平板熱流計導(dǎo)熱儀在絕熱材料導(dǎo)熱系數(shù)測量中應(yīng)用

目前,，絕熱材料導(dǎo)熱系數(shù)的測量主要使用護熱平板法和平板熱流計法兩種方法，分別對應(yīng)國標：GB/T10294-1988《絕熱材料穩(wěn)態(tài)熱阻及有關(guān)特性的測定 防護熱板法》,；GB/T10295-1988《絕熱材料穩(wěn)態(tài)熱阻及有關(guān)特性的測定（熱流計法）》,。國內(nèi)普遍使用護熱平板法,，而國外發(fā)達國家主要使用平板熱流計法，其主要原因是國內(nèi)不能生產(chǎn)高精度,、高分辨,、快響應(yīng)的熱流傳感器。平板熱流計法導(dǎo)熱儀結(jié)構(gòu)簡單,、測試時間短,、分辯高。超低導(dǎo)熱檢測更顯示其優(yōu)勢,。

• 熱流傳感器原理：

熱流傳感器由銅箔,、已知導(dǎo)熱系數(shù)材料、銅箔三層組成,，如下圖所示,。在兩銅箔面內(nèi)裝有熱電偶堆，測量兩銅箔面溫差,。如熱流通過傳感器時,，通過測量毫伏值可知熱流量，公式如下：

導(dǎo)熱系數(shù)公式：λ=（Q×H）/（△T×S）

                  λ——導(dǎo)熱系數(shù)

                  Q——熱流量

                  △T——冷熱測量面溫差

                  S——傳熱面積

因溫差與熱電偶堆輸出毫伏值成線性關(guān)系：

△T =K×V

             V——熱電偶堆輸出毫伏值

            △T——冷熱測量面溫差

             K——系數(shù)

所以熱流值與熱電偶堆輸出毫伏值關(guān)系：

Q=（（λ×S×K）/ H）×V

（（λ×S×K）/ H為己知項,，作為校正系數(shù),，所以熱流值與熱電偶堆輸出毫伏值成線性關(guān)系,，通過檢測毫伏值可知熱流值。在銅箔面內(nèi)還可加裝熱電偶,，測量銅箔面的溫度,，用于測量傳感器與試樣材料接觸面的溫度。

• 平板熱流計法導(dǎo)熱儀結(jié)構(gòu)：

平板熱流計法有雙熱流計法和單熱流計法,，下圖為單熱流計法,。熱板、冷板溫度可控,，熱流傳感器安裝在熱板或冷板上,，被測試樣夾在中間。設(shè)定熱板,、冷板溫度,，使冷熱板間有一穩(wěn)定溫差，熱量從熱板通過試樣向冷板傳遞,。如下公式計算導(dǎo)熱系數(shù),。

導(dǎo)熱系數(shù)公式：λ=（Q×H）/（△T×S）

                 λ——-試樣導(dǎo)熱系數(shù)

                 Q——熱流量

                △T——冷熱測量面溫差

                 S——傳熱面積

• DRPL-Ⅱ?qū)嵯禂?shù)測試儀簡介：

（1）簡介

該儀器采用上流行的熱流計檢測導(dǎo)熱系數(shù)和熱阻方法，配計算機實現(xiàn)全自動檢測,，自動生成實驗報告,。本儀器主要針對絕熱、低導(dǎo)熱材料測試而設(shè)計,，在低導(dǎo)熱測試上具有很高的分辯率和精度,。

該儀器基于穩(wěn)態(tài)平板法測試原理，在熱面加入穩(wěn)定的熱面溫度,，熱量通過試樣傳遞到冷面,，測量傳遞的熱流，再根據(jù)試樣的厚度和傳熱面積可計算導(dǎo)熱系數(shù)和熱阻,。此測試方法簡便,，快捷，重復(fù)性好,。非常適用于材料傳熱方面的研究和開發(fā),。可用于塑料,、橡膠,、絕熱材料、保溫材料等測試,，廣泛應(yīng)用在大專院校,、科研院所、質(zhì)檢,、廠礦,。

該儀器參考標準：ASTM C518-04用熱流計法測定穩(wěn)態(tài)熱通量和熱傳遞特性的試驗方法,；GB/T10295-88絕熱材料穩(wěn)態(tài)熱阻及有關(guān)特性的測定（熱流計法）。

（1）主要技術(shù)參數(shù)

1,、導(dǎo)熱系數(shù)范圍：0.002-2W/MK,，度小于5％，

2,、熱面溫度：采用高數(shù)度數(shù)顯表測溫,，0.2級精度，分辯率0.01℃,。

3,、冷面溫度：采用高數(shù)度數(shù)顯表測溫，0.2級精度,，分辯率  0.01℃,。

4、熱面溫控：室溫-99.99℃,，采用高數(shù)度程控數(shù)顯表測溫,，0.2級精度，分辯率0.01℃,，平板加熱器，雙向可控硅控制,。（或者：室溫-150.0℃,，分辯率0.1℃）

5、冷面溫控：采用恒溫水槽控溫,，5-99.99℃,，波動小于0.05度，恒溫水槽測溫分辨0.01℃,?；虿捎冒雽?dǎo)體制冷，-20℃-室溫,，分辯率0.01℃,。

6、采用計算機自動測試系統(tǒng),。

7,、熱流傳感器采用法國進口HFS型傳感器，測量面200×200（MM）,，厚度0.4MM,，分辯率0.01W/M²Uv，顯示表采用高精度數(shù)顯毫伏表,，分辯0.1UV,。

8,、真空環(huán)境系統(tǒng)，防露和保證測試環(huán)境不受外界影響,。

9,、冷熱板傳熱面積：200×200（mm）。

10,、冷熱板可調(diào)節(jié)間距：0-50（mm）,。

該儀器在廣東英德一家研究生產(chǎn)氣凝膠絕熱材料的使用中，顯示出很高的精度,、重復(fù)性和分瓣率,。對導(dǎo)熱系數(shù)0.003W/MK、0.011 W/MK,、0.02 W/MK材料進行檢測,，與送日本檢測結(jié)果相符。該儀器與護熱平板法導(dǎo)熱儀相比,，測試時間短,、取樣小、分辯率高,、造價低,。

• 結(jié)束語

1. 絕熱材料導(dǎo)熱系數(shù)檢測，平板熱流計法比護熱平板法更有優(yōu)勢,。
2. 國內(nèi)要加強熱流傳感器的研究開發(fā),，不要依賴進口。
3. 國內(nèi)要加緊導(dǎo)熱系數(shù)標準板的研制,，改變無標準板可用的局面,。
4. 希望研究、開發(fā),、生產(chǎn)絕熱材料的單位重視導(dǎo)熱系數(shù)的檢測,，為節(jié)約能源做出更大的貢獻。