GB T 10297-2015 非金属固体材料导热系数的测定 热线法.pdf

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1、ICS 91. 120.10 Q 25 中华人民共和国国家标准GB/T 10297-2015 代替GB/T10297-1998 非金属固体材料导热系数的测定热线法Test method for thermal conductivity of nonmetal solid materials Hot-wire method 2015-09-11发布2016-08-01实施/m 地描-._.咆胁句地泪俨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理委员会Q(.I IJ 中华人民共和国国家标准非金属固体材料导梅森敬的测定热能法GB/T 10297-2015 * 中国标准出版社出版发行北

2、京市朝阳区和平墨西街甲2号(100029)北京市西城区三里洒北街16号(10004日网址总编室:(010)68533533发行中心:(010)51780238读者服务部:(010)68523946中国标准出版社秦皇岛印刷厂印刷各地新华书店经销* 开本880X 1230 1/16 印张0.75字数18千字2015年9月第一版2015年9月第一次印刷祷号:155066. 1-52405定价16.元如有印装差错由本社发行中心调换版权专有侵权必究举报电话:(010)68510107GB/T 10297一2015前官问本标准按照GB/T1.1-2009给出的规则起草。本标准代替rGB/T 10297-1

3、998非金属固体材料导热系数的测定热线法儿与GB/T10297-1998相比，除编辑性修改外主要技术变化如下z一一删除了引言。本版标准中温度使用国际单位制的热力学温度。一一删除了第1章范围中的尤其是轻质的各向同性均质绝热材料。一一将5.3测量加热功率的准确度应优于士0.5%修改为测量加热功率的误差应小于0.5%飞一一把GB/T10297-1998中的附录A(提示的附录修改为附录A(资料性附录)，并补充新增加了泡沫酣睡塑料和玻璃纤维酣睡模塑料等具有安全阻燃特点的建筑材料相关数据。删除不符合环保、低碳排放要求的石棉保温板等产品。本标准由中国建筑材料联合会提出。本标准由全国绝热材料标准化技术委员会(

4、SAC/TC191)归口。本标准起草单位s深圳金台纤维有限公司。本标准主要起草人z郭晓明、叶文进、段利伶。GB/T 10297-1998的历次版本发布情况为z一一一GB10297-1988. I . 1 范围非金属固体材料导热系数的测定热线法GB/T 10297-2015 本标准适用于导热系数小于2W/(moK)的各向同性均质非金属固体材料导热系数的测定。本标准不适用于导电的非金属材料(如碳化硅。本标准方法作为稳态法的补充方法，适用于企业质量控制等场合，不适用于鉴定或仲裁试验。2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期

5、的引用文件，其最新版本包括所有的修改单)适用于本文件.GB/T 4132 绝热材料及相关术语3 术语和定义GB/T 4132界定的术语和定义适用于本文件。4 原理热线法是测定材料导热系数的一种非稳态方法。其原理是在匀温的各向同性均质试样中放置一根电阻丝，即所谓的热线，当热线以恒定功率放热时，热线和其附近试样的温度将会随时间升高。根据其温度随时间变化的关系，可确定试样的导热系数。由于热线与试样的热容量不同，以恒定功率对热丝加热时，热丝不是以恒定功率放热，其放热功率亦不等于加热功率，造成测量误差。对于轻质绝热材料，这项误差不能忽视，本标准中按假定热线线性升温的简化方法进行修正.5 仪器5.1 测定

6、装置常用的热线法测定装置如圈1和图2所示。A、B点距试样边缘的距离应不小于5mm.距测温热电偶的距离应不小于60mm。5.2 电谭稳定的直流或交流稳流(或稳压电源。其输出值的变化应小于0.5%。5.3 功率测量仪表测量加热功率的误差应小于0.5%。5.4 测温仪表测量热线温升仪表的分辨率不应低于0.02K(对于K型热电偶相当于1的，其时间常数应小于2s。GB/T 10297-2015 说明zl 一补偿器，2一一记录仪$3一-试样F4一一热电偶测量端$5一-电源，6一电压表，7一一电流表.说明B2 2一一记录仪s3一一试样z4 热电偶测量端1;5一一电源，6一一电压表，7一一电流表z8一一热电偶

7、测量端2., r-r-4 LL-一-JHHHHLI-圄1带补偿器的测定电路示意图4 , , r-r- t L_/ 圈2带差接播电偶的制定电路示意圈单位为毫米. GB/T 10297-2015 5.5 甜量探头5.5.1 测量探头由热线和焊在其上的热电偶组成见图3.为消除加热电流对热电偶输出的干扰，热电偶用单棍+(或一)极线与热线焊接，热电偶接点与热线之间的距离约为0.3mm0.5 mm. 3 说明s3一一试样F9一一-热电偶An;10-热丝，11 热电偶。9 11 圄3测量摞头及其布置5.5.2 热线由低电阻温度系数的合金材料如NiCr丝)制成，其直径不应大于0.35mm.热线在测量过程中，其

8、电阻值随温度的变化不应大于0.5%. 5.5.3 热电偶丝的材质为NiCr-NiSi，其直径宜尽可能小，不应大于热线直径。热电偶丝与热线之间的夹角不大于450，引出线走向与热线保持平行。热电偶制成后，需应经退火处理，否则需应重新标定其热电势与温度的关系5.5.4 电压引出线应采用与热线相同的材抖，其直径应宜尽可能小。5.6 热电偶冷端温度补偿器补偿器的漂移不应大于1V/(K.min)。在元补偿器的情况下，可借助热电偶2同热电偶1的差接起补偿器的作用(见图2) 5.7 标定测定装置组成后，应用经防护热板法测定导热系数的各向同性均质试样进行标定。栋定结果应满足第9章要求。6 试梓6.1 取样试样取

9、自同批产品。3 GB/T 10297-2015 6.2 试样的制备和尺寸6.2.1 块状材料6.2. 1. 1 试样为两块尺寸不小于40mmX80 mmX114 mm的互相叠合的长方体(见图的或为两块横断面直径不小于80mm，长度不小于114mm的半圆柱体叠合成的圆柱体。6.2.1.2 试样互相叠合的平面应平整，其不平度应小于0.2%，且不大于0.3mmo以保证热线与试样及试样的两平面贴合良好。6.2.1.3 对于致密、坚硬的试样，需在其叠合面上镜出沟槽，用来安放测量探头。沟槽的宽度与深度必须与测量探头的热线和热电偶丝直径相适应。用从被测量试样上取下的细粉末加少量的水调成粘结剂，将测量探头嵌粘

10、在沟槽内，以保证良好的热接触。粘好测量探头的试样，需经干燥后，方能测试。6.2.1.4 有面层或表皮层的材料，应取芯料进行测量，单位为毫米圄4试样尺寸示意圄6.2.2 栅末状和颗桩材料6.2.2. 1 对粉末状和颗粒材料的测定，使用两个内部尺寸不小于80mmX114 mmX40 mm的盒子见图5)。其下层是一个带底的盒子，将待测材料装填到盒中，并与其上边沿平齐，然后将测量探头放在试样上。上层的盒子与下层的内部尺寸相同，但无底。将上层盒子安放在下层盒子上，将待测材料装填至与其上边沿平齐。用与盒子相同材料的盖板盖上盒子，但不允许盖板对试样施加压力。单位为毫米圄5试样盒示意圄4 GB/T 10297

11、-2015 6.2.2.2 通常粉末状或颗桂材料要松散充填。需要在不同密度下测量时，允许以一定的加压或振动的方式使精末或颗位材料达到要求的密度.上、下两个盒子中的试样装填密度应各处均句一致。测定和记录试样的装填密度和松散密度。6.3 试样干燥处理欲测定干燥状态的导热系数，应将试件在烘箱中供至恒重，然后用塑料袋密封放入干燥器内降至室温(一般需8h)。待试件中内外温度均句一致后，迅速取出，安装测定探头，在2h内完成测定工作。6.4 大颗粒材料由平均粒径不小于3mm颗粒组成的颗粒材料或块状材料)和纤维材料或制品需经与防护热板法进行成功对比后，才能确定本方法的适用性。7 翻定过程7.1 环境控制7.1

12、.1 在室温下测定时，用隔热罩将试样与周围空间隔离，减少周围空气温度变化对试件的影响。在高于或低于室温条件下测定时，试样与测量探头的组合体应放在加热炉或低温箱中。7.1.2 加热炉或低温箱应进行恒温控制。恒温控制的感温元件应安放在发热元件的近旁。7. 1.3 试样应放置在加热炉或低温箱)中的均温带内。7.1.4 应防止加热炉发热元件对试样的直接热辐射。7.1.5 置于低温箱内的试样及测量探头的表面不应有结霜现象。7.2 测量7.2.1 将试样与测量探头的组合体置于加热炉(低温箱内，把加热妒(低温箱)内温度调至测定温度，当焊在热线中部的热电偶输出随时间的变化小于每5min变化0.1K，且试样表面

13、的温度与焊在热丝上的热电偶的指示温度的差值在热线最大温升的1%以内，即认为试样达到了测定温度。7.2.2 接通热线加热电源，同时开始记录热线温升。测定过程中，热线的总温升宜控制在20K左右，最高不应超过50K.如热线的总温升超过50K，则必须考虑热线电阻变化对测定的影响。测定含湿材料时，热线的总温升不应大于15K。7.2.3 测量热线的加热功率(电流I和电压U).7.2.4 加热时间达预订测量时间为5min时，切断加热电源。7.2.5 每一测量温度下，应重装测定探头测定三次。8 结果计算8.1 从测得的热线温升曲线上，按30s时间间隔依次读取热线的温升()i.按式(1)计算修正热线与试料热容量

14、差异后的热线温升。;。()一a. .( 1 ) 1D2 L (phCph -p.c归)v ()i - .-4P二ti式中zd一一热线修正后温升，单位为开尔文(K); ()i一一热线的测量温升，单位为开尔文(K); 5 GB/T 10297-2015 t;一一测;时的加热时间，单位为秒(5), D一一热线的直径，单位为米(m), L _一一热线A、B间的长度，单位为米(m), P一一热线A、B段的加热功率，单位为瓦特(W)，ph一一热线的密度，单位为千克每立方米(kg/m3), p.一一试样的密度，单位为千克每立方米(kg/m3); Cpb一一热线的比热容，焦耳每千克开尔文J/(kg.K), C

15、ps一一试样的比热容，焦耳每千克开尔文J/(kg.K)。注1:Ph、Cph和C.可采用材料手册中的常用值参见附录A)。注2:导热系数大于1W/(m.町的材料可不进行修正.热线A、B段的加热功率按式(2)计算zP=IU 式中zP一一热线A、B段的加热功率，单位为瓦特(W)，I一一热线加热电流，单位为安培(A)，U一一热线A、B段的加热电压，单位为伏特(呐。8.2 以时间的对数lnt为横坐标，以温升。为纵坐标，绘出lnt;和创的曲线，确定其线性区域。 ( 2 ) 8.3 推荐在lnt-曲线的线性区域内，等距选取4.5个测点数据拟合直线方程，按式(3)求出其斜率A。亦可取直线区域二端测点的数据计算A

16、.但tl应等于605 ,.,90 5. A一生些I一:一-.lnt ln(tdt1) 式中zA -lnt-在曲线线性区域的斜率，单位为开尔文(K), ;一一热线修正后的温升1.单位为开尔文(K), 。;热线修正后的温升2，单位为开尔文(K), tl -一测。1时的加热时间，单位为秒(s), tz一一测。z时的加热时间，单位为秒(s)0 8.4 按式的计算试件导热系数zA P1 一二4L A 式中z一一试件导热系数，单位为瓦每米开W/(m.K), A一一lnt-曲线线性区域的斜率，单位为开尔文(K); P一一热线A、B段的加热功率，单位为瓦特(W)，L 热线A、B间的长度，单位为米(m)。.(

17、3 ) .(4) 8.5测定结果为三次重新安装测定探头测量的算术平均值。单一测量值与平均值的偏差不应大于5%，否则重新进行测定。9 酒量误差遵守本标准规定，测量值的置信度为95%时的重复性同一测定人员，同一仪器约士5%，重现性不同的测定人员，不同仪器)约士10%。10 副定报告测定报告应包括如下内容za) 说明按本标准进行试验sb) 试样来源委托单位，生产厂等)I c) 试样概况名称、种类、规楠、密度和含湿率等); d) 试样尺寸ze) 测量温度及在此温度下的导热系数$0 测定地点和日期zg) 测定单位的名称sh) 测定报告批准人的姓名，职务，签字或等效的标识及测定单位的签章$0 必要时，应当

18、做出测量结果仅与试样相关的声明，j) 注明测定报告的页码和总页数;k) 未经测定单位批准，不得复制全文复制除外测定报告。GB/T 10297-2015 mFON|hNOFH筒。GB/T 10297-2015 附录(资料性附录比热容和密度值A 有关材料的比热容和密度值见表A.l.表A.1材料比热容/k/(kg.K)J 密度/(kg/m勺镰锵丝0.44 8. 2X 103 康钢丝0.42 8.8X10 镰锡铁丝0.45 8.1X 103 膨胀珍珠岩0.80 40-120 膨胀躯石0.88 80-350 水泥珍珠岩制品1. 00 180-350 挤出型聚苯乙烯泡沫塑料1. 40 25-40 模制型聚苯乙烯泡沫塑科1. 30 20-50 硬质聚氨醋泡沫塑料1. 50 20-50 石膏板1. 10 800-1200 加气混凝土1. 10 300-800 粉煤灰加气混凝土1. 30 300-800 泡沫玻璃0.80 150-250 硅酸钙绝热制品0.92 170-270 玻璃纤维酷隆模塑料2.00 1. 9X 103 泡沫盼踵塑料1. 88 40-120 侵极必究书号:155066 1-52405 定价g16.00元* 版板专有