就是对热导率进行测定。
热导率是指材料直接传导热量的能力,或称热传导率。
热导率定义为单位截面、长度的材料在单位温差下和单位时间内直接传导的热量。
热导率的单位为瓦米-1开尔文-1 。
热导率,其中是导热体的横截面积,是单位时间内传导的热量,是两热源间导热体的厚度,则是温度差。
相关介绍:
通常把导热系数较低的材料称为保温材料(我国国家标准规定,凡平均温度不高于350℃时导热系数不大于0.12W/(m·K)的材料称为保温材料),而把导热系数在0.05瓦/米摄氏度以下的材料称为高效保温材料。
导热系数高的物质有优良的导热性能。
在热流密度和厚度相同时,物质高温侧壁面与低温侧壁面间的温度差,随导热系数增大而减小。
锅炉炉管在未结水垢时,由于钢的导热系数高,钢管的内外壁温差不大。
而钢管内壁温度又与管中水温接近,因此,管壁温度(内外壁温度平均值)不会很高。
但当炉管内壁结水垢时,由于水垢的导热系数很小,水垢内外侧温差随水垢厚度增大而迅速增大,从而把管壁金属温度迅速抬高。
当水垢厚度达到相当大(一般为1~3毫米)后,会使炉管管壁温度超过允许值,造成炉管过热损坏。
对锅炉炉墙及管道的保温材料来讲,则要求导热系数越低越好。
一般常把导热系数小于0.2mW/(m·K)。
的材料称为保温材料。
例如石棉、珍珠岩等。
导热系数测试方法简介
导热系数是表征导热材料性能,优劣重要的参数之一, 也是使用者最为关注的技术指标。
导热系数的定义是: 在稳定传热条件下,1m厚的材料,两侧表面的温差为1度(K,℃),在1秒内(1s),通过1平方米面积传递的热量,单位为瓦/米·度(W/(m·K),此处为K可用℃代替)。
材料的导热系数不仅与材料的物质种类有关,而且与它的微观结构、填料含量等有密切联系。
在科学实验和工程设计中,所用材料的导热系数都需要用实验的方法精确测定。
导热系数的测定方法发展到现在已经有了许多种,它们有不同的适用领域、测量范围、精度、准确度和试样尺寸要求等,不同方法对同一样品的测量结果可能会有较大的差别,因此选择合适的测试方法是首要的。
目前导热系数的测定方法分为稳态法和非稳态法两大类,具有各自不同的测试原理。
在导热硅胶行业中,常见的测试方法是稳态热板法(参照标准:ASTM D5470),瞬态平面热源法(参照标准:ISO -2)。
下文将为大家介绍上述两种测试方法以及使用的测试仪器。
一、ASTM D5470薄型导热固态电绝缘材料热传输特性的标准测试方法该方法采用的是通常所说的稳态热流法,其测试原理是将一定厚度的样品置于上下两个平板间,对样品施加一定的热流量和压力,使用热流传感器测量通过样品的热流、测试样品的厚度、热板/ 冷板间的温度梯度,然后得出不同厚度下对应的热阻数据作直线拟合得出样品的导热系数。
这种方法的优点是: ①可以 测试产品的热阻与导热系数; ②特别适合模拟产品在实际工况下的使用状态。
缺点是: ①对产品的厚度有一定要求; ②接触热阻会影响测试结果; ③为了到达稳态,测试所需时间较长。
稳态热板法原理图 傅里叶定律: 热阻:导热系数: 常用的测试设备如下:DRL-II型导热系数测试仪(图) DRL-III型导热系数测试仪(图) LW-9389型界面材料热阻及热传导系数仪(图)二、ISO -2-2008塑料 热传导率和热扩散率的测定 瞬态平面热源法(TPS)是目前研究材料导热性能的方法中最方便、精确的一种,由热线法改进而来。
这种方法采用一个瞬间热平面探头(Hot Disk探头),我们也将其称之为Hot Disk法。
Hot Disk探头由热阻性材料镍制成,包覆有绝缘材料(聚酰亚胺,云母等),探头带自加热功能。
这种方法的原理是,将带有自加热功能的温度探头放置于样品中,测试时在探头上施加一个恒定的加热功率,使其温度上升。
镍的热电阻系数— 温度和电阻的关系呈线性关系,即可通过了解电阻的变化可以知道热量的损失,从而反映样品的导热性能。
然后测量探头本身和与探头相隔一定距离的圆球面上的温度随时间上升的关系,通过数学模型拟合同时得到样品的导热系数和热扩散系数。
图包覆聚酰亚胺的Hot Disk探头 Hot Disk固体样品放置示意图 这种方法的优点是: ①能够同时测量热导率、热扩散率以及单位体积的热容; ②测试范围广(0.005~500W/m· K)、精度高(±3%)、重复性好 (±1%)、测量时间短(单次测量 3~5min)和操作简便; ③可测试的样品种类多(液体、粉末、凝胶、高分子、复合材料等 ); ④不受接触热阻的影响,其测试结果更贴近于材料本身的导热系数。
缺点是此方法适用于测均质材料的导热系数,不适合用于测各向异性材料(如石墨片 )。
典型的测试设备是瑞典的Hot Disk导热测试仪 图Hot Disk导热测试仪导热系数是材料本身的参数,与形状大小无关。
目前已有大量的导热测试方法,但没有任何一种方法能适用于所有产品、所有场合。
产品品特性、测试标准、测试环境等都会对导热系数的结果产生影响。
材料的导热系数不能用不同测试方法得到的数据进行对比。
要得到准确和有参考意义的结果,必须选择合适的测试方法进行测量。
最后附上我们整理的一些测试导热系数的标准方法: 一、稳态法 GB/T3651-2008金属高温导热系数测量方法 GB/T8722-2008石墨材料中温导热系数测定方法 GB/T-2008绝热材料稳态热阻及有关特性的测定——防护热板法 GB/T-2008绝热材料稳态热阻及有关特性的测定——热流计法 GB/T-2008绝热层稳态传热性质的测定——圆管法 GB/T-2008设备及管道绝热层表面热损失现场测定——热流计法 YBT4130-2005耐火材料导热系数试验方法 水流量平板法ASTMC177-10用护热板法仪器测定稳态热流和传热性能的标准测试方法 ASTMC182-1998隔热耐火砖导热系数标准测试方法 ASTMC201-1998耐火材料导热系数标准测试方法 ASTMC202-1998耐火砖导热系数标准测试方法 ASTM C335-05a卧式隔热管稳态传热特性标准测试方法 ASTMC518-04用热流计装置的稳态热传输性能标准测试方法 ASTMC680-08采用计算机程序估算板状、柱状和球状系统表面温度和热量增减的标准操作规范 ASTM C687-07酥松填充式建筑隔热材料热阻测量的标准操作规范 ASTMC1043-06防护热板法设计中采用环形线加热源标准操作规范 ASTMC1044-07在单试样模式中采用保护热板装置或薄加热器装置的标准操作规范 ASTMC1113-2004热线法(铂电阻温度计技术)耐火材料导热系数标准测试方法 ASTMC1114-06用薄加热器装置的稳态热传输性能标准测试方法 ASTMD5470-2012薄型导热固态电绝缘材料热传输特性的标准测试方法 ASTMD6744-01采用保护热流计技术测定阳极碳热导率标准试验方法 ASTM E1225-04采用保护比较式纵向热流技术测定固体热导率标准试验方法 ASTM E1530-06采用防护热流计技术评价材料热阻的标准测试方法 ASTM F433-02垫片类材料热导率评价标准规程二、瞬态法 GJB1201.1-1991固体材料高温热扩散率试验方法 激光脉冲法 GB/T5990-2006耐火材料 导热系数试验方法 热线法 GBT-1998非金属固体材料导热系数测定方法 GBT-2008闪光法测量热扩散系数或导热系数ASTMC714-05热脉冲法测量碳和石墨热扩散率标准试验方法 ASTMC5334-00热探针法确定土壤和软岩石导热系数的的标准测试方法 ASTM D5930-01采用瞬态线热源技术确定塑料导热系数的标准测试方法ISO-2013金属及其他无机涂层-通过激光脉冲法测定热喷涂陶瓷涂层的热扩散率 ISO-DIS 2014金属和其它无机涂层——热障涂层热导率的测定 ISO-FDIS-2004精制陶瓷(先进陶瓷、先进技术陶瓷)——采用激光闪光法测定陶瓷片热扩散率 ISO-2-2008塑料.热传导率和热扩散率的测定.第2部分 瞬态平面热源法 三、准稳态法 ASTME2584-07用热容量热计(插片式)测量材料热导率标准实施规程 原文出处: 中国热管理网 导热系数测试方法简介
稳态法测导热系数的实验的实验误差主要有哪些,要注意什么
稳态法导热系数测试的核心就是保证一维热流,那么测试的主要误差就是一维热流的破坏,主要有以下两个方面:
(1)护热板的护热温度控制不准确。
国内外很少有导热仪在这方面严格按照测试方法标准规定进行实施,即采用温差热电堆来检测护热板和中心量热板之间的温差。
(2)量热板和护热板的温度均匀性。
量热板和护热板的温度均匀性取决于加热板中电阻加热丝的盘绕方式,这方面ASTM有严格的标准可以执行。
导热系数仅针对存在导热的传热形式,当存在其他形式的热传递形式时,如辐射、对流和传质等多种传热形式时的复合传热关系,该性质通常被称为表观导热系数、显性导热系数或有效导热系数。
扩展资料:
不同物质导热系数各不相同;相同物质的导热系数与其的结构、密度、湿度、温度、压力等因素有关。
同一物质的含水率低、温度较低时,导热系数较小。
一般来说,固体的热导率比液体的大,而液体的又要比气体的大。
这种差异很大程度上是由于这两种状态分子间距不同所导致。
现在工程计算上用的系数值都是由专门试验测定出来的。
与受潮带来的影响不同,温度升高会引起分子热运动的加快,促进固体骨架的导热及孔隙内流体的对流传热。
此外,孔壁之间的辐射换热也会因为温度的升高而加强。
若材料含湿,则温度梯度还可能造成重要影响:温度梯度将形成蒸汽压梯度,使水蒸气从高温侧向低温侧迁移。