GB10296-88絕熱層穩(wěn)態(tài)熱傳遞特性的測定圓管法.pdf

七、 建筑用保溫隔熱材料6 4 5附加說明:本標準由國家建筑材料工業(yè)局提出。本標準由河南建筑材料研究設(shè)計院負責(zé)起草。本標準主要起草人曹聲韶, 陳愛珠。1 0 . 絕熱層穩(wěn)態(tài)熱傳遞特性的測定圓管法 G B 1 0 2 9 6 -8 8 本標準參照采用國際標準I S O / D I S 8 4 9 7 -1 9 8 6 熱絕緣 穩(wěn)態(tài)熱傳遞特性的測定管絕熱層裝置 。1 主題內(nèi)容與適用范圍 本標準規(guī)定了圓管法測定絕熱層穩(wěn)態(tài)熱傳遞特性的適用范圍、 術(shù)語及測定裝置、 試樣、步驟和結(jié)果計算。 本標準適用于通常高于周圍環(huán)境溫度的圓管絕熱層( 包括縱、 橫接縫、 防潮層及覆皮等)穩(wěn)態(tài)熱傳遞特性的測定。2 引用標準G B 4 1 3 2 絕熱材料名詞術(shù)語G B 1 0 2 9 4 絕熱材料穩(wěn)態(tài)熱阻及有關(guān)特性的 測定 防護熱板法3 術(shù)語、 定義與符號3 . 1 本標準下列術(shù)語定義引自G B 4 1 3 2 03 . 1 . 1 熱流量 Q( W) o3 . 1 . 2 線熱流密度q L ( W/ m ) o3 . 1 . 3 熱流密 度q ( W/ m 2 ) o3 . 2 本標準中有關(guān)符號規(guī)定如下:3 . 2 . 1 計量段長度( 軸線方向) L ( m ) o3 . 2 . 2 指定面的面積A( m 2 ) o3 . 2 . 3 管子表面溫度 T o ( K ) o3 . 2 . 4 絕熱層外表面溫度 T 2 ( K ) e3 . 2 . 5 圓管的外徑d o ( m ) o3 . 2 . 6 圓 形絕熱層的 外徑d 2 ( m ) o3 . 3 本標準中其他術(shù)語的定義規(guī)定如下:3 . 3 . 1 線傳熱率 T r L W/ ( m- K ) 在穩(wěn)態(tài)條件下， 線熱流密度除以 管子表面和環(huán)境氣體的溫度差。TrL = 丁 qLT rL = T o - T a一 撰。( 1 )式中 T 環(huán)境氣體溫度( K ) o3 . 3 . 2 線熱阻R L ( m- K / W)6 4 6第一部分主要建筑材料的檢測方法標準在穩(wěn)態(tài)條件下， 管子表面和絕熱層外表面之間的溫度差除以線熱流密度。RL_T 一T 2 4L( 2 )3 . 3 . 3 線熱導(dǎo)率 C L L W/ ( m K) J 從管表面到絕熱層外表面的線熱阻的倒數(shù)。 C L表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h 2 W/ ( m 2 K ) l Q/ L丁 。 一T 2( 3 )3. 3. 4 穩(wěn)態(tài)條件下， 絕熱層外表面的熱流密度除以外表面和環(huán)境氣體之間的溫差。圓管狀絕熱層的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為: h 2 = crd 2 L ( T 2 - T . )表觀導(dǎo) 熱系 數(shù), W/ ( m K ) ( 4 )3. 3. 5在穩(wěn)態(tài)條件下， 對于圓管狀絕熱層， 本標準定義其表觀導(dǎo)熱系數(shù)( 以下簡稱“ 導(dǎo)熱系數(shù)” 腸_式中 A , 圓 管 絕 熱 層導(dǎo) 熱系 數(shù); I 二自 然對數(shù)。3 . 3 . 6 熱阻系數(shù)r ( m K / W)Ql n ( d 2 / d n )2 n L ( T 一T 2 )( 5 )一1x p( 6 )3 . 3 . 7 面熱阻R( 郝 K / W)在穩(wěn)態(tài)條件下， 管表面和絕熱層外表面之間的溫度差除以熱流密度。R =T o 一T 2Q乙 A( 7 )式中 A 指定表面( 通常是測試管表面， 有時是絕熱層外表面或選定的其他表面) 的面積。3 . 3 . 8 面熱導(dǎo)率C W/ ( 澎 K ) c = 1 找( 8 )4 方法提要 本標準規(guī)定采用圓管防護端頭型測定裝置( 如圖1 ) 。在計量段兩端頭處， 依靠用隔縫分開個別加熱的防護段使其軸向熱流減到最小。其他類型的測定裝置如經(jīng)證明其測定結(jié)果與本標準規(guī)定裝置測得的結(jié)果的偏差在標準允許的范圍之內(nèi)， 可以使用; 偏差超過本標準允許范圍時， 以本標準規(guī)定為準。但附有高軸向熱導(dǎo)元件( 如金屬外殼) 的 試件， 必須用本標準規(guī)定的防護端頭型裝置測定。 測定裝置由被分段加熱的測定管和控制、 測量測定管各段溫度、 試件外表面溫度、 環(huán)境氣體溫度及耗于計量段加熱功率的儀器等組成。七、 建筑用保溫隔熱材料6 4 7A- A匕A 圖 1 防護端頭型裝置圖1 -測定管右防護段; 2 -測定管計量段; 3 -測定管左防護段; 4 一加熱管左防護段; 5 一跨過加熱管隔縫的控制熱偶: 6 -防護端測量熱偶; 7 一跨過測定管隔縫的控制熱偶; 8 -側(cè)定管 計量段測量熱偶之一 本標準允許測定管在試件或測定管材料的最高使用溫度下運行。測定溫度的下限受試件外表溫度和為達到特定的測量精度所需溫差的約束。通常測定裝置是在1 5 - 3 5 仔細控制的靜止空氣中 運行， 但可伸延到其他環(huán)境溫度、 流速和其他氣體中。 試件外表溫度可以靠加熱或冷卻的 外殼、 或者使用一層附加絕熱層來達到某一溫度水平。 按測定要求， 試樣制備和鋪設(shè)情況不同， 可得到兩種顯著不同的 結(jié)果: a . 實際使用性能: 以 原試樣為試件， 按保溫施工方式鋪設(shè)在測試管上， 其結(jié)果代表試樣實際使用性能。 b . 材料特性: 將試樣選擇和修飾成每一塊能彼此緊密配合， 沒有張口的接頭和切縫的試件并與測試管 吻合 無間。 其結(jié) 果( 如x p ) 僅表征 材料的 特性。5 裝里5 . 1 外形尺寸 本標準應(yīng)用于具有圓筒形截面的測定管， 其外徑為現(xiàn)行公稱管徑之一。在管子外形尺寸上不作限制， 但計量段應(yīng)有足夠長度、 以確信經(jīng)端頭的軸向 熱損失與測得的總熱流相比 是足夠的 小， 以達到所期望的精度。 對于一個外徑為8 8 . 9 二 的防護端頭型裝置, 0 . 6 m的 計量段長度與約l m的 試件總長經(jīng)證明是滿意的。 通常對于一種制品 或材料， 應(yīng)至少在接近有關(guān)范圍內(nèi)的兩種管徑上進行測定， 測得的導(dǎo)熱系數(shù)如相差很遠， 一個辦法是在不同 管子尺寸， 但在相同 絕熱層厚及相同溫度下測得的同一熱傳遞特性不同值之間內(nèi)擂。 為便于各實驗室之間比 較， 推薦三種測定管外徑: 3 4 m m , 8 8 . 9 m m和1 5 9 m m o5 . 2 隔縫 防護端頭型裝置在測定管和內(nèi)加熱管上用隔縫使計量段和防護段間的熱交換減到最小。但隔縫寬度不超過4 m m， 其間用絕熱材料填滿。每個隔縫內(nèi)部應(yīng)有隔板阻擋計量段與防護段的熱交換。 測定管和加熱管表面每個隔縫兩側(cè)不超過2 5 二 處應(yīng)安裝溫差熱電偶或熱電 堆。在任何跨越隔縫的高導(dǎo)熱支撐部件上也應(yīng)在對應(yīng)部位安裝示差熱電偶。6 4 8第一部分主要建筑材料的檢瀏方法標準5 . 3 方位 本標準一般應(yīng)用具有水平軸的測定管裝置。5 . 4 測定管表面熱電 偶布置 測定管計量段表面溫度應(yīng)由 至少四 支熱偶測其平均值， 當計量段較長時， 每1 5 0 m m管長至少一支。它們應(yīng)被縱向 設(shè)置在計量段等長度段的中心， 并應(yīng)以螺旋線形沿管周等間距角整圈數(shù)布置， 間 距角從4 5 0 - - 9 0 0 05 . 5 溫度傳感器 本標準規(guī)定一般用裸珠絕緣線熱電 偶作為溫度傳感器。熱電 偶應(yīng)單獨標定或取自 經(jīng)過標定的同一等級熱偶線材。測金屬表面溫度時， 熱偶線徑不得大于0 . 6 r n m, 測非金屬表面溫度時不得大于0 . 4 r n m 。 用幾支熱偶并聯(lián)測定平均溫度時， 各熱偶結(jié)點間應(yīng)電絕緣， 各支熱偶電阻應(yīng)相等。5 . 6 溫度測定系統(tǒng) 溫度測定系統(tǒng)應(yīng)具有的準確度要足以把確定溫差的誤差限制在可接受的范圍內(nèi)。例如: 假定試件徑向溫差為2 0 K 、 而溫差測量誤差允許范圍不超過百分之一， 則溫差測定必須準確到0 . 2 K以內(nèi); 溫度是個別測定時， 假如誤差是隨機的， 則溫度的測定必須準確到0 . 1 4 K以內(nèi)。 顯然， 溫差較大時， 溫度和溫差測定允許的 絕對誤差可以 大得多。5 . 7 電源 計量段加熱的電源應(yīng)很好地整定， 可以是直流也可以 是交流。防護段加熱器的電源如不用溫控儀也應(yīng)加整定。5 . 8 功率測量 計量段加熱器的平均功率測量準 確度應(yīng)不低于士 0 . 5 %。必須注意使測得的功率僅是耗于計量段加熱用的。5 . 9 環(huán)境溫度控制和測量 有溫度控制的 封閉室， 在測定管和環(huán)境空氣之間的溫差不超過2 0 0 時， 環(huán)境空氣溫度變化應(yīng)維持在士 1 以內(nèi); 溫差在2 0 0 以上時維持在士 2 以內(nèi)， 并能保持在第4 章規(guī)定范圍內(nèi)的任何溫度上。 裝置周圍 不得有影響試件表面自 然對流換熱的任何物件， 也不得有總半球發(fā)射率低于0 . 8 5 , 溫度與環(huán)境空氣溫度有顯著差異的物體或表面。可具有備用設(shè)備以便用空氣以外的氣體并能模擬風(fēng)速的影響。 環(huán)境氣體溫度傳感器應(yīng)設(shè)計和安置 得不會直接受測定管或其他熱源的影響?？梢?用實驗確定合適的位置， 需要時應(yīng)加輻射屏蔽。不允許直接置于裝置上部。5 . 1 0 外套或外加絕熱層 受溫度控制的外套或外加絕熱層將試件圍起， 都可用于改變試件外表面溫度。在任何一種情況下， 在6 . 4 條里規(guī)定的 試件外表面溫度測量熱偶應(yīng)在外套或外加絕熱層放置以前裝好。外套或外加絕熱層面對試件的內(nèi)表面， 其發(fā)射率應(yīng)大于0 . 8 06 試件 試件可以是剛性、 半剛 性、 可曲 折的( 氈類) 或是有適當包含的松散材料， 不論是否是均質(zhì)的或是否各向同性的， 可包括切縫、 接頭、 其他覆皮、 金屬元件或外套。試件應(yīng)在其全長內(nèi)七、 建筑用保溫隔熱材料6 4 9尺寸和形狀均勻( 試件本身固有的不均勻性如接縫的錯位或其他特意布置的不規(guī)則處除外) 。一般試件外形是圓的， 與孔徑同心。6 . 1 預(yù)處理 一般試件應(yīng)在緊接測定之前予以干燥或按產(chǎn)品規(guī)定條件處理至穩(wěn)定狀態(tài)。正常步驟是在1 0 2 -1 2 0 的溫度下干燥到恒重， 特定的試件例外。6 . 2 安裝 試件應(yīng)按測定要求固 定安裝在測定管上。封粘劑、 捆扎帶等的 使用應(yīng)考慮到測定要求。6 . 3 外形尺寸 試件裝配于測定管上后， 測量其外形尺寸的平均值， 測量誤差小于士 0 . 5 %。用一把軟鋼皮尺測得周長， 計算求得直徑d 2 - 計量段全長至少分為四 等份， 在每一等份的中點測量。每個防護段中心也應(yīng)進行附加的測量。 以上測定應(yīng)避開接縫、 箍帶等不規(guī)則處。 每一測定值與計量段的平均值之差超過士 5 %時， 試件就應(yīng)廢棄。6 . 4 試件外表面溫度 測定試件外表面平均溫度T : 的熱偶， 應(yīng)按下述規(guī)定附在絕熱層表面上。6 . 4 . 1 傳感器位置 計量段應(yīng)至少分成四 等份， 表面熱偶應(yīng)軸向置于每一段的中心。大型裝置要求較大數(shù)目 的熱偶。 熱偶測點形成具有整圈數(shù)的螺旋線形， 相鄰位置之間角距為4 5 0 - - 9 0 0 ， 應(yīng)盡可能離開接頭或其他不規(guī)則物一個等于試件厚度的 距離。如需要， 可用外加熱偶記錄該處表面溫度及位置。6 . 4 . 2 固定傳感器 熱偶應(yīng)系牢在試件表面上， 從結(jié)點起有一定長度( 對非金屬表面不少于l 0 0 m m， 金屬表面 不少于l o m m ) 熱偶線與試件表面緊密熱接觸， 但不改變鄰近表面的輻射發(fā)射率。 對于表面溫度不均勻的 試件， 應(yīng)使用與熱偶結(jié)點系牢的 小金屬箔片( 約2 0 m m x 2 0 m m ) 。這類金屬箔片的表面發(fā)射率近似于試件表面的發(fā)射率。6 . 4 . 3 高熱導(dǎo)率元件 在高軸向熱導(dǎo)率元件如金屬套和圈上， 應(yīng)安裝熱偶測量軸向溫度計算軸向傳熱。 這些熱偶在元件頂部和底部都應(yīng)安裝， 地點應(yīng)在兩側(cè)距隔縫中 心約4 5 m m處。7 測定步驟7 . 1 尺寸測量 測定計量段長度、 試件外周長和其他描述外形或另外要求所需的尺寸。在本方法里常用的尺寸應(yīng)是在1 0 - - 3 5 的環(huán)境溫度下測得的。 若需要在測定溫度下的實際尺寸， 應(yīng)在測定溫度下直接測量。7 . 1 . 1 計量長度 本標準規(guī)定計量長度為計量段兩頭隔縫中心線之間的距離。7 . 1 . 2 直徑 試件的外徑應(yīng)按6 . 3 條規(guī)定測定。6 5 1 ，第一部分主要建筑材料的檢測方法標準7 . 2 測定管溫度 如要在測定管溫度范圍內(nèi)進行測定， 至少應(yīng)在該溫度范圍上、 下限和中值附近做三次測定。如只需某一個溫度時的數(shù)據(jù)， 測定可在該溫度下進行; 或在略高于和略低于所需溫度下進行的測定結(jié)果用內(nèi)插法求得所需值。7 . 3 防護平衡 調(diào)節(jié)每個防護段的溫度， 使測定管表面隔縫的溫差趨近于零， 或不使計量段測得熱流增加誤差超過士 1 %。為減少隔 縫溫差引起的測定結(jié)果的 誤差， 可用內(nèi) 插法消除或控制隔縫溫差不超過試件溫差( T 。 一T 2 ) 的1 0 . 5 %07 . 4 測量周期和穩(wěn)定態(tài) 每隔至少半小時測讀一次， 直至連續(xù)三次測得的試件徑向溫差與其平均值偏差小于1 %， 并且不顯出 單方面趨勢， 可以 認為裝置達到穩(wěn)態(tài)。7 . 4 . 1 所需的 數(shù)據(jù) 裝置達到穩(wěn)態(tài)后， 記錄連續(xù)三個周期的數(shù)據(jù): a . 測定管計量段的平均溫度( 即管表面溫度) T o ; b . 計量段至防護段的不平衡溫差; 。 . 試件外表面( 即絕熱層外表面) 的平均溫度 T 2 ; d . 平均環(huán)境氣體溫度 T 。 和氣體速度; e . 計量加熱器的 平均電功率。7 . 4 . 2 軸向 熱流7 . 4 . 2 . 1 裝置內(nèi) 對任何內(nèi)加熱管或支撐橋， 在計量段和防護段之間的隔縫邊界處測量軸向 溫度梯度( 見5 . 2 條和7 . 3 條) 。7 . 4 . 2 . 2 試件內(nèi) 對于有高的軸向 熱導(dǎo)率元件的 試件， 按6 . 4 . 3 規(guī)定的方法確定軸向溫度梯度， 估算總軸向 導(dǎo)熱。如總軸向 熱流超過計量段熱功率輸人的1 %， 此測定結(jié)果應(yīng)予以 剔除。8 計算 用7 . 4 . 1 記錄的數(shù)據(jù)的 平均值， 按式( 1 ) 一 式( 8 ) 的公式計算并記錄所需的熱傳遞特性( 見 1 0 . 1 . 8 ) 09 測定的精密度、 準確度9 . 1 估算 測定的精密度、 準確度與裝置和它的運行以及試件特性和所選的測定條件有關(guān)。因而無法對所有測定進行簡單的定量描述。對于每一組測定條件， 由參與熱傳遞特性計算的各項誤差， 用誤差理論估算最后結(jié)果的不確定度。9 . 2 實驗室間的比 較 實驗室間比較測定的情況可以估計本測定方法的精密度。 注: 幾個實驗室間 進行的初步比 較測定情況表明， 用等同試樣在平均溫度為6 0 - 2 5 0 范圍內(nèi)， 各個 實驗室對材料特性的 測定值與平均值相比， 偏差不超過士 4 %0七、 建筑用保溫隔熱材料6 5 11 0 報告1 0 . 1 一般要求 報告應(yīng)記錄被測試件、 取樣法和測定方法， 所用的測定裝置和測定結(jié)果。需要時可作出試件熱特性對平均溫度的曲 線圖。 所有數(shù)字值都應(yīng)表明單位。根據(jù)需要， 報告中可適當 說明下列內(nèi)容:1 0 . 1 . 1 試件 試件說明和其他鑒定包括商業(yè)和制造廠名， 材料形式， 制造日 期或來樣日 期和來源， 公稱尺寸、 形狀和密度。測定前和測定后試件的任何異常都應(yīng)予以說明。1 0 . 1 . 2 尺寸和密度 測得的尺寸和測定前后的密度。如果尺寸不是在環(huán)境溫度下測得的， 應(yīng)注明測定時的溫度和得到尺寸的方法。1 0 . 1 . 3 安裝 試件固定于測定管的方法， 包括所用捆帶或箍的形式、 數(shù)目 和位置、 試件接頭和切縫或合縫位置、 外套或覆皮的形式( 如果用了) ， 所用的任何封粘物的 形式、 來源及封粘方法， 以 及試件與管子是否緊密吻合無間等。1 0 . 1 . 4 預(yù)處理 預(yù)處理或干燥的方法， 因預(yù)處理或千燥所致的密度或尺寸的改變。1 0 . 1 . 5 溫度 a . 測定管計量段的平均溫度 T o ; b . 試件外表面的 平均溫度 T 2 。 對于不規(guī)則試件， 還要說明不規(guī)則處測溫?zé)崤嘉恢煤妥x數(shù)( 見6 . 4 . 1 ) 01 0 . 1 . 6 環(huán)境條件 環(huán)境氣體的種類， 平均溫度 丁 。 和強制流動時的風(fēng)速大小和方向、 控制外表溫度的方法， 例 如 用 外 加 絕 熱 層 或 溫 度 控 制 殼 或 氈 。1 0 . 1 . 7 功率 計量段平均功率輸人和所用的 任何修正。1 0 . 1 . 8 熱傳遞特性，、“、 J .。*一， ， . . ， _ _ ， 、 L . ， _一1 幾 +孔 、 、 、. _ 、 行一 _P J r rm瀏褂傳通符任色佰 I 9 0 仕A兒種和X 7 皿 曰十到溫厭 (一萬- 。區(qū)些勝足仕弟 匕 、乙