水流量平板法導(dǎo)熱儀

、概述

材料的熱導(dǎo)率是研究材料物理性能的個重要參數(shù)指標(biāo)，在航空、原子能、建筑材料，非金屬材料等工業(yè)部門都要求對有關(guān)材料的熱導(dǎo)率，進(jìn)行預(yù)測或?qū)嶋H測定。其測試方法分為穩(wěn)態(tài)法和動態(tài)測試法，該儀器基于護(hù)熱平板法的原理，兼配相關(guān)國標(biāo)要求，并作出了相應(yīng)的改進(jìn)，由計算機自動完成測試工作，并對各狀態(tài)點進(jìn)行數(shù)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(dǎo)熱系數(shù)的高精度測試要求。儀器參考標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 10294-2008及 <GB/T 17911.8-2002<<耐火陶瓷纖維制品 導(dǎo)熱系數(shù)實驗方法>> 和YB/T 4130-2005<<耐火材料 導(dǎo)熱系數(shù)實驗方法(水流量平板法)>>。

二、主要技術(shù)參數(shù)

 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(shù)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(lián)接計算機實現(xiàn)全自動測試,數(shù)據(jù)打印輸出.

9.整機消耗總功率:      不大于20KW

10.軟件操作環(huán)境為Windows xp/sp2,offices 2000

三、儀器安裝

1. 擺放固定好設(shè)備主機及配套設(shè)備，連接好設(shè)備主機電源（三相四線），及配套設(shè)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(yīng)進(jìn)出水管、設(shè)備主機進(jìn)出水管路、設(shè)備保護(hù)氣氛氬氣管路。
3. 檢查并安裝好設(shè)備加熱元件及其線路,檢查并安裝好設(shè)備信號采集通訊線路。
4. 確認(rèn)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．將支測室溫的水銀溫度計與T1 T2 T3 T4熱電偶放在起（不能與量熱板接觸），合上爐蓋，打開電源開關(guān)，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(nèi)溫度自然穩(wěn)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(shù)，使溫度顯示值與水銀溫度計相等，電爐溫控表應(yīng)修改Sc參數(shù)使溫度顯示值與水銀溫度計相等。

2．打開爐蓋，在量熱板上放層保溫棉后，合上爐蓋，恒溫水槽水溫設(shè)置與室溫相等，*打開中心量熱，內(nèi)護(hù)熱流量，打開電源開關(guān)，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(jìn)水，中心量熱出水，內(nèi)護(hù)熱進(jìn)水，內(nèi)護(hù)熱出水溫控表的Scb參數(shù)，使溫度顯示值與恒溫水溫度相等。

3．以上校驗不定期進(jìn)行，保證測量精度（出廠前已做調(diào)整）。

五、實驗步驟

（）試樣的安裝

1、確認(rèn)并將電機調(diào)速旋鈕旋zui小位置，旋動電機升降開關(guān)向下位置，調(diào)節(jié)電機調(diào)速旋鈕使樣品室緩慢下降，待樣品室停止下降后，復(fù)位電機升降開關(guān)、電機調(diào)速旋鈕（旋zui?。?；

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(jìn)行。）試樣放置確認(rèn)無誤后，旋動電機升降開關(guān)向上位置，調(diào)節(jié)電機調(diào)速旋鈕使樣品室緩慢升起，待樣品室停止上升后，復(fù)位電機升降開關(guān)、電機調(diào)速旋鈕（旋zui?。?；

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(guān)，啟動真空泵工作，當(dāng)爐膛真空度達(dá)到實驗所需后，停止真空泵工作；

5、打開保護(hù)氣氛管路進(jìn)氣閥門與氣瓶轉(zhuǎn)子流量計閥門，向爐膛充入保護(hù)氣體氬氣，待爐膛充滿保護(hù)氣體后，關(guān)閉保護(hù)氣氛管路進(jìn)氣閥門與氣瓶轉(zhuǎn)子流量計閥門。

（二）水路系統(tǒng)的設(shè)置

1. 打開冷卻水閥門。
2. 設(shè)置好恒溫槽溫度，開啟恒溫槽攪拌、循環(huán)及及制冷開關(guān)。
3. 開啟點回流閥。
4. 調(diào)節(jié)中心量熱流量和內(nèi)護(hù)熱流量各為50L/h左右。

（三）加熱爐升溫曲線設(shè)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(shè)置好升溫曲程序后，啟動程序開始升溫。（溫控表詳細(xì)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(yīng)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(dāng)電爐進(jìn)入恒溫狀態(tài)后，試樣組熱面溫度在2h內(nèi)的變化不大于5℃時，調(diào)節(jié)內(nèi)護(hù)熱水流量和中心量熱水流量，以保證內(nèi)護(hù)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(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(dǎo)熱系，請重復(fù)以上（四）（五）步。

（五）數(shù)據(jù)計算

按式（1）計算導(dǎo)熱系數(shù)，以w×m^-1×k^-1表示，約三位小數(shù)。

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(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(jìn)、出水平均溫度下水的比熱容，單位為焦?fàn)柮壳Э碎_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(dǎo)熱系數(shù)和平均溫度關(guān)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(qū)間內(nèi)的比熱容用內(nèi)插法計算。

                         表 2 水的比熱容

試樣中各點實際溫度下的導(dǎo)熱系數(shù)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，禁止進(jìn)行高溫試驗。

2.電爐升溫過程中，定要有冷卻水和恒溫槽循環(huán)水。爐內(nèi)溫度降到50℃左右時才能關(guān)冷卻水和恒溫槽循環(huán)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(qū)中，雙擊其中的Setup.exe文件。

1.2、進(jìn)入導(dǎo)熱系數(shù)測試系統(tǒng)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(chuàng)建應(yīng)用程序的快捷方式到桌面，可以從開始菜單中選擇應(yīng)用程序圖標(biāo)，按住鼠標(biāo)左鍵不放，直接拖放到桌面即可。

2、應(yīng)用程序的啟動和登錄

2.1、雙擊桌面上的快捷圖標(biāo)也可以從開始按扭程序菜單中選擇應(yīng)用程序圖標(biāo)，點擊鼠標(biāo)左鍵即可進(jìn)入導(dǎo)熱系數(shù)測試系統(tǒng)。

2.2、當(dāng)出現(xiàn)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(jìn)入系統(tǒng)，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(yīng)用程序。

3、實驗步驟

3.1、在進(jìn)行實驗前，用戶必須完成下列操作，按正確的實驗步驟來進(jìn)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(jù)自己完成實驗的具體情況來選擇層試樣、兩層試樣或三層試樣。

3.3、當(dāng)確定試樣層數(shù)目后，必須填寫相應(yīng)的數(shù)據(jù)，例如：當(dāng)用戶選擇三層試樣組時，必須填寫試樣厚度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(dāng)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(shù)據(jù)均不許正確填寫(填寫數(shù)據(jù)時請注意單位),以保證實驗誤差zui小。

3.4、當(dāng)用戶完成上敘操作后，點擊確定按扭確認(rèn)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(rèn)內(nèi)、外護(hù)熱板裝置，中心量熱器裝置冷卻水都已經(jīng)打開，如果已打開，將確認(rèn)復(fù)選框選中打勾。然后點擊開始實驗按扭即可做實驗。

3.7、整個實驗過程中，用戶無需干擾，由計算機自動完成導(dǎo)熱系數(shù)的計算，并顯示在下行文本框中。用戶也可以通過點擊暫停實驗、繼續(xù)實驗來控制整個實驗的暫停與繼續(xù)，也可以點擊停止實驗按扭提前結(jié)束實驗。系統(tǒng)詢問是否提前結(jié)束實驗，點擊確定即可。結(jié)束實驗時必須手動調(diào)節(jié)中心量熱器與內(nèi)保護(hù)裝置的出水溫度基本相同，溫差小于正負(fù)0.5攝氏度。

3.8、實驗完成后，用戶可以點擊保存數(shù)據(jù)按扭保存實驗用數(shù)據(jù)，填寫正確的實驗清單，以備打印和將來查詢資料用。

4、系統(tǒng)特征

4.1、導(dǎo)熱測試系統(tǒng)可以幫助用戶正確的完成材料導(dǎo)熱系數(shù)的測試。在實驗過程中，無須用戶過多的干擾，只要用戶填寫相應(yīng)的實驗數(shù)據(jù)，即可自動由計算機完成實驗的整個過程。zui后將結(jié)果顯示在屏幕上。

4.2、除了能夠幫助用戶正確的完成實驗外，導(dǎo)熱測試系統(tǒng)還提供下列功能：實驗用資料查詢(查詢以前用戶做過的實驗資料)，導(dǎo)熱系數(shù)查詢(查詢用戶以前實驗得到的材料的導(dǎo)熱系數(shù)),報表打印輸出(當(dāng)用戶完成實驗并填寫實驗清單后可打印輸出實驗結(jié)果),幫助功能(提供簡單的實時幫助),儀表參數(shù)和程序段設(shè)定功能(用于設(shè)定儀表的個項參數(shù)和實驗的程序段)

軟件升級后以新版說明為準(zhǔn),詳細(xì)參考軟件幫助文件.未熟悉儀器操作切忌隨便修改儀器參數(shù),用于測試數(shù)據(jù),應(yīng)專人操作.