水流量平板法導熱儀

一、概述

材料的熱導率是研究材料物理性能的一個重要參數指標，在航空、原子能、建筑材料，非金屬材料等工業部門都要求對有關材料的熱導率，進行預測或實際測定。其測試方法分為穩態法和動態測試法，該儀器基于護熱平板法的原理，兼配相關國標要求，并作出了相應的改進，由計算機自動完成測試工作，并對各狀態點進行數字化顯示。亦以可人工完成測試，滿足了材料檢測研究部門對材料導熱系數的高精度測試要求。儀器參考標準：GB/T 10294-2008及 <GB/T 17911.8-2002<<耐火陶瓷纖維制品 導熱系數實驗方法>> 和YB/T 4130-2005<<耐火材料 導熱系數實驗方法(水流量平板法)>>。

二、主要技術參數

 1. 爐溫zui高使用: 室溫---1500℃ .冷板為：-10℃—99℃；

2．測試范圍：        0.01～2W/M.K

3．試樣組數量：      1塊

4．試樣組厚度：      40mm

5. 試樣大小<單件>長*寬: 230*230*40mm

6．測試精度：        ±3％

7．電源電壓：        380V

8.聯接計算機實現全自動測試,數據打印輸出.

9.整機消耗總功率:      不大于20KW

10.軟件操作環境為Windows xp/sp2,offices 2000

三、儀器安裝

1. 擺放固定好設備主機及配套設備，連接好設備主機電源（三相四線），及配套設備電源（如：真空泵電機真空閥、恒溫水槽、計算機等）；

2. 安裝好恒溫水槽及相應進出水管、設備主機進出水管路、設備保護氣氛氬氣管路。

3. 檢查并安裝好設備加熱元件及其線路,檢查并安裝好設備信號采集通訊線路。

4. 確認無誤后開啟各部件電源（真空泵除外）。

5.  

四、溫控表室溫校驗

1．將一支測室溫的水銀溫度計與T1 T2 T3 T4熱電偶放在一起（不能與量熱板接觸），合上爐蓋，打開電源開關，讓儀表通電約30分鐘（注意：電爐不能加熱，恒溫水槽也不能開，讓爐內溫度自然穩定），溫控表的顯示不變化時，分別修改T1 T2 T3 T4溫控表的Scb參數，使溫度顯示值與水銀溫度計相等，電爐溫控表應修改Sc參數使溫度顯示值與水銀溫度計相等。

2．打開爐蓋，在量熱板上放一層保溫棉后，合上爐蓋，恒溫水槽水溫設置與室溫相等，完全打開中心量熱，內護熱流量，打開電源開關，讓儀表通電約30分鐘后，溫控表的顯示不變化時，分別修改中心量熱進水，中心量熱出水，內護熱進水，內護熱出水溫控表的Scb參數，使溫度顯示值與恒溫水溫度相等。

3．以上校驗不定期進行，保證測量精度（出廠前已做首次調整）。

五、實驗步驟

（一）試樣的安裝

1、確認并將電機調速旋鈕旋至zui小位置，旋動電機升降開關至向下位置，調節電機調速旋鈕使樣品室緩慢下降，待樣品室停止下降后，復位電機升降開關、電機調速旋鈕（旋至zui小）；

2、將試樣放入樣品室中心（注：試樣具體放置可參照測試軟件試樣組選擇中所示圖示進行。）試樣放置確認無誤后，旋動電機升降開關至向上位置，調節電機調速旋鈕使樣品室緩慢升起，待樣品室停止上升后，復位電機升降開關、電機調速旋鈕（旋至zui小）；

3、上好并擰緊樣品室緊固螺栓，密封好樣品室；

4、旋動真空泵電源開關，啟動真空泵工作，當爐膛真空度達到實驗所需后，停止真空泵工作；

5、打開保護氣氛管路進氣閥門與氣瓶轉子流量計閥門，向爐膛充入保護氣體氬氣，待爐膛充滿保護氣體后，關閉保護氣氛管路進氣閥門與氣瓶轉子流量計閥門。

（二）水路系統的設置

1. 打開冷卻水閥門。

2. 設置好恒溫槽溫度，開啟恒溫槽攪拌、循環及及制冷開關。

3. 開啟一點回流閥。

4. 調節中心量熱流量和內護熱流量各為50L/h左右。

（三）加熱爐升溫曲線設置

室溫～低于實驗溫度50℃時，加熱速率5～10℃/min，zui后50℃時，加熱速率1～2℃/min，然后長時間在實驗溫度下恒溫。設置好升溫曲程序后，啟動程序開始升溫。（溫控表詳細操作請參閱AI518說明書）

（四）溫度梯度的測量

zui上面和zui下面的兩支熱電偶測出試樣組熱面和冷面的溫度。其余的熱電偶每支均測出試樣相鄰兩層的熱面和冷面的溫度。這些溫度測量值和相應的厚度組合給出：

1. 1個溫度梯度和1個平均溫度 (由1層試樣組成的試樣組)

2. 3個溫度梯度和3個平均溫度（由2層試樣組成的試樣組）

3. 6個溫度梯度和6個平均溫度（由3層試樣組成的試樣組）

測量條件

    當電爐進入恒溫狀態后，試樣組熱面溫度在2h內的變化不大于5℃時，調節內護熱水流量和中心量熱水流量，以保證內護熱的出水溫度和中心量熱的出水溫度基本相同。在30min 間隔內進行3—5次測量，包括測量每層試樣的熱面溫度T₂，冷面溫度T_1，水溫升高值(t₂-t₁)和中心量熱器的水流量m。

如果還要測量其它溫度下的導熱系，請重復以上（四）（五）步。

（五）數據計算

按式（1）計算導熱系數，以w×m^-1×k^-1表示，約至三位小數。

λ=m(t₂-t₁)CL／A(T₂- T₁)……………………………………………(1)

式中:

m----通過中心量熱器的水的平均流量，單位為千克每秒(Kg×s^-1);

t₁----進水溫度，單位為攝氏度（℃）;

t₂----出水溫度，單位為攝氏度（℃）;

T₁----試樣層的冷面溫度，單位為攝氏度（℃）;

T₂----試樣層的相應的熱面溫度，單位為攝氏度（℃）;

L----測量T₁和T₂所用的熱電偶之間的距離，單位為米(M);

A----中心量熱器的有效面積，單位為平方米(M²);

C----在量熱器進、出水平均溫度下水的比熱容，單位為焦爾每千克開爾文(J×kg^-1×k^-1).

對三層試樣組成的試樣組，用式(1)計算每層試樣和他們的厚度組合可得到導熱系數和平均溫度關系：

       λ=f (T_m)……………………………………………………………(2)

       T_m =1/2(T₂+ T₁)………………………………………………………(3)

式中：

T_m—平均溫度，單位為攝氏度（℃）;

表2給出不同溫度下水的比熱容，溫度區間內的比熱容用內插法計算。

                         表 2 水的比熱容

試樣中各點實際溫度下的導熱系數的計算，

六、注意事項

1.不放試樣時，絕不能升溫。

2.單層試樣試驗時，若樣品較薄，絕對禁止進行高溫試驗。

2.電爐升溫過程中，一定要有冷卻水和恒溫槽循環水。爐內溫度降到50℃左右時才能關冷卻水和恒溫槽循環水。

七:軟件安裝操作說明

1、程序的安裝。

1.1 、將安裝光盤放入光驅中，雙擊其中的Setup.exe文件。

1.2、進入導熱系數測試系統的安裝界面，按提示選擇正確的安裝路徑和目錄。

1.3、完成安裝后可以創建應用程序的快捷方式到桌面，可以從開始菜單中選擇應用程序圖標，按住鼠標左鍵不放，直接拖放到桌面即可。

2、應用程序的啟動和登錄

2.1、雙擊桌面上的快捷圖標也可以從開始按扭程序菜單中選擇應用程序圖標，點擊鼠標左鍵即可進入導熱系數測試系統。

2.2、當出現登錄對話框后，輸入正確的用戶名稱和密碼，點擊確定按扭即可進入系統，如果是新用戶*次登錄，可以點擊注冊按扭，注冊新的用戶名稱，以后即可以用注冊后的用戶名登錄到應用程序。

3、實驗步驟

3.1、在進行實驗前，用戶必須完成下列操作，按正確的實驗步驟來進行操作。

3.2、點擊試樣組按扭，彈出選擇試樣組窗體，用戶可以根據自己完成實驗的具體情況來選擇一層試樣、兩層試樣或三層試樣。

3.3、當確定試樣層數目后，必須填寫相應的數據，例如：當用戶選擇三層試樣組時，必須填寫試樣一厚度L1、試樣二厚度L2、試樣三厚度L3、中心量熱器的平均水流量、水的比熱容、和實驗溫度。

   當用戶選擇兩層試樣時不比填寫L3,單層試樣時不比填寫L2和L3。

   其余數據均不許正確填寫(填寫數據時請注意單位),以保證實驗誤差zui小。

3.4、當用戶完成上敘操作后，點擊確定按扭確認輸入，點擊取消按扭放棄。

3.5、回到主界面，點擊實驗按扭開始實驗，彈出開始實驗窗體。

3.6、點擊開始實驗前請確認內、外護熱板裝置，中心量熱器裝置冷卻水都已經打開，如果已打開，將確認復選框選中打勾。然后點擊開始實驗按扭即可做實驗。