標準名稱 定形隔熱耐火制品導熱系數試驗方法(熱線法) 標準類型 中華人民共和國國家標準國際代碼 UDC 666.76:620 .18 標準號 GB 5990-86 附圖圖1; 圖2;
本方法適用于測定1250℃下導熱系數不大于2w/(m·K)的定形隔熱耐火制品的導熱系 數。 1 定義 導熱系數是材料的一種屬性,它表示在單位溫度梯度下,通過材料單位面積的熱流速 率,以符號λ表示。 2 原理 熱線法是一種動態測量法(非穩態法)。其原理是測量沿試樣長度方向埋設在試樣中 線形熱源在一定時間內的溫升。通過焊接在熱線中點的熱電偶測量熱線溫度隨時間的變化。該線的溫度變化即是被測材料導熱系數的函數。?3 設備 3.1 試驗爐 3.1.1 采用電加熱爐,應能滿足試驗溫度的要求。 3.1.2 試驗爐應能容納2~3塊試祥。爐底應具備有2~4條尺寸為125mmX10mmx20mm的支 座,用以支撐試樣。支座導熱性應良好,且不與試樣發生反應。 3.1.3 控溫熱電偶安放在發熱元件近旁,熱端位于試樣區的半高處,冷瑞置人冰瓶。 3.1.4 試驗爐應能在空氣氣氛中按5.2條規定的升溫速率加熱試樣。恒溫時,爐內裝樣?區的溫度應均勻,保證任意兩點間的溫差不大于10℃;試驗溫度偏差為±5℃;測量熱線溫升 期間溫度波動不大于0.1℃。 3.2 測量十字線 十字線由熱線和熱電偶(其中一極與熱線同材質)焊接構成,熱電偶垂直于熱線與其?中點相交,如圖1所示。熱線的直徑不應超過0.35mm,熱電偶的直徑最大等于熱線直徑,?其熱端力求小而圓。 3.3 測量電路 3.3.1 熱線是鉑或鉑鍺合金,長200±0.5mm。 3.3.2 熱線兩端各焊接兩根與熱線材質相同的導線,其直徑至少為0.5mm,以聯接電源?和測量電壓。該導線不宜過長,能伸出爐外與其他材質的導線聯接即可。 3.3.3 焊接在熱線中點的熱電偶1(Pt-PtRh10)與參與熱電偶2(Pt-PtRh10)反接, 以監測爐溫與試樣溫度的平衡程度和測量熱線溫度的變化。其冷端接至補償器或放入冰瓶, 如圖2所示。 3.4 熱線電源 3.4.1 交流或直流電源。 3.4.2 熱線的電壓必須保持穩定,供給加熱電路的功率應恒定,在測量熱線溫升期間,電流 的變化最大不超過2%。 3.4.3 在熱線加熱電路內,電源從一個阻值相等的等效電阻切換到時線上,以盡量避免?引起熱線上電流的較大變化。 3.5 測量儀器 3.5.了測量熱線兩瑞電壓,其精度為±0.5%。測量電壓也可用測量電阻代替,其測量 精度相同。 3.5.2 測量通過約線的電流,其精度為±0.5%。 3.5.3 測量熱線溫度的裝置應具有lμV/mm的分辨率,測量精度為1%。 3.6 放大器:分辨率0.lμV。 3.7 天平:稱量2kg,感量10mg。 3.8 游標卡尺:精度0.02mm。 3.9 秒表:精度0.1s。 4 試樣 4.1 檢選 4.1.1 檢查試樣的外觀組織,不得有裂紋、變形、熔洞、缺邊掉角及氣孔分布不均勻等缺?陷。 4.1.2 應按GB 2998-82《定形隔熱耐火制品體積密度和真氣孔率試驗方法》分別測量?待測試樣的體積密度,選取兩塊密度最大偏差不大于0.06g/cm[3]的試樣。 4.2 形狀尺寸 試樣尺寸為230mmXlI4mmX65mm的長方棱柱體。特殊情況下,最小尺寸為200mmXl00mmX50mm長方棱柱體。?4.3 數量 每次試驗須取2塊試樣。 4.4 制樣 4.4.1 標形磚以整磚作為試祥。 4.4.2從大磚上切取試樣時,應以原磚的成型加壓面作為測量面。 4.4.3上下兩塊試祥的接觸面(23mmXll4mm)必須磨平。 4.4.4按圖1在已磨平的下試樣的上表面上刻槽,其深度、寬度應與埋設的熱線、熱電偶?等各線的直徑相吻合。 4.4.5必要時,試樣于l0±5℃烘2h。 5試驗步驟 5.1裝樣 先將2條支座以125mmX10mm的面安放在爐底上(必要時,可增放2條支座),再將已刻 槽的試樣置于其上。按圖1將熱線、熱電偶等對應鑲嵌在刻槽內,均勻地撒入被測材料的 細粉,然后,小心地疊放上試樣,并用細粉密封試樣的合縫處。 5.2加熱 升溫速率5℃/min(硅質制品300℃以前為1/min,300C℃以后為2(10min),直至試 ·1·1i; 驗溫度。 5.3測量 5.3.1在測量前,利用兩個反接的熱電偶(見圖2)檢查爐溫與試樣溫度的平衡程度,當 試樣邊緣至中心的溫差不大于6℃時,且熱線溫度10min的穩定度不大于0.1℃時,即可開 始測量,記錄爐溫。 5.3.2分別檢查、校準電流、電壓和熱線溫度測量儀器的零點,然后向熱線輸入合適的 電流、電壓,使其連續加熱10min,總的溫度升高為5-20℃。 5.3.3連續記錄熱線的溫度變化曲線,用秒表記時,分別記錄熱線通電后2min(t1) 10min(t2)時的電流、電壓和溫度變化值。 5.3.4每一試驗溫度下,應按5.3.1-5.3.3重復測定三次,然后計算其平均值。每一1?測定值與平均值的偏差最大不得超過10%,否則,應重新測定。 5.3.5若需要在幾個溫度下進行測定時,以200℃間隔為宜。 6 結果計算 8.1按公式(1)或(2)計算結果。 I2·R tn(t2/t1) λ=────·───── ………………………………(1) 4πL θ2-θ1 IV ln(t2/t1) λ=────·───── ………………………………(2) 4πL θ2-θ1 式中:λ——導熱系數,W/(m·K); I——加熱電流,A; V一一熱線兩瑞電壓,V; R一一試驗溫度下的熱線電阻,Ω; L一一熱線長度,m; t1、t2——加熱電流接通后測量的時間,min; θ1、θ2——熱線在t1、t2時的對應溫度,℃。 6.2結果計算至小數點后三位,所取位數后的數字按GB 1.1-81《標準化工作導則 編寫標準的一般規定》附錄C數字修約規則進行處理。 7試驗誤差 本方法同一試驗室試驗誤差不大于±10%;不同試驗室試驗誤差不大于±15%。 8 試驗報告 試驗報告應包括: a.委托單位; b.試樣名稱及編號; c.試驗溫度及與之對應的各次導熱系數測定值及平均值; d.試驗單位; e.試驗人員; f.試驗日期。 附加說明: 本標準由中華人民共和國冶金工業部提出。 本標準由冶金工業部洛陽耐火材料研究所負責起草。 本標準主要起草人呂素華、余先彬。 本標準水平等級標記 GB 5990-86Y