耐火纤维制品导热系数的测定

　　耐火纤维制品导热系数的测定

　　1 耐火纤维制品导热系数测量原理

　　测量平板试样的导热系数，应满足以下条件：

　　试样的一个面均匀受热；

　　尽可能减少侧面热流；

　　平板试样传导的热量垂直于平板表面。

　　2 耐火纤维制品导热系数测量设备

　　2.1 量热器

　　2.1.1 尺寸

　　内保护装置和中心装置量热器组合的尺寸应至少为230mm×230mm，其中，中心量热器尺寸为76mm×76mm。加热室剖面见图2.

　　2.1.2 水循环系统

　　中心量热器和内保护装置分别装有一个进水口和一个出水口。进水口和出水口的定位应避免中心量热器和内保护装置之间的热传导。进水温度应在室温+3℃～-1℃之内。进水的温度变化不应超过0.5℃/h。进水的压力应恒定，水压变化不超过1%。

　　2.1.3 水温的测量装置

　　应能测量进出水之间的温差，精确至0.05℃。

　　2.2 电加热炉

　　应保证在每个试样整个表面上方温度分布均匀。温度控制装置应能使温度恒定，波动范围不超过±10℃。

　　加热速率应符合表2的规定。

　　3 耐火纤维制品导热系数测量试样制备

　　3.1 按第4章的规定制备试样。

　　3.2 按GB/T 17911-2018,6.3.2 的规定干燥试样。

　　4 耐火纤维制品导热系数测量试验步骤

　　4.1 试样的安装

　　针对每层试样用隔热砖制备4个直径为17mm±0.5mm的支柱，其高度为试样厚度的9/10～1。在每层试样4个角各打直径与支柱相同的孔，将支柱装入孔中。每层试样上孔的位置均应相同。

　　将第1支热电偶装在中心量热器的中心，然后安装第1层试样，并用一块长、宽尺寸与试样相同的木板或其他工具将其压至支柱顶，使试样与量热器紧密接触。取出木板，将第2支热电偶装在第1层试样上面中心，第1支热电偶的正上方，以此类推，安装第2层试样和第3支热电偶，直至所需层数。用一块长、宽尺寸与试样相同的碳化硅板压在最后一层试样和热电偶之上，在整个试验期间碳化硅板与该层试样及其上面的热电偶保持接触。

　　如果试样仅有一层或两层，热电偶应插入试样中，且尽可能安插5支。

　　4.2 温度梯度的测量

　　最上面和最下面的两支热电偶测出试样组热面和冷面的温度。其余的热电偶每支均测出试样相邻两层的热面和冷面温度。这些温度测量值和相应的厚度组合给出：

　　a）10个温度梯度和10个平均温度（由4层试样组成的试样组，5支热电偶）；

　　b）6个温度梯度和6个平均温度（由3层试样组成的试样组，4支热电偶）。

　　4.3 测量条件

　　试样组的热面应加热到制品使用的极限温度，而对高温制品，则应加热到所有设备的操作极限温度，至少24h。然后在该温度下，要保持加热元件的温度是热面温度在2h内的变化不大于5℃，同时用量热器测量的热流变化不大于2%。保持中心量热器的水流量在120ml/min，水流量应恒定，其变化不大于1%。

　　调节内保护装置的水流量，以保证该装置和中心量热器的出水温度基本相同。在30min间隔内进行3～5次测量，包括测量每层试样的热面温度T₂、冷面温度T₁及水温升高值（t₂-t₁）和中心量热器的水流量m。

　　5 耐火纤维制品导热系数测量结果测量

　　按式（4）计算导热系数λ，数值以W.m^-1表示，结果按GB/T 8170修约至3位小数。

　　λ={m（t₂-t₁）CL}/{A（T₂-T₁）}...........（4）

　　式中：

　　m——通过中心量热器的水的平均流量，单位为千克每秒（kg.s^-1）；

　　t₁——进水温度，单位为摄氏度（℃）；

　　t₂——出水温度，单位为摄氏度（℃）；

　　T₁——试样层的冷面温度，单位为摄氏度（℃）；

　　T₂——试样层的相应的热面温度，单位为摄氏度（℃）；

　　L——测量T1和T2所用热电偶之间的距离，单位为米（m）；

　　A——中心量热器的有效面积，单位为平方米（㎡）；

　　C——在量热器进出水平均温度下水的比热容，单位为焦耳每千克开尔文（J.kg^-1.k^-1）。

　　对3层试样组成的试样组，将式（4）应用于每层试样和他们的厚度组合可得到导热系数和平均温度关系图上的6个点：

　　λ=f（Tm）              ............（5）

　　Tm=（T₂+T₁）/2           ............（6）

　　式中：

　　Tm——平均温度，单位为摄氏度（℃）。

　　表3给出不同温度下水的比热容。温度区间内的比热容用内插法计算。

　　表 水的比热容

　　试样中各点实际温度下的导热系数的计算，参见附录C。

　　6 本项目试验报告

　　按GB/T 17911-2018第12章的要求报告试样的体积密度，图上每个点的冷、热面温度，平均温度对应的导热系数值。

本文是济南火龙热陶瓷有限责任公司编辑摘自GB/T 17911-2018，本文详述了耐火纤维制品导热系数的测定，从耐火纤维制品导热系数测量原理、所用设备、试样制备、试验步骤到耐火纤维制品导热系数的计算以及报告的编写。济南火龙热陶瓷有限责任公司12年专注耐火纤维制品的研发、生产与拓展应用，主营产品有玻璃纤维针刺毡、陶瓷纤维毯、板、毡、纸、模块、布带绳等制品。

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