[发明专利]防护热板法测量导热系数的仪器及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种测量导热系数的仪器及方法，尤其涉及一种防护热板法测量导热系数的仪器及方法。

背景技术

导热系数是保温材料热物理性能之一，是鉴别材料保温性能好坏的重要指标。近几年来，国家对建筑节能越来越重视。而精确地测量保温材料导热系数对正确使用建筑保温材料及节约建筑物的使用能耗起着关键作用。因此，准确测定该参数显得尤为重要。

测定建筑材料导热系数的方法可分为两大类：稳态法和非稳态法。两类方法的各种形式都各有特点和适用条件，不同材料根据自身的特性和使用条件，可选用不同的方法测定。根据稳态导热原理建立起来的方法，在国内外已很成熟。80年代末，我国已参照国际标准制定了一系列国家标准。防护热板法导热系数测定仪也正式投入生产。然而，现今国内生产的仪器不能达到国家标准所提出的指标及测量范围。而进口一台防护热板法导热系数测定仪价格又过于昂贵。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种防护热板法测量导热系数的仪器及方法，可以用简单的结构和方法高精度的测定导热系数。

为解决上述技术问题，本发明的防护热板法导热系数测定仪的主要部件为：主体部分、冷源测控系统、热源测控系统、智能测量仪、计算机传输、半导体制冷电源及稳压电源。主体部分由热板、冷板、试件压紧系统组成，热板由背护热板、主加热板、护加热板组成，主热板由主加热器和金属均热板组成，护加热板由护加热器和金属均热板组成，冷板是由铝板、半导体制冷器、冷却水系统组成；提供背护热板的热源及冷板的冷源，是由二套结构相同的精密恒温水槽组成，恒温水槽由制冷回路、水槽、水泵、搅拌系统、加热控温系统、水温显示器等组成；半导体制冷电源独立于主体部分、冷源测控系统和热源测控系统之外。

作为上述防护热板法导热系数测定仪的一种优选，所述冷却水系统包含了一套恒温水槽，由恒温水槽提供稳定的冷却水流，当测试需要冷板温度设定在5℃以上时，直接通过恒温水槽温度的调节实现对冷板的温度控制；当测试需要冷板温度设定在5℃以下时，用半导体制冷器来控制冷板温度，此时恒温水槽起到对半导体制冷器冷却作用。

作为所述导热系数测定仪的其他优选方式，待测试样制作成300mm×300mm，厚度大于15mm，小于50mm，试样热阻≥0.1m²·k/w；热板、冷板尺寸为300mm×300mm；背护热板采用40mm厚的铝板加工制成，背护热板由精密恒温水槽提供稳定热源，温度稳定度优于±0.005℃，恒温水进出采用螺旋形逆向流动的液体槽板；金属均热板采用黄铜板制作并进行涂黑处理，其辐射率大于0.8；主、护均热板的平整度为0.04mm，不平整度小于0.025％；主、护加热器采用0.1mm厚的鏮铜箔腐蚀而成，采用半固化板绝缘；冷板板面进行氧化处理，板面的平整度为0.04mm，不平整度小于0.025％；冷、热板温度测量采用8个P_t1000铂电阻传感器，热板6个，冷板2个，除了选择高端P_t1000铂电阻传感器之外，还把备选的P_t1000铂电阻用高精度的恒温油槽严格筛选，其中油槽的温度分辨率达到0.0001度。

本发明的导热系数测定方法包括以下步骤：

测量试样厚度，完成试样安装后，首先，开启交流稳压电源，由于交流稳压电源的输出有延迟时间，务必等稳压器的输出表头指向220V，才能开启主机右侧的总电源开关，此时冷、热源测控系统的表头通电工作。它们显示的温度，分别为二水槽内的水温，接着开启智能测量仪及二水泵的电源。视冷、热板的设定温度的高低，决定二路制冷回路电源的开启，如设定点温度高于环境温度5℃以上，不用开；反之则打开；接着将试样的厚度d输入智能测量仪。仪器自动进入测量状态，自动升、降温过程，并自动控温，跟踪控温。观察背护热板达到控温点后，在无制冷的状况下，控温稳定度应优于±0.002℃以内；在有制冷的状况下，稳定度应优于±0.005℃以内。当冷、背护热板温度趋于稳定，再观察主加热板和护热板温度与背护热板温度的跟踪情况。如三板的温差小于±0.002℃，导热系数一小时内上、下波动小于±1％，实验可结束，打印实验结果。