GB T 11833-1989 绝热材料稳态传热性质的测定 圆球法.pdf

1、a.炉内平均温升不超过50；b.试样表面平均温升不超过50；c.试样中心平均温升不超过50；d试样平均持续燃烧时间不超过20盯e试样平均失重率不超过506。七、建筑用保温隔热材料637 对明显收缩或熔化的非热稳定性材料，试样热电偶记录的数据是元意义的，可不作为判定条件。8试验报告试验报告应包括下列内容：“委托单位名称；b生产单位名称；c .材料名称及标志；d.材料性质，材料供应日期和试验日期；f.观察现象；g.试验结果及鉴定意见；h.试验单位及负责人。附加说明本标准由中华人民共和国公安部提出。本标准由公安部四川消防科学研究所负责起草。9. 绝热材料稳态传热性质的测定圆球法GB11833-89

2、圆球法测定绝热材料稳态传热性质时，内球发出的热流径向通过试材传到外球，没有防护热板法测定中侧向热损和背向热损（指单试件法），理论误差小，测定装置的构造和操作都较简单，因此，圆球法是测定颗粒状绝热材料传热性质的较好方法。颗粒绝热材料是典型的多孔性材料，其传热性质的特点是除固体传导传热外，还存在气体传导、辐射和对流传热。因此，测定结果为被测材料的综合传热性质，称为表观导热系数。使用测定结果时必须充分考虑上述因素。I 主题内容与适用范围本标准规定了使用圆球传热装置测定颗粒状（或粉状）材料稳态传热性质对装置的技术要求和测定方法。本方法只适用于测定干燥材料。试件表观导热系数的测定范围为0.02l.OW

3、/(m K）。本方法的测定结果为给定平均温度和温差下试件的表观导热系数。当表观导热系数与、638 第一部分主要建筑材料的检测方法标准测定温差无关时，测定结果为试件的平均可测导热系数。当试件的径向尺寸（外、内球半径之差）大于确定被视材料导热系数所需的最小厚度，且测定结果与测定温差无关时，测定结果为材料的导热系数。注：如不知道确定材料导热系数的试件最小厚度，应按GBID294附录B的规定确定试件最小厚度。2 引用标准GB 4132绝热材料名词术语GB 10294绝热材料稳态热阻及有关特性的测定防护热板法3 名词、术语和符号3.1 下列术语引自GB4132 3.1.1 热流量Q(W）。3.1.2 导

4、热系数W/(mK）。3.2其他术语3.2.1 热稳定体物体的导热系数或不是时间的函数，但可以是物体中的位置、方向和温度的函数。3.2.2表观导热系数.，由包括传导、对流和辐射三种传热机理共同作用情况下测得的数据，按导热系数公式计算所得的值。此数值随测定条件（测定温差、试件厚度、边界表面的辐射特性等）而变。3.2.3试样按被测材料标准中规定的方法抽样，并缩减到略大于测定所需数量的样品。3.2.4试件装入测定装置中进行测定的试样。4原理圆球传热装置由同心设置的发热内球和冷却外球组成，其构造原理如图1所示。内、外球温度稳定时，内球发出的热流量Q径向通过试件传到外球，测定内球发热功率、内球外表面与外球

5、内表面的温度和球体的几何尺寸，计算被测材料的表观导热系数。计算公式如式（1）。式中。D，一D,1 a飞飞孟远；在(1) a一被测材料的表观导热系数(W /(m K); Q一一内球发出的热流量，数值上等于施加在内球发热器上的电功率（W);D1一内球外径（m);D2一一外球内径（m);图1圃球装置原理图c, C, B, 内球，B，外球；c,内球测温热电偶；c，外球测温热电偶，H发热器；S主革管；T加料口盖于：D，一内球外径；D，一外球内径T，一一内球外表面温度（K);Tz一一外球内表面温度（K）。5装置5.1 装置的技术要求5.1.l 装置的尺寸七、建筑用保温隔热材料639 装置的尺寸随测定材料的

6、颗粒尺寸而定。外球内径减内球外径之差的一半（D2 D1) 12至少应为试件的颗粒直径的10倍。外球内径和内球外径的比值建议在1.42.5之间。5.1.2加热单元内球内球体为空心厚壁球，由高导热系数的金属材料制成。球面在工作温度下不应与试件和环境有化学反应。圆球的外表面应加工到圆度小于外径的士0.2%。在运行中内球表面的温度不均匀性应小于内、外球温度差的士2%。所有工作表面应处理，使在工作温度下的总半球辐射率大于0.8。内球的空腔内装有电加热器。加热器用绝缘支架制成球形，加热器引线在内球出口处应接成四线制，以便准确测定内球发热功率。引线应避免使用铜线，防止因引线散热而造成显著误差。适当选择电流和

7、电压导线的材料和直径，由电流导线的发热量补偿电压导线的传热损失，可使导线传热引起的误差减至最小。5.1.3冷却单元外球外球体应分成上、下两个半球。上半球的顶部应有一加料孔，加料于L应配有密闭的盖子。加料孔面积较大时，盖子应采取专门措施防止其温度偏离外球温度。外球体应控制在恒定的低于加热单元的温度。内表面温度不均匀性应小于测定温差的2%。金属球体可用通过恒温的流体来恒温。温度较高时，也可用电加热器进行控温或二者并用。内表面的半球发射率应大于0.80内、外球应保持同心，其偏心距离应小于内球外径的2.5%。可采用支承管保持内外球的同心，以防止内球自重压迫试件造成变形。支承管应用低导热系数材料制作，其

8、横截面应尽量小。在任何情况下，由支承管传递的热量应小于内球发热量的5%。并应按公式（4）计算表观导热系数。如外球温度低于环境空气的露点，外球上、下半球及盖子的接缝处应设置“。”形密封圈或其他密封措施，防止试件吸潮。5.1.4 防护罩为减少室内空气波动对外球温度的影响，圆球部分应用防护罩与室内空气隔离。当外球温度显著高于室温或低于室温时，防护罩内宜设置保温层。5.1.5 测定仪表5.I.5.1 温度测定传感器。内、外球温度用埋设在内、外球球体内或球面沟槽中的热电偶测定。热电偶线的直径应小于0.3mmo所有热电偶丝误差极限应满足附录B中专用级的要求。否则，应单独校正筛选，并制订热电对照表。应避免使

9、用铜康铜热电偶。内球埋设热电偶的数量不少于四个，上、下半球各两个。热电偶位置应避开支承管和上、下半球接缝等温度场可能被扭曲的部位。外球埋设的热电偶数量与内球相同。内、外球热电偶亦可接成温差式，直接测量内、外球的温度差。此时热电偶必须与内、外球体电气绝缘。640 第一部分主要建筑材料的检测方法标准5.1.5.2 温度测定仪表。温度和温差测定仪表的灵敏度和准确度应优于温差的0.2%或土。1（取大者）。5.1.5.3功率测定仪表。内球加热功率测定仪表的灵敏度和准确度应优于士0.1%05.1.6 温度控制系统5.1.6.1 内球加热方式可以为恒热流法或恒温度法。采用恒热流法时，供热电压的波动应小于土O

10、.l %，每刻的飘移应小于0.1%。采用恒温度法时内球外表面温度波动和飘移引起的自由l试误差应小于士0.3%。加热功率的波动应小于0.3%。恒温度法可显著缩短测试时间。5.1.6.2外球的温度控制系统应控制外球内表面温度的波动和飘移小于温差的士0.3%。5.2装置的检验5.2.1 几何尺寸：检查内球的外径及其圆度；外球的内径及其圆度。检查内、外球同心度。5.2.2 电气绝缘。测定电加热器对球体的电气绝缘（应大于lM.!1）。若采用温差接法，还应检查热电偶对球体的电气绝缘。并须在工作温度范围的两端重复测定。5.2.3温度测定仪表。球体的试料腔内装入低热阻材料，在室温保持热平衡。内、外球热电偶指示

11、应与室温很接近，干扰电压应在仪表噪声电压范围内。在球体与加热器之间加上加热器预期的最高工作电压，由此引起的读数改变应小于温度测定的允许误差（见5.1.5.2）。外球升温并维持在最高工作温度、内球不加热。热平衡时，内、外球热电偶应指示相同的温度，差值应小于热电偶筛选偏差（见5.1.5.1）及温度测定系统的允许误差（见5.1.5.2)之和。5.2.4 温度控制系统检验。球体试料腔内装入低导热系数材料，以装置设计的最小温差进行测定。检查内球温度的波动和飘移。恒温度法时还应检查加热功率的波动和飘移。再用装置设计时预定的最大导热系数材料，以最大的温差进行测定，检查内、外球温度均匀性及外球温度的波动和飘移

12、。在装置工作温度范围的两端重复上述试验。5.2.5用国家认可试验室测定过的热稳定性材料进行测定，测定误差应小于设计误差。经上述检验后装置可正式使用。应定期检验装置的稳定性。6试件准备6.1 试样应按被测材料的产品标准所规定的方法抽样、并缩小到所需数量。6.2均匀粒径材料的粒径应小于试料层厚度的十分之一。混合级配材料，大颗粒材料的含量少于百分之十时，最大颗粒的直径可放宽到试料层厚度的五分之一。6.3试样应在（105 5）通风烘箱中状态调节到恒最（4h质量变化小于0.5%）。烘干的试样应放入干燥器中冷却后备用。6.4按被测材料的产品标准所规定的方法测定试样的松散密度。6.5试样准备过程中应防止试样

13、表面被污染，尤其是较高导热系数的试样。7 测定步骤7.1 装试件按装置的试料腔容积和测定时密度计算试件应装填的质量。测定时密度一般为松散密七、建筑用保温隔热材料641 度的1.10倍。称取试样并分为两份。先打开上半球装填下半球，装填量为试件质量的二分之一。然后安装上半球，从球顶加料孔装入另一份试样。试件应填满腔体，特别注意顶部不应有空隙。称量试样装料前的质量和装料后的剩余质量，确定试件的质量。其准确度应优于士0.5%。7.2 温差选择颗粒材料的传热性质与温差有关，按下述之一选择测定温差。a.材料产品标准中要求；b.被测试件的使用条件，c .在确定未知的温度与传热性质之间关系时，尽可能低1020

14、K;d.当要求试件内传质现象减到最小时，按测定温差所需的准确度选择最低的温差，这可能意味与本标准不符。注圆球装置阳，试件不同半径处的温度梯町，内球柑南处的温度梯度为凸击，外1 R 球内表面处的温度梯度为；舌，而平均温度梯的tTl(R2 -R1川l为内球的外半径，R，为外球的内半径）。如试件的表观导热系数与温度不是线性关系，选择测定温差时，应考虑实际温度梯度的范围，防止出现显著的误差。7.3外球内表面温度控制调节上、下半球的液体流量或电功率，控制上、下两个半球的温度，使上、下两半球温度之差不超过测定温差的土1%。7.4热流量的测定内球发热的热流量在数值上等于施加在内球发热器上的电功率。测定施加于

15、内球发热器的平均功率，准确到0.2%。7.5过渡时间和测定间隔为得到热性质的正确值，装置和试件必须有充分的热平衡时间。热平衡时间与装置的构造、控制方式、几何尺寸以及试件的热性质有关。恒温度式装置在升到预定温度后，再持1r，n一、21 续t（J，j时间后，试件可进入稳定状态。其中为试件的热扩散系数（导温系数），其数值可按经验或由于册中查取。进入稳态后，按0.匀的时间阅隔，测定加在内球加热器上的功率和内、外球温度。直到连续四组读数给出的热性质的差别不超过士1%，并且不是单调地朝一个方向改变，以及由内球温度飘移引起的误差小于0.3%时，测试结束。8计算8.1 装填密度根据7.1条称量、装入试料腔内试

16、件的质量和试料腔的体积，可计算出试件的装填密度。M p工一：一(;CDl Dj). (2) 式中p 试件的密度（kg/m3);642 第一部分主要建筑材料的检测方法标准M一一试件的质量（kg）。8.2质量的变化根据状态调节前和后试样的质量，计算调节过程中试样质量的相对变化：M、M、m100 (3) 式中m 调节前、后质量相对变化（%）；M，一调节前试样的质量（kg);M，一调节后试样的质量（kg）。8.3计算传热性质用按7.5条测试的四组读数平均值计算传热性质。只要相差小于1%，其他附加读数亦可用于计算。试件的表观导热系数按式（4）计算：AZ Q(D, D1) 一正Ev R乙B 2（T1 T,

17、)D,D1 2L D2D1 式中仨一试件的表观导热系数（Wl(mK);A一一支承管材料的导热系数（W/(mK);F一一支承管横截面积（m);L一一支承管的长度（一般情况下，其数值L= (D2 -D1)l2)(m）。8.4平均温度用7.5条测定的平均值计算测定时的平均温度T。(4) T旦旦旦旦（去）1 l（去一1）卡(5) (D2ID1 )3 1 报告测定结果的报告应包括下列各项：a.材料名称、标志以及物理性质说明（如颗粒级配等）；b.状态调节的方法和温度；c状态调节后试样的松散密度；d.测定时试件的密度；e .测定时的平均温度和温差；f.热性质数值及其可用的温差范围；日期和测定持续时间；h.装

18、置的尺寸；i .必要时给出热性质的值为纵坐标，相应的测试平均温度为横坐标的图或表；j .给出所测热性质数值的最大预计误差；k.如果测定过程中某些要求不符合本标准的要求时，应在报告中作出如下申明“除.外，均满足GB11833的要求”。七、建筑用保温隔热材料643 Al 偏心误差附录A误差的估算（补充件）因内、外球不同心引起的误差EA，由式（Al）计算：E 11一l一（）丁！1A，、回去l一（）丁言1式中r 内球的偏心距（m）。A2 内球温度飘移引起的误差(Al) 稳态时如内球温度随时间飘移，内球将吸（或放）热，造成热流测定误差。内球吸（或放）热引起的测定误差ET，由式（A2）计算：E （叫豆7p

19、;c;V;, _ l T Q 3600 (A2) idT 式中r lt ！一内球升温速率（K!h);p；一内球体材料的密度（kg/m3);C; 内球体材料的比热容（J/(kg K); V，一内球体的体积（m勺。以低温差测定低导热系数材料时，此项误差最大。”支承曾传热误差支承内球以保持内、外球同心的支承管传递的热量会造成测定误差。被测材料的导热系数愈小，这项误差愈大。当支承管两端与内、外球具有良好的热接触、支承管两端的温度分别为内、外球温度时，通过支承管传递的热流量Q，由式（A3）计算：!lT QFy (A3) 式中Q一一支承管传递的热流量（W);!lT支承管两端的温度差（K）。假定支承管传热不

20、影响内、外球的温度场，且忽略支承管所占体积的影响，则考虑支承管传热后，圆球装置的导热系数计算公式为：D，一D,（Q-Q）三L二三i2!lT D1 Dz _ _g旦旦D甘 F Dz - D1 - 2!lTD1D2 2LD,D2 (A4) 644 第一部分主要建筑材料的检测方法标准公式（A4）右侧第二项即为支承管传热引起的修正项。当装置制成后，此项为一个常数。如支承管两端温度不是分别与内、外球的温度相同，则支承管轴向温度梯度随测量时的内、外球温度、环境温度和仪器构造等因素而变，须实测其轴向温度梯度才能进行修正。A4 其他误差除上述误差外，误差分析中尚应考虑下列误差：“内、外球尺寸误差；b电功率测定

21、误差；c温度测定误差（包括热电偶标定误差、安装误差和测定仪表误差）；d.支承管传热修正后的剩余误差。这是由于支承管尺寸测定误差和导热系数误差引起的。AS 误差综合上述各项误差的绝对值之和是装置可能出现的最大误差，但各项误差的作用在同一方向积累的可能性很小。一般情况下，如没有一项误差特别大，则装置的综合误差为最大误差的50%75%。热电偶类型新代号!EC CK T FK J K E N K p R或5R B CK T K Ell N K 附录B热电偶误差极限和类型（补充件）热电偶误差额限表Bl温度范围误差极限参考接点为ot: 标准专用t: （取大者）（取大者）0360 士1或0.75%士05或0

22、.4%。750士2.2或士0.75% 土1.1或士04% 。900士I.7或0.5%I或士0.4%。I250 土2.2或士0.75%士I. I或0.4%。1450士1.5或0.25% 0.6或0.1% 800I 700 0.5% 一2佣OI或士1.5%2000 士I.7或1%-2000 士2.2或2%注I）用于低于Ot:的热电偶，在订货时应予申明。热电偶类型亵Bl新代号旧代号材质新代号阳代号材质R LL 铅姥30钳错6（双锦姥热电偶）p LB 锦姥13铀K EA 镰锦10千靡铜铀姥10锦N EU 镰锵10-i串铝3（镰硅5)CK 铜康铜FK 铁康铜七、建筑用保温隔热材料645 附加说明：本标准

23、由国家建筑材料工业局提出。本标准由河南建筑材料研究设计院负责起草。本标准主要起草人曹声音吉、陈爱珠。10.绝热层稳态热传递特性的测定因管法GB10296-88 本标准参照采用国际标准ISOIDIS8497一1986热绝缘稳态热传递特性的测定管绝热层装置。1 主题内容与适用范围本标准规定了圆管法测定绝热层稳态热传递特性的适用范围、术语及测定装置、试样、步骤和结果计算。本标准适用于通常高于周围环境温度的圆管绝热层（包括纵、横接缝、防潮层及覆皮等）稳态热传递特性的测定。2 引用标准GB 4132绝热材料名词术语GB 10294绝热材料稳态热阻及有关特性的测定防护热板法3术语、定义与符号3.1 本标准

24、下列术语定义引自GB4132, 3.1.1 热流量Q(W）。3.1.2线热流密度qL(W/m）。3.1.3热流密度q(Wlm2）。3.2本标准中有关符号规定如下：3.2.1 it量段长度（轴线方向）L(m）。3.2.2指定面的面积A(m2）。3.2.3 管子表面温度To(K）。3.2.4绝热层外表面温度T2(K）。3.2.5 圆管的外径do(m）。3.2.6 圆形绝热层的外径dz(m),3.3本标准中其他术语的定义规定如下23.3.1 线传热率TrLW/(m K) 在稳态条件下，线热流密度除以管子表面和环境气体的温度差。中qLQI_ 1 rL二瓦丁于a二百子a式中T一环境气体温度（K）。3.3.2线热阻RL(mKI可）) 1 (