耐火纖維制品導(dǎo)熱系數(shù)的測定

　　耐火纖維制品導(dǎo)熱系數(shù)的測定

　　1 耐火纖維制品導(dǎo)熱系數(shù)測量原理

　　測量平板試樣的導(dǎo)熱系數(shù)，應(yīng)滿足以下條件：

　　試樣的一個(gè)面均勻受熱；

　　盡可能減少側(cè)面熱流；

　　平板試樣傳導(dǎo)的熱量垂直于平板表面。

　　2 耐火纖維制品導(dǎo)熱系數(shù)測量設(shè)備

　　2.1 量熱器

　　2.1.1 尺寸

　　內(nèi)保護(hù)裝置和中心裝置量熱器組合的尺寸應(yīng)至少為230mm×230mm，其中，中心量熱器尺寸為76mm×76mm。加熱室剖面見圖2.

　　2.1.2 水循環(huán)系統(tǒng)

　　中心量熱器和內(nèi)保護(hù)裝置分別裝有一個(gè)進(jìn)水口和一個(gè)出水口。進(jìn)水口和出水口的定位應(yīng)避免中心量熱器和內(nèi)保護(hù)裝置之間的熱傳導(dǎo)。進(jìn)水溫度應(yīng)在室溫+3℃～-1℃之內(nèi)。進(jìn)水的溫度變化不應(yīng)超過0.5℃/h。進(jìn)水的壓力應(yīng)恒定，水壓變化不超過1%。

　　2.1.3 水溫的測量裝置

　　應(yīng)能測量進(jìn)出水之間的溫差，精確至0.05℃。

　　2.2 電加熱爐

　　應(yīng)保證在每個(gè)試樣整個(gè)表面上方溫度分布均勻。溫度控制裝置應(yīng)能使溫度恒定，波動(dòng)范圍不超過±10℃。

　　加熱速率應(yīng)符合表2的規(guī)定。

　　3 耐火纖維制品導(dǎo)熱系數(shù)測量試樣制備

　　3.1 按第4章的規(guī)定制備試樣。

　　3.2 按GB/T 17911-2018,6.3.2 的規(guī)定干燥試樣。

　　4 耐火纖維制品導(dǎo)熱系數(shù)測量試驗(yàn)步驟

　　4.1 試樣的安裝

　　針對每層試樣用隔熱磚制備4個(gè)直徑為17mm±0.5mm的支柱，其高度為試樣厚度的9/10～1。在每層試樣4個(gè)角各打直徑與支柱相同的孔，將支柱裝入孔中。每層試樣上孔的位置均應(yīng)相同。

　　將第1支熱電偶裝在中心量熱器的中心，然后安裝第1層試樣，并用一塊長、寬尺寸與試樣相同的木板或其他工具將其壓至支柱頂，使試樣與量熱器緊密接觸。取出木板，將第2支熱電偶裝在第1層試樣上面中心，第1支熱電偶的正上方，以此類推，安裝第2層試樣和第3支熱電偶，直至所需層數(shù)。用一塊長、寬尺寸與試樣相同的碳化硅板壓在最后一層試樣和熱電偶之上，在整個(gè)試驗(yàn)期間碳化硅板與該層試樣及其上面的熱電偶保持接觸。

　　如果試樣僅有一層或兩層，熱電偶應(yīng)插入試樣中，且盡可能安插5支。

　　4.2 溫度梯度的測量

　　最上面和最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溫度。這些溫度測量值和相應(yīng)的厚度組合給出：

　　a）10個(gè)溫度梯度和10個(gè)平均溫度（由4層試樣組成的試樣組，5支熱電偶）；

　　b）6個(gè)溫度梯度和6個(gè)平均溫度（由3層試樣組成的試樣組，4支熱電偶）。

　　4.3 測量條件

　　試樣組的熱面應(yīng)加熱到制品使用的極限溫度，而對高溫制品，則應(yīng)加熱到所有設(shè)備的操作極限溫度，至少24h。然后在該溫度下，要保持加熱元件的溫度是熱面溫度在2h內(nèi)的變化不大于5℃，同時(shí)用量熱器測量的熱流變化不大于2%。保持中心量熱器的水流量在120ml/min，水流量應(yīng)恒定，其變化不大于1%。

　　調(diào)節(jié)內(nèi)保護(hù)裝置的水流量，以保證該裝置和中心量熱器的出水溫度基本相同。在30min間隔內(nèi)進(jìn)行3～5次測量，包括測量每層試樣的熱面溫度T₂、冷面溫度T₁及水溫升高值（t₂-t₁）和中心量熱器的水流量m。

　　5 耐火纖維制品導(dǎo)熱系數(shù)測量結(jié)果測量

　　按式（4）計(jì)算導(dǎo)熱系數(shù)λ，數(shù)值以W.m^-1表示，結(jié)果按GB/T 8170修約至3位小數(shù)。

　　λ={m（t₂-t₁）CL}/{A（T₂-T₁）}...........（4）

　　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(jìn)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(yīng)的熱面溫度，單位為攝氏度（℃）；

　　L——測量T1和T2所用熱電偶之間的距離，單位為米（m）；

　　A——中心量熱器的有效面積，單位為平方米（㎡）；

　　C——在量熱器進(jìn)出水平均溫度下水的比熱容，單位為焦耳每千克開爾文（J.kg^-1.k^-1）。

　　對3層試樣組成的試樣組，將式（4）應(yīng)用于每層試樣和他們的厚度組合可得到導(dǎo)熱系數(shù)和平均溫度關(guān)系圖上的6個(gè)點(diǎn)：

　　λ=f（Tm）              ............（5）

　　Tm=（T₂+T₁）/2           ............（6）

　　式中：

　　Tm——平均溫度，單位為攝氏度（℃）。

　　表3給出不同溫度下水的比熱容。溫度區(qū)間內(nèi)的比熱容用內(nèi)插法計(jì)算。

　　表 水的比熱容

　　試樣中各點(diǎn)實(shí)際溫度下的導(dǎo)熱系數(shù)的計(jì)算，參見附錄C。

　　6 本項(xiàng)目試驗(yàn)報(bào)告

　　按GB/T 17911-2018第12章的要求報(bào)告試樣的體積密度，圖上每個(gè)點(diǎn)的冷、熱面溫度，平均溫度對應(yīng)的導(dǎo)熱系數(shù)值。

本文是濟(jì)南火龍熱陶瓷有限責(zé)任公司編輯摘自GB/T 17911-2018，本文詳述了耐火纖維制品導(dǎo)熱系數(shù)的測定，從耐火纖維制品導(dǎo)熱系數(shù)測量原理、所用設(shè)備、試樣制備、試驗(yàn)步驟到耐火纖維制品導(dǎo)熱系數(shù)的計(jì)算以及報(bào)告的編寫。濟(jì)南火龍熱陶瓷有限責(zé)任公司12年專注耐火纖維制品的研發(fā)、生產(chǎn)與拓展應(yīng)用，主營產(chǎn)品有玻璃纖維針刺氈、陶瓷纖維毯、板、氈、紙、模塊、布帶繩等制品。

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