GBT10295-2008 绝热材料稳态热阻及有关特性的测定 热流计法.docx
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1、ICS 91. 120. 10Q 25中华人民共和国国家标准GB/T 102952008/ISO 8301: 1991(E)代替 GB/T 1029519i绝热材料稳态热阻及有关特性的测定热流计法Thermal insulationDetermination of steady-state thermal resistance andrelated propertiesHeat flow meter apparatus2008-06-30 发布2009-04-01 实施中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局家标准化管理委员会102952008/ISO 8301: 1991(E)I本标准等同采用
2、ISO 8301:1991(E)绝热稳态热阻及有关特性的测定热流计法。 本标准代替GB/T 10295-1988(绝热材料稳态热阻及有关特性的测定热流计法。本标准与GB/T 10295-1988相比主要变化如下:将国际标准中的引言列为本标准的引言;第1章概述中增加了部分术语定义,增加了符号、物理量和单位说明,增加了影响热性能的因 素、取样、精确度和重现性、校验步骤、仪器和试件的限制等内容;规范性引用文件是ISO 8301:1991(E)中所引用的国际标准;删除了原标准“第5章装置的技术要求”中对热流计装置的标准尺寸的建议;修改部分仪器和试验参数,主要有:a)原标准5. 2.5规定“热电偶的直径
3、应小于0. 2 mm”改为“热电偶的直径不大于0. 2 mm”; b)原标准6. 2.1规定“不平度小于30改为“不平度小于25卩m”;c)原标准7. 2. 2建议的调湿环境温度“2931 K”改为“296 K1 K”;按照ISO 8301:1991(E)重新编写了附录;-增加了附录NAO本标准的附录A为规范性附录,附录B、附录C、附录D、附录E和附录NA为资料性附录。 请注意本标准的某些内容有可能涉及专利,本标准的发布机构不应承担识别这些专利的责任。 本标准由中国建筑材料联合会提出。本标准由全国绝热材料标准化技术委员会(SAC/TC 191)归口。本标准负责起草单位:南京玻璃纤维研究设计院。
4、本标准主要起草人:张剑红、戴自祝、曹声甜、曾乃全。本标准所替代标准的历次版本发布情况为:GB/T 1029519GB/T 102952008/ISO 8301: 1991(E).亠I0. 1标准结构概述; 装置与标定; 试验过程。本标准分为三个章节,叙述了使用和设计热流计装置所需要的所有信息:123使用本方法时,如果只是以测试为目的,使用者可能只关注第3章。但为了获得准确的结果,还需 要熟悉其他两章内容。使用者必须对概述的要求有较深刻的认识。第2章直接针对装置的设计者,但 为了制造出好的装置,使用者同样必须熟悉其他章的内容。0.2热传递和测试性能大量测试是对低密度多孔材料进行的。这种情况下材料
5、内部的实际传热包括以下不同方式的复杂 组合:辐射;固相和气相内的传导;对流(在某些操作条件下);Hl以及三者之间的相互作用和传质,尤其是在含湿材料的情况。对于这些材料,通过测量热流量、温 度差及尺寸,利用公式计算得到的试件的传热性质(常误称为导热系数),可能并不是材料自身的固有性 质。根据ISO 9288,该性能应被称作“传递系数,因为它可能取决于测试条件(传递系数在其他地方常 被称为表观导热系数或有效导热系数)。在相同的测试平均温度下,传递系数可能在很大程度上取决于 试件的厚度或温差。辐射传热是传递系数受试件厚度影响的首要因素。因此,不仅试件本身性质会影响试验结果,而且 与试件接触的表面的热
6、辐射特性亦会影响试验结果。因此如果提供了表面的相关信息,热阻就能较好 地描述试件的热性能。当试件中存在有对流的可能性时(如低温下轻质的矿物棉材料),装置的方向、试件的厚度和温差都 可能影响传递系数和热阻。对于这种情况,虽然试验步骤中提供的内容不会提供详细的测试条件,但至 少应详细说明试件的几何形状和边界条件。另外,评估测量结果时,尤其在实际应用测量结果时应有足 够的相关知识。在测量过程中试件含湿量对传热的影响也是一个复杂的因素。因此,干燥试件仅需根据本标准程 序进行试验。对于含湿材料的试验,需要其他注意事项,本标准不包括这些内容。当按本标准方法确定的传热性质用于预测实际使用情况下的特定材料的热
7、品质时,尽管其他因素 如施工工艺会产生影响,但掌握物理原理也是十分重要的。0.3所需背景HI也应具备良好的实验室实践技能。设计者,操作者和数据的使用者对上述各领域知识要求的深度可能不同。设计、尺寸和国家标准世界各地存在着符合各自国家标准的很多不同的热流计装置设计,并且不断研究、发展以提高设备0.4为了得到正确的结果,热流计装置的设计和正确操作,以及试验结果的解释是一项复杂的工作,需 要格外引起注意。建议热流计装置的设计者、操作者、试验结果的使用者应对被评估的材料、制品和系 统内的传热机理应有完整的知识,并有相关的电气和温度测量经验,特别是对弱电信号测量有一定的了 解。和测量技术。因此,要求一种
8、特定设计或尺寸的装置是不切实际的,尤其是当总体要求可能相差很 大时。0.5指南由于发现不同形式的装置得到可比较的结果,本标准给新装置的设计者提供的温度和几何尺寸的 范围都足够大。建议新装置的设计者仔细、全面地阅读附录E中的参考文献。在新装置完工后,建议 釆用一个或几个不同可测热阻范围的参考材料进行试验以检验装置。为了获得正确的结果,本标准仅 对设计和操作热流计装置提岀必要的强制性要求。附录A列出了本标准阐述的装置性能和试验条件 的极限数值。本标准还包含推荐的操作程序和实践知识,以及建议的试件尺寸,这些会提高一般测量水 平,有助于改善实验室间对比和合作测量程序。II绝热材料稳态热阻及有关特性的测
9、定热流计法1概述1.1范围1.1.1本标准规定了使用热流计装置测定板状试件稳态传热性质的方法和传热性质的计算。本方法是根据被测试件与标准试件热阻相比较而得出的一种间接或相对的方法。符合本标准试验方法的报告,试件的热阻应大于0.1 m2 K/W,且厚度满足1. 7. 2的要求。1.1.2如果试件满足1.8.1的要求,结果应表述成试件的热导率和热阻。1. 1. 3如果试件满足1. 8. 2的要求,结果应表述成试件的平均导热系数。1. 1.4如果试件满足1. 8. 3的要求,结果可表述成材料的导热系数或表观导热系数。1.2规范性引用文件下列标准包含条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的
10、引用文件,其随后所有 的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究 是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准。ISO 7345:1987ISO 8302:1991ISO 9229J991ISO 9251:1987ISO 9288:1989ISO 9346:19871.3术语和定义ISO 7345或ISO 9251确立的以及下列术语和定义适用于本标准:绝热物理量和定义绝热稳态热阻及有关特性的测定防护热板法 绝热材料、产品和体系一一词汇绝热一一传热条件和材料性能词汇绝热辐射传热物理量和定义绝热传质物理量和定义热流量
11、热流密度W/m2热阻八m2 . K/W热导率W/(n? K)导热系数”W/(m K)热阻系数m K/W孔隙率局部孔隙率1)某些情况下,可能需要考虑温差被热流量除,没有特殊的符号来表示此物理量,有时也被称为阻值。2)在大多数情况下,热流和温度梯度grad T的方向不同(义不是由单一常数人确定,而是由常数短阵确 定);此外,试件内部位置变化、温度变化以及时间变化都会引起导热系数的变化。多孔体 porous medium 均质体 homogeneous mediumGB/T 102952008/ISO 8301:1991(E)均质多孔体 homogeneous porous medium 非均质体
12、heterogeneous medium 各向同性体 isotropic medium 各向异性体 anisotropic medium 稳定体 stable medium1.3.1热均质体 thermally homogeneous medium导热系数00不是物体内部位置的函数,但可以是方向、时间和温度的函数。1.3.2热的各向同性体 thermally isotropic medium导热系数。不是方向的函数,但可以是物体内部位置、时间和温度的函数,每一点的顼由单一的 值确定。1.3.3热稳定体 thermally stable medium导热系数久或以不是时间的函数,但可以是物体内的
13、坐标、温度和方向的函数。1.3.4试件的平均导热系数 mean thermal conductivity of a specimen由热均质和各向同性(或具有垂直于表面的对称轴的各向异性)的、在测量的精度和测量时间内是II热稳定的、且导热系数人或顼为常数(或与温度成线性函数关系)的材料制成由两个平行的等温表面和 与表面垂直的边缘形成的板状物体,在边缘绝热的边界条件下,在稳定状态下确定的传热性质。1.3.5试件的传递系數 transfer factor of a specimen传递系数7=苦=矣,单位为W/(m K)。它取决于试验条件,表征试件与传导和辐射复合传热 的关系。也常被称为试件的测量
14、等效、表观或有效导热系数。1.3.6材料的表观导热系数 thermal transmissivity of a material表观导热系数1 =柴,单位为W/(mK)。这里次/&?与厚度d无关。它与试验条件无关,表 征绝热材料与传导和辐射复合传热的关系。表观导热系数可看作是在传导和辐射复合传热情况下,传 递系数在厚试件中达到的极限值,也常被称为材料的等效或有效导热系数。1.3.7稳态传热性质 steady-state heat transfer property与下列性能之一有关的通用术语:热阻、传递系数、导热系数、热阻系数、表观导热系数、热导率和平 均导热系数。1.3.8室温 room t
15、emperature通用术语,指人在该环境的温度下感到舒适的测量平均试验温度。1.3.9环境温度 ambient temperature通用术语,指试件边缘或整个装置周边的温度。对于封闭装置为箱内温度,不封闭的装置则为实验 室温度。2GB/T 102952008/ISO 8301: 1991(E)L3. 10操作者 operator指负责热流计装置试验操作并且出具结果报告的人。1.3. 11数据使用者data user应用和解释测量结果以判定材料或系统性能的人。1.3.12设计者 designer为满足装置在指定试验条件下要求的预定性能,研究装置的构造细节和为验证装置的预期准确度 而确定试验程
16、序的人。1.4符号和单位(见表1)3物理量在选定的等温面上测量面积或计量区域面积A比热容J/(kg K)被测试件垂直于等温面的厚度m双试件装置中每一块试件的厚度m双试件的平均厚度指定试件5】$5的厚度m测试中冷热板间允许的最大距离以m热流计输出mV热流计的标定系数W/(mV m2)热流计的边长m热流计计量区域的边长TH状态调节后相对质量变化干燥后状态调节产生的相对质量变化md干燥后相对质量变化试验后试件的相对质量变化来样时试件质量M】干燥后的试件质量状态调节后的试件质量M3试验后的试件质量试验前,试件经干燥或状态调节后的质量m5热流密度W/m2q双试件装置中通过每一个试件的热流密度q双热阻系数
17、r双试件装置中的平均热阻系数热阻R标准试件的热阻m2 - K/WW/m2符 号m, K/Wm K/Wm2 K/W单 位CiLGB/T 102952008/ISO 8301: 1991(E)4未知试件的热阻丁皿=(丁】+ 丁2)/2d3T=(广一F)/2Aeq5m心)ACT)AtPd状态调节后的密度试件密度与比热容乘积孔隙率局部孔隙率表1(续)物理量双试件装置中的总热阻一套厚度不同的试件试件的传递系数平均温度双试件装置中试件的热板温度双试件装置中试件的冷板温度j ii双试件装置中试件()的平均温度双试件装置中试件()的平均温度nr K/W K/WW /(体积m3厚度的增量双试件装置中试件()和试
18、件(”)的平均厚度差试件()和试件(“)在L温度下导热系数的差值试件()和试件()在平均温度M时温度的差值W/(m K)试件()和试件(”)冷热板温差的差值in热阻的增量温差III双试件装置中试件()和试件(”)各自的冷热板温差热流计的灵敏度系数热流量未知试件的热流量标准样或参考样的热流量导热系数双试件装置中试件()和试件()的导热系数人(T)对温度的一阶导数HT)对温度的二阶导数A%双试件装置中的平均导热系数MfmV/(W m2)W/(m K)W/(m K)W/(m- K2)W/(m K3)W/(m K)试件平均导热系数或在平均温度Tm的导热系数W/(m K)防护热板法中试件()和试件(”)
19、的平均导热系数材料的表观导热系数热导率被测干燥材料密度户:双试件装置中第一块和第二块试件的标记W/(m K)W/(m K)W/(m2 - K)kg/mkg/mJ/(GB/T 102952008/ISO 8301: 1991 (E)1.5意义1.5.1影响传热性质的因素试件的传热性质可能会,由于材料或样品成分的改变而改变;受含湿量和其他因素影响;随时间而改变;tn随平均温度而改变;取决于以前的热经历。因此必须认识到,在特定应用下选用代表材料传热性质的典型数值时,应考虑以上影响因素。不应 未作任何变化而应用到所有使用情况。例如,使用本试验方法得到的是经干燥处理试件的热性能,然而实际使用时可能是不现
20、实的。更基 本的是材料的传热性质与许多因素如平均温度和温度差有关。这些关系应在典型使用条件下,测量或 者试验。1.5.2取样确定材料的传热性质需要有足够的信息。只有样品能代表材料,且试件又能代表样品时,才能用单 次测量来确定材料的传热性质。选择样品的步骤一般应该在材料规范中规定。试件的选择也可在材料规范中做部分规定。由于取样超出本方法范围,所以当材料规范没有涉及到该问题时,应参考适合的文件。1.5.3准确度和重复性评价本方法的准确度是十分复杂的,因为它不仅与装置的设计、相关仪表有关,还与被测试件的类 型有关。准确度和标定是参考材料的函数。n.1.5.3. 1保持在装置中的试件,不改变测试条件,
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