玻化微珠保溫砂漿蓄熱系數試驗儀

1. 概述

1.1. 本儀器符合標準JGJ51-2002《輕骨料混凝土技術規程》，JG158-2004《膠粉聚苯顆粒外墻外保溫系統》；GB/T 26000《膨脹玻化微珠保溫隔熱砂漿》。

適用于保溫材料、混凝土材料，塑料，橡膠等材料的熱分析檢測。其特點是：操作簡單、準確度高、試驗速度快（一次試驗15分鐘左右），在一次試驗中可同時測出材料的導熱系數，蓄熱系數，導溫系數和比熱，廣泛應用在高等院校，科研單位，質檢部門和生產廠的材料分析檢測。

1.2. 導熱率K是材料本身的固有性能參數，用于描述材料的導熱能力，又稱為熱導率，單位為W/mK。這個特性跟材料本身的大小、形狀、厚度都是沒有關系的，只是跟材料本身的成分有關系。不同成分的導熱率差異較大，導致由不同成分構成的物料的導熱率差異較大。單粒物料的導熱性能好于堆積物料。1.3. 導熱率（熱導率）是反映材料導熱性能的物理量，它不僅是評價材料的熱學特性的依據，而且是材料在應用時的一個設計依據，在加熱器 、散熱器、傳熱管道設計、房屋設計等工程實踐中都要涉及這個參數。因為材料的熱導率不僅隨溫度、壓力變化，而且材料的雜質含量。結構變化都會明顯影響熱導率的數值，所以在科學實驗和工程技術中對材料的熱導率常用實驗的方法測定。

1.4. 穩態導熱與非穩態導熱

1.4.1. 穩態導熱：導入物體的熱流量等于導出物體的熱流量，物體內部各點溫度不隨時間而變化的導熱過程。例如熱流發、防護熱平板法、熱流計法等。

1.4.2. 非穩態導熱：導入和導出物體的熱流量不相等，物體內任意一點的溫度和熱含量隨時間而變化的導熱過程，也稱為瞬態導熱過程。例如熱線法、熱帶法、閃光法、瞬態平面熱源法、TDJG51-II型非穩態法導熱儀等。

1.5. 導熱系數概念

1.5.1. 導熱系數是指在穩定傳熱條件下，1m厚的材料，兩側表面的溫差為1度（K,°C）,在1秒內，通過1平方米面積傳遞的熱量，用λ表示，單位為w/mk。

1.5.2. 導熱系數與材料的組成結構、密度、含水率、溫度等因素有關。非晶體結構、密度較低的材料，導熱系數較小。材料的含水率、溫度較低時，導熱系數較小。

1.5.3. 通常把導熱系數較低的材料稱為保溫材料(我國國家標準規定，凡平均溫度不高于350℃時導熱系數不大于0.12w/mk的材料稱為保溫材料），而把導熱系數在0.05w/mk以下的材料稱為高效保溫材料。

2. 技術參數

2.1. 應用范圍：用于測定干燥或不同含濕狀況下勻質板狀、膠狀、粉未狀、顆粒狀材料的導熱系數、蓄熱系數、導溫系數和比熱。被測材料導熱系數范圍在0.035～1.7w/m.k，蓄熱系數范圍0.1-30W/m2K。

2.2. 試樣大小：

2.3.   薄試件一塊20×20×（1.5～3）cm

2.4.   厚試件兩塊20×20×（4～10）cm

2.5. 電源220V，50HZ。

2.6. 工作條件：

2.7.        ①環境溫度：10～35℃

2.8.        ②相對濕度：≤80%

2.9. 測量結果的準確度：±3%

2.10. 計算機自動測試、數據打印輸出。

3. 基本原理

3.1. TDJG51-II型導熱系數測定儀是以非穩定導熱原理為基礎，在實驗材料中短時間加熱，使實驗材料的溫度發生變化，根據其變化的特點，通過導熱微分方程的解，便可計算出試驗材料的導熱系數、蓄熱系數、導溫系數、比熱容和熱惰性指標D值。

4. 儀器裝置

4.1. 根據非穩態導熱原理建立的導熱系數試驗裝置是由直流加熱電源、測溫儀表及一個面加熱器和放置在加熱器兩側相同材料的三塊試件及測溫熱電偶組成。儀器裝置共分三部分。

4.2. 試件部份：包括試件，試件臺及夾具。為便于放置熱電偶及加熱器，試件分成三塊、二塊厚、一塊薄，試件之間夾以熱電偶與加熱器，并用夾具固緊（如圖）。

4.3. 加熱系統：采用硅膠加熱器，用3645A型直流電源作為加熱源。

4.4. 溫度測量系統：溫度測量采用直徑為0.1mm的銅一康銅熱電偶。

5. 使用方法

5.1. 對試件的要求

5.1.1. 試件三塊為一組，其中兩塊厚，一塊薄。厚試件和薄試件厚度比應為3：1，通常試件尺寸為：

薄試件一塊200×200×（10~20）mm，放置在中間。

厚試件兩塊200×200×（30~60）mm，放置在上，下位置。

若知材料導溫系數時,薄試件厚度可按下列數值選用：

材料的導溫系數：            薄試件的厚度：

a（m2/h）                    δ（mm）

≤1×10-3                     15～20

≥1×10-3                     20～30 

5.1.2. 一組試件必須為同一配比，其容重差應小于5%

5.1.3. 試件兩表面應平行，且厚度應均勻。薄試件平面度應小于試件厚度的1%。各試件的接觸面應平整且結合緊密

5.1.4. 粉狀材料用圍框的辦法按上述要求處理

5.1.5. 考慮材料的不均勻性，每種材料應取樣3～5組。

5.2. 試件的預處理

5.2.1. 測量干燥條件下蓄熱和導熱系數時，試件應根據材料本身的技術規定在不同溫度條件下進行干燥處理至恒重

5.2.2. 測量不同含濕狀況下的熱特性時，應將干燥試件培養至所需濕度后，放在密閉容器兩天以上，再進行測試，要求一組試件的濕度差小于或等于1%。

5.2.3. 測試前的準備工作

5.2.3.1. 稱三塊試件的重量、測量其尺寸，計算出密度

5.2.3.2. 將試件放在試件臺上，按上圖所示放置樣品、加熱板、和熱電偶。先放置一塊厚試樣，然后放置硅膠加熱板，再放置加熱面熱電偶，再放置一塊薄試樣，再放置測量面熱電偶，再放置一塊厚試樣；然后用夾具將三塊試件夾緊。對于受壓易變形的試件，應采取措施，防止試件變形。注意：熱電偶應放置在試樣中心位置。

5.3. 計算機控制操作

5.3.1. 合上儀器電源開關，打開程序，點擊“測試”，檢查通信是否正常，電壓為36V,電流為3A，功率為108w,加熱面溫度和測量面溫度與溫度儀表一致，然后點擊“停止”，點擊“進入”進入測試界面。

5.3.2. 當試樣上，下溫度穩定后，點擊“溫差調零”。使薄試樣上下表面溫差基本為“0”。

5.3.3. 在軟件右上角，根據經驗值輸入電源輸出電壓值（如果沒有經驗值的，可預先輸入12~20V電壓，測試一次樣品，觀察測量面溫升是否大于1℃，如果測量面溫升低于1℃，則下次測試時必須增加電源輸出電壓直到測量面溫升大于1℃實驗才能成功，不超過36V），輸入試樣容重和厚度。點擊“確認”按鈕。

5.3.4. 點擊“參數設置”，電腦顯示參數設置界面，可設置加熱時間（一般為240~360S）和降溫時間（一般為240~360S），測量面最小溫升為1℃，其他參數可默認，參數設置完成后點擊“隱藏”，注意：參數一旦配置好，不需要經常修改。同一參數條件下測試出來的結果根據可比性。

5.3.5. 點擊“開始測試”。電腦判斷樣品是否穩定，當樣品穩定后自動啟動直流電源加熱，同時開始加熱計時，電腦判斷試樣能否在規定時間達到規定溫升(測量面溫升要1℃)，如不能達到，程序提示“加熱板電壓設置過低，測試已終止，請重新設置”，這時要取出試樣，等待樣品冷卻后，按上述方法重新設置電源電壓進行測試。當到達設定加熱時間后，電腦顯示加熱時間、測量面溫度、加熱面溫升；同時關閉電源輸出，開始降溫計時，到達設定降溫時間后，電腦顯示加熱面過余溫度和降溫時間，同時計算樣品的導熱系數值，比熱值，蓄熱系數值，導溫系數值和熱惰性指標D值。

注意 1：設置的加熱電壓必須保證測量面（即試樣上表面）在加熱時間內溫升大于1℃，同時保證加熱面（即試樣下表面）溫升小于80℃。如果直流電源輸出為36V時仍不能使薄試樣上表面溫升超過1℃時，請減小薄試樣的厚度或增加加熱時間。

5.3.6. 測試完成后，程序自動生成測試報表，進入EXCEL界面，點擊“文件”菜單下面“另存為”可保存到位置即可。

5.4. 儀器系統標定

5.4.1. 如儀器沒標定，要用已知導熱系數值的參考樣進行標定，方法是：將三塊已知導熱系數的參考試樣按上述方法放置好，按上述測試方法進行測試，當顯示結果數據后，點擊“設備標定”，程序左上角顯示標定界面，這時輸入標樣導熱系數值（如是泡沫板,請在標樣參考值后面的文本框中輸入0.027w/mk），再點擊“計算”，“隱藏”即可。當降溫后，再按照剛才設置的電壓測試一次參考樣品，檢查結果是否與導熱系數參考值基本相同。 

5.5. 計算

5.5.1. 試件容重按下式計算：

ρ=g/v    （kg/m3）

式中：g—試件重量（kg）

      v—試件體積（m3）

5.5.2. 試件的重量含水率：

式中： g1—干試件重量（kg）

     g2—濕試件重量（kg）

5.5.3. 材料的導溫系數，導熱系數及比分別按下列幾式計算：

5.5.4. 函數B（y）值：

5.5.5. 導溫系數：

5.5.6. 導熱系數：

5.5.7. 比熱：

5.5.8. 熱阻：

5.5.9. 蓄熱系數：S =SQRT(2*π入ρC1)----(W/m2.k)

5.5.10. 熱惰性指標D值:D=S*R(無單位） 

6. 注意事項

6.1. 熟悉儀器各附件設備的使用說明；

6.2. 當外電源波動較大時，應進行二次穩壓；

6.3. 定期用標樣進行標定，保證測試精度

6.4. 開機時請先打開儀器電源，再啟動程序，關機時請先退出程序再關閉儀器電源

6.5. 軸承部分請涂抹潤滑油

表1  函數B（y）表

B（y）

7. 產品成套一覽表