12、 l ( A. 2. 15 ) 其中，IJ=(T,T,), 卒T,A. 2. 1. 7将（A.2. 14）、（A.2. 15）和（A.2. 16）代人A.2. 13）得2之是主主2I ilx，唱rT如T，气式（ThT,), l - y;-=-T二r在Ti于;J;” CA.2.16) A. 2. 17 ) 注若不存在接触应力.8等于零，式（A.2. 2）和式CA.2. 12）裙隅，注意校准数据，下标r需要在一定的温It在平线上获得。除了平均试样温度外热电偶渎数用mV表示，不需要转换为。A. 2. 1. 8 若用模拟计算机计算被测试祥在专导热系数是，并将热电偶安装在试样表画那么，ilT可通过连接于

13、其上的热电偶示值差求得。热传感器和乌T信号放大后，分别以电信号显示于数字电压表上图4）再经多级放大，得到一个在数量上等于试样热导率（C二是卒x）的电压值。换言之，如果试样的热导率为15Wi(m1 Kl,!l!tl模拟计算机的输出电压为15mV，导热系数是可通过乘以法样的厚度b.x得到。A. 2. 1. 9 然丽，仪器须先通过已知导热系数的试样进行标定，待热平衡建立后，C值出走L;,x确定，通过调整，使显示值与C值格罚。A. 2. 1. 10 若热电偶画定于与试样盟在连的两个表面，在测定试样的温度差（C,T)对考虑到界室主阻力主要做个修正值。两固定热电偶的温差（ThT，）须减去一个与热流传感器的

14、输出钱见等式A.2. 8）成比例的修正系数。通过试样的温度差如下式3丰T二（ThT也）a/; 通过模拟汁算机计算，可算出试样的热导率C为：C手了枉了，） 经多级放大后显示正确的值。4号( A. 2. 18 ) A. 2. 19 ) GB/T 20671. 10-2006 A. 2. 1. 11 标定程序就是首先得到正确的修正系数，通过调整得到适当的C值。标定的试样表面必须有一个四稽。将热电偶与计算机的t;T输入口相连接，修正系数调整到零见图白。通过调整获得标定试样的C值。然后将热电偶连接到计算机的t;T通道上，调整修正系数直到和刚才所显示的C值相同。检测被测试样时，C值直接以数字的形式显示。此

15、C值乘以相应厚度得到导热系数k。A.3 资料性建议A. 3. 1 试验方法和装置是作为与导热系数的相对顺序相关联的显示工具而建立的，目的并不是编写规范方面的用途，因为它不能提供材料导热系数的可靠数据。A. 3.2 所提到的设备是带有厚铜板基础的绝热铜护套和与之相配合的包含有绝缘铜塞的接收器。当上板、防护套和试样处于恒温时，通过试样的热流是通过带有热电偶的接收器缓慢的温度变化测量的。通过试样热流的速率正比于试样面积和其表团的t;T，反比于试样厚度。固定夹具建议当热端温度达到tl100时使用，然而当腔内温度用调温器控制并且和浸没式加热器一块进行电子传递时150的测试采用无汹型传热流动计。那么这个设

16、备就包括铜防护套、表面绝热装置、带绝缘铜塞的接收器、检流计、浸没式加热器、千分尺、秒表、电子传递仪和调温器。A. 3. 3 试样也可以是直径76.Z mm士0.76 mm，厚度从Z.29 mm 12. 7 mm的试样，镶嵌在或压人具有相似结构比试样薄1.52 mm 2. 29 mm的152.4 mm士0.76 mm正方形装置里面。该装置提供从试样中消耗的传热阻力。准备试样与所考虑的垫片相似。A. 3. 4 以下试样程序效果更好A. 3. 4. 1 用钢镇合金线一端连接于铜防护套，另一端连接于接收器。用铜线一端连接于接收器的铜接线柱，另一端连接在检流汁的阳极。再用根铜线连续于防护套的铜接线柱，另

17、一端连接在检流计的阴极。A. 3. 4. 2 往防护套中加注蒸馆水，用控制浸没式加热器的变压器（或调温器电子传递仪）使其缓慢沸腾（定态）。用5kg的环形块放在防护套上方。A.3.4.3 当检流计的偏差稳定时才是怎态。A. 3. 4. 4 当达到定态（大约20min）时，把放有试样的防护套放在接收器上方，开始计时。注试样和防护套尽可能快地转移并且在转移的时候保持试样的位置不变是非常重要的。A.3.4.5 在A.3. 4. 4获得最大偏差读数为零。A. 3. 4. 6 每隔3min测量检流计的偏差d，读取10次读数。A. 3. 4. 7 如果在10次读数之前蒸馆水发生蒸发，加入所需的沸腾的水。A.

18、3.4.8 当达到定态（检流计零偏差）时，把带有5kg环块的防护套和试样一块放在接收器上方。须在室温下操作。根据热导率在一定的时间间隔内记录检流计偏差。保持液体在恒温。从数学公式可以看出来IMC t = 2. 303 Oogd logd) A. 3. 1 ) kA 因此在绘图时，包括logd，在内的其他数量均为常数，z作为纵坐标logd作为横坐标就是一条直线。t相对logd的斜率m为L儿1Cn二2.303是A根据斜率m再乘以60s就可以计算出导热系数企CW/mKl，如下式式中Et 时间，单位为分钟（min);L一一一试样厚度单位为米（m);IMC k = 2. 303 ，一mf-1 ( A. 3. 2 ) C A 3. 3 ) GB/T 20671.10-2006 M一一铜套重量，单位为于克（kg);c 铜套的热导率，数值为389.1 J/kg K; A一一铜套西积，单位为平方米（m);h一导热系数gd 偏差（d,z翻开始ita才时的偏差。