DB61T1609-2022潤滑油導(dǎo)熱系數(shù)測定法

ICS75.100

CCSE30

DB61

陜西省地方標準

DB61/T1609—2022

潤滑油導(dǎo)熱系數(shù)測定法

Standardtestmethodforthermalconductivityoflubricatingoil

2022-10-12發(fā)布2022-11-12實施

陜西省市場監(jiān)督管理局發(fā)布

DB61/T1609—2022

潤滑油導(dǎo)熱系數(shù)測定法

警告：使用本文件的人員應(yīng)有正規(guī)實驗室工作的實踐經(jīng)驗。本文件的使用可能涉及某些有危險的材

料、設(shè)備和操作，本文件并未指出所有可能的安全問題，使用者有責任采取適當安全和健康措施，并保

證符合國家有關(guān)法規(guī)規(guī)定的條件。

1范圍

本文件規(guī)定了采用瞬態(tài)熱線法測定潤滑油產(chǎn)品導(dǎo)熱系數(shù)的方法。

本文件適用于導(dǎo)熱系數(shù)在0.05W·m-1·K-1～1.0W·m-1·K-1之間且在測定條件下為均相的潤滑油產(chǎn)品。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本

文件。

GB/T6682—2008分析實驗室用水規(guī)格和試驗方法

3術(shù)語和定義

下列術(shù)語和定義適用于本文件。

3.1

導(dǎo)熱系數(shù)thermalconductivity

單位時間內(nèi)在單位溫度梯度下沿熱流方向通過材料單位面積傳遞的熱量，單位為W/(m·K)或

W·m-1·K-1。

4原理

瞬態(tài)熱線法的測定原理是將一根細金屬絲置于待測液體中，等其與待測液體達到熱平衡后，對金屬

絲施加恒定功率加熱，金屬絲的溫度很快升高，其電阻隨之不斷增大；此過程最初階段的熱量傳遞是金

屬絲向周圍的液體通過熱傳導(dǎo)作用實現(xiàn)的，因此熱量傳遞的快慢與液體的導(dǎo)熱系數(shù)有關(guān)，通過記錄金屬

絲電阻隨時間的變化，可知金屬絲溫度隨時間的變化關(guān)系，通過計算得到待測液體的導(dǎo)熱系數(shù)。

1

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5儀器設(shè)備

5.1測定系統(tǒng)

測定系統(tǒng)組成如圖1所示，主要包括測定裝置、電源、電阻、采集模塊、恒溫系統(tǒng)、電腦等。

標引序號說明：

1——熱線；

2——樣品容器；

3——恒溫系統(tǒng)；

4——標準電阻；

5——電源；

6——采集模塊1；

7——采集模塊2；

8——開關(guān)系統(tǒng)；

9——數(shù)據(jù)采集線；

10——數(shù)據(jù)采集電腦。

注：壓力控制系統(tǒng)和采集系統(tǒng)可根據(jù)實際需求進行配套。

圖1測定系統(tǒng)示意圖

2

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5.2測定裝置

測定裝置主要包括熱線、支撐桿、容器腔等，如圖2所示。

標引序號說明：

1——支撐桿；

2——熱線；

3——容器腔；

4——外部引線。

圖2測定裝置示意圖

5.2.1熱線

5.2.1.1熱線材料電阻溫度關(guān)系線性度好，宜選用鉑絲、鉭絲等，直徑一般在5μm～50μm，長度在

30mm～100mm，長徑比≥200。

5.2.1.2熱線幾何尺寸的測量、電阻-溫度關(guān)系式的標定應(yīng)符合附錄A。

5.2.2支撐桿

支撐桿宜選用和熱線具有相近膨脹系數(shù)的材料。

5.3標準電阻

標準阻值為5?～10?，等級為0.02級。

5.4數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

5.4.1采集模塊1測量熱線兩端的電壓。

5.4.2采集模塊2測量標準電阻兩端的電壓。

5.4.3采集模塊的分辨率不低于六位半，采集速率不低于30次/秒。

5.5電源

采用可調(diào)式穩(wěn)定電源，在測量過程中輸出值的變化應(yīng)小于0.1%。

3

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5.6恒溫系統(tǒng)

溫度波動度需滿足不確定度0.02℃/15min。

注：壓力控制和測量系統(tǒng)需根據(jù)實際需要自行配置。

5.7測試儀表

本文件規(guī)定的測試儀表和測量方法是最低限度的要求，并不限制使用其他等同或更高精度的儀表和

方法。測試儀表應(yīng)在檢定周期內(nèi)使用。

6試劑與材料

6.1清洗試劑

石油醚、無水乙醇、丙酮或其他常用清洗試劑，分析純。

警示：石油醚易揮發(fā)和著火，蒸汽與空氣可形成爆炸性混合物，遇明火、高熱能引起燃燒爆炸。其

蒸汽或霧對眼睛、粘膜和呼吸道有刺激性；無水乙醇易燃，具有刺激性；丙酮極度易燃，可導(dǎo)致閃燃，

易揮發(fā)，易制毒。

6.2標準試劑

甲苯（分析純），無水乙醇（分析純）、純水（符合GB/T6682—2008中二級水的要求）。

警示：易燃，遠離熱源、火花和開放火焰。蒸汽有害。甲苯有毒，應(yīng)特別注意，防止呼吸到蒸汽和

保護眼睛。盛放甲苯的容器應(yīng)當保持密閉。使用時保證通風(fēng)。應(yīng)避免皮膚與其長期和反復(fù)接觸。

7試樣

7.1取有代表性樣品測試。樣品應(yīng)干凈純凈、不能含有顆粒等雜質(zhì)。

7.2防止樣品中任何揮發(fā)組分的損失，應(yīng)盡可能在同一容器中進行樣品的吸取、轉(zhuǎn)移和存放。

7.3注入測定裝置前，通過震動、攪拌使樣品充分混合均勻。

7.4為防止樣品吸潮，樣品暴露在空氣中的時間應(yīng)盡可能短，使用完畢后，對樣品進行密封保存。

8測試準備

8.1儀器清洗

8.1.1清潔試劑對測定裝置內(nèi)部清洗2～3次。

8.1.2待測試樣潤洗測定裝置3次。

8.2儀器檢查

采用標準試劑對測定裝置進行檢查，參考附錄C進行數(shù)據(jù)對比，偏差不超過±3%。

9試驗步驟

9.1將試樣注入測定裝置，試樣液面沒過熱線2cm以上。

9.2調(diào)節(jié)恒溫系統(tǒng)到測定溫度，等待溫度達到后，穩(wěn)定15min以上。

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注：如需加壓測試，等溫度達到后，即可調(diào)節(jié)加壓系統(tǒng)到實驗所需壓力值，等待溫度和壓力值達到平衡。

9.3不同壓力導(dǎo)熱系數(shù)測量時，壓力控制精度不低于±0.25%FS。

9.4利用采集系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)采集。

9.5連續(xù)測量三次，每次間隔3min以上，測量結(jié)果取其平均值。

10數(shù)據(jù)處理

10.1熱線電阻的計算按公式（1）進行。

U1Rst

Rl=.......................................(1)

Ust

式中：

Rl——熱線電阻阻值，單位為歐姆（?）；

Rst——標準電阻阻值，單位為歐姆（?）；

U1——熱線兩端的電壓，單位為伏特(V)；

Ust——標準電阻兩端的電壓，單位為伏特(V)。

10.2根據(jù)標定的熱線電阻和溫度的關(guān)系式，將熱線電阻隨時間的變化轉(zhuǎn)化為熱線溫升ΔTexp隨時間的

變化（保證實驗數(shù)據(jù)點在100個以上）。

10.3以ΔTexp為縱坐標，時間的對數(shù)lnt為橫坐標，繪制實驗曲線，熱線的加熱過程分為：熱線自身

物性影響段、理想導(dǎo)熱段和自然對流段。在理想段時，實驗過程最接近瞬態(tài)熱線法的實驗?zāi)Ｐ?，從曲線

中可以看出這一段內(nèi)ΔTexp-lnt基本呈直線關(guān)系。

圖3實驗數(shù)據(jù)曲線圖

10.4在ΔTexp-lnt曲線中，計算出理想導(dǎo)熱段的斜率（參見附錄B），根據(jù)公式（2）、（3）計算得到

試樣的導(dǎo)熱系數(shù)。

qd(ΔT)

λ=id....................................(2)

4πd()lnt

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式中：

λ——試樣導(dǎo)熱系數(shù)，單位為瓦每米每開爾文（W·m-1·K-1）；

ΔTid——導(dǎo)熱過程階段的熱線溫升，單位為攝氏度（℃）；

q——單位長度熱線加熱功率，單位為瓦特每米(W·m-1)；

t——加熱時間，單位為秒(s)；

其中q的計算見公式（3）。

UIUU

q=1=1st....................................(3)

LLRst

式中：

q——單位長度熱線加熱功率，單位為瓦特每米（W·m-1）；

U1——熱線兩端的電壓，單位為伏特（V）；

I——熱線兩端的電流，單位為安培（A）；

L——電壓表兩端接線點間熱線的長度，單位為米（m）；

Ust——標準電阻兩端的電壓，單位為伏（V）；

Rst——標準電阻阻值，單位為歐姆（?）。

10.5測定結(jié)果對應(yīng)的溫度按照公式（4）確定。

1

T=T+ΔT.....................................(4)

實02id

式中：

T實——實驗溫度，單位為攝氏度（℃）；

T0——熱線未加熱前樣品的平衡溫度，單位為攝氏度（℃）；

ΔTid——導(dǎo)熱過程階段的熱線溫升，單位為攝氏度（℃）。

11重復(fù)性

同一操作者，在同一實驗室，使用同一儀器，按照相同方法，對同一試樣連續(xù)測得的三個試驗結(jié)果

最大的差值不超過0.0029W·m-1·K-1。

12試驗報告

試驗報告應(yīng)該包括以下內(nèi)容：

b)報告編號；

c)檢測依據(jù)；

d)樣品信息（包括產(chǎn)品名稱、規(guī)格型號、生產(chǎn)廠家等）；

e)測定儀器信息；

f)試驗條件；

g)試驗結(jié)果；

h)測定單位的相關(guān)信息，包括人員、時間和地點。

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AA

附錄A

（規(guī)范性）

熱線幾何尺寸測量、標定

A.1熱線

A.1.1熱線的幾何尺寸測量

熱線的幾何尺寸包括長度和直徑兩個參數(shù)，長度測量誤差優(yōu)于±0.05mm，直徑測量準確誤差優(yōu)于±1

μm。

A.1.2熱線電阻-溫度關(guān)系式標定

A.1.3實驗開始前應(yīng)標定熱線的電阻-溫度關(guān)系式。

A.1.4在實驗所需的溫度范圍內(nèi)選取5個～10個溫度點進行關(guān)系式標定，熱線的阻值采用六位半數(shù)字萬

用表記錄，恒溫系統(tǒng)的穩(wěn)定時間要長一些，一般在1h以上，使熱線和恒溫系統(tǒng)達到充分的熱平衡，判

斷的標準是數(shù)字多用表測量的電阻值是否穩(wěn)定在某個值附近波動，一般熱線電阻值在20min內(nèi)的變化

量不超過±0.001?。

A.1.5將記錄的溫度及其對應(yīng)的熱線電阻值擬合為如下的二次多項式：

2

R1=A+BT+CT.................................(A.1)

式中：

Rl——熱線電阻，單位為歐姆（?）；

T——溫度，單位為攝氏度（℃）；

A——二次多項式的常數(shù)項；

B——二次多項式的一次項系數(shù)；

C——二次多項式的二次項系數(shù)。

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BB

附錄B

（資料性）

理想導(dǎo)熱段的選取

B.1理想導(dǎo)熱段的選取

B.1.1實驗數(shù)據(jù)處理的關(guān)鍵是如何選取ΔTexp-lnt曲線圖上的直線段，該段數(shù)據(jù)不僅是可得到斜率值的

數(shù)據(jù)，也可得到導(dǎo)熱系數(shù)的參考溫度。

B.1.2如何判斷理想導(dǎo)熱段的起始點和結(jié)束點，可參考以下方法：擬合斜率系列曲線圖結(jié)合ΔTexp-lnt

圖法。其基本思想是：如果溫升曲線是直線，那么其一階導(dǎo)數(shù)為水平線、二階導(dǎo)數(shù)為零。具體方法如下：

首先繪制ΔTexp-lnt曲線，然后對該曲線進行分段擬合，每次取N個點進行擬合，從而得到一系列斜率值

α1、α2、α3……。得到此系列斜率值后，繪制α值與點數(shù)n的曲線圖，此時α-n曲線是一條接近水平線的曲

線。

圖B.1一次系列斜率曲線圖

B.1.3從圖（B.2）中可以看出開始時斜率值較大，這反映了熱線開始階段通電產(chǎn)生的熱量主要用于加

熱自身，開始點在a點左右，而從b點開始，曲線開始振蕩加劇，偏離水平線，此時可認為理想加熱段已

經(jīng)結(jié)束，因此由該圖可以很直觀的看出開始點和結(jié)束點。

B.1.4在取得合適的直線段后，對所選的整個直線段擬合，根據(jù)最小二乘法進行線性擬合可得到理想

導(dǎo)熱段直線的斜率，代入公式（2）即可求得導(dǎo)熱系數(shù)結(jié)果。

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CC

附錄C

（資料性）

甲苯、無水乙醇、純水導(dǎo)熱系數(shù)

C.1甲苯導(dǎo)熱系數(shù)

甲苯導(dǎo)熱系數(shù)見表C.1。

表C.1甲苯導(dǎo)熱系數(shù)

λ單位W·m-1·K-1

P/MPa

0.1135101520

T/℃

-300.14520.14540.14590.14630.14750.14870.1498

-200.14260.14280.14330.14390.14510.14630.1475

-100.13990.14020.14080.14130.14260.14390.1452

00.13730.13750.13810.13870.14010.14150.1428

100.13450.13480.13540.13600.13750.13900.1404

200.13180.13210.13270.13340.13500.13650.1380

300.1290012930.13000.13070.13240.13400.1355

400.12620.12660.12730.12800.12970.13140.1330

500.12350.12380.12460.12530.12710.12890.1306

600.12070.12110.12190.12270.12460.12640.1282

700.11800.11840.11920.12000.12200.12390.1257

800.11530.11570.11650.11740.11950.12140.1233

900.11260.11300.11390.11480.11700.11900.1210

1000.11000.11040.11130.11230.11450.11660.1187

1100.10740.10780.10880.10980.11210.11430.1164

120—0.10530.10640.10740.10980.11210.1142

注：此數(shù)據(jù)來源于REFPROP10.0

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C.2無水乙醇導(dǎo)熱系數(shù)

無水乙醇導(dǎo)熱系數(shù)見表C.2。

表C.2無水乙醇導(dǎo)熱系數(shù)

λ單位W·m-1·K-1

P/MPa

0.1135101520

T/℃

-300.17730.17770.17870.17970.18210.18440.1868

-200.17420.17470.17570.17670.17910.18140.1837

-100.17150.17190.17290.17390.17630.17870.1811

00.16890.16940.17040.17140.17380.17620.1786

100.16660.16710.16810.16910.17160.17400.1763

200.16450.16500.16600.16700.16950.17190.1743

300.16250.16300.16400.16510.16760.17000.1724

400.16070.16120.16220.16320.16580.16820.1706

500.15900.15940.16050.16150.16410.16660.1690

600.15730.15780.15880.15990.16250.16500.1674

700.15570.15620.15730.15830.16090.16350.1659

80—0.15460.15570.15680.15940.16200.1645

90—0.15300.15410.15520.15790.16050.1630

100—0.15140.15260.15370.15640.15910.1616

110—0.14980.15100.15210.15490.15760.1602

120—0.14810.14940.15050.15340.15610.1588

注：此數(shù)據(jù)來源于REFPROP10.0

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C.3純水導(dǎo)熱系數(shù)

純水導(dǎo)熱系數(shù)見表C.3。

表C.3純水導(dǎo)熱系數(shù)

λ單位W·m-1·K-1

P/MPa

0.11