一、前言

建筑及保温材料越来越广泛的应用于各种工程中，而这些材料是具有一系列的热物理特性，在进行热工计算时，往往涉及到这些热特性，为使计算准确可靠，就必须正确地选择材料热物理指标，使其与材料实际使用情况相符，否则，计算公式无论怎样准确，所得到的结果与实际情况仍然会有很大的差异。材料的热物理特性受许多因素的影响，例如：材料的化学成份、密度、温度、湿度等，其中湿度对材料的影响很大，而在实际使用中，由于受气候、施工水份，生产和使用状况等各方面的影响，材料往往会含有一定水份，这样，将会导致材料的保温性能下降。所以，在热工计算中必须考虑这个问题。为此，准确测定含湿状态下材料的热物理特性是十分必要的。

我公司生产的TDJG283-2型蓄热系数测试仪计算机采集、控制和数据处理功能。这台仪器的特点是：装置简单、准确度高、试验速度快（一次试验十分钟左右），在一次试验中可同时测出材料的蓄热系数，导热系数，导温系数和比热，并且能测量不同含湿状态下的热物理性能。参考标准：JGJT12-2019（代替JGJ51-2002)轻骨料混凝土应用技术标准要求，JG158-2013《胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统》以及JG/T283-2010《膨胀玻化微珠轻质砂浆》附录B对蓄热系数的测定.

二、主要技术性能

1、应用范围：

本仪器适用于测定干燥或不同含湿状况下匀质板状、粉未状材料的蓄热系数、导热系数、导温系数和比热。被测材料导热系数范围在0.035～1.7w/m.k（或0.03～1.5kcal/m.h.℃），蓄热系数范围0.1-30W/M2K。

2、电源～220V，50HZ

3、试样大小：薄试件一块20×20×（1.5～3）cm

厚试件两块20×20×（4～10）cm

4、外形尺寸（长×宽×高）：400×400×520（mm）

5、工作条件①环境温度10～35℃

②相对湿度≤80%

③室温要求稳定≤±1.5℃

6、测量结果的准确度优于±5%

7、连接上位机,实现计算机自动测试、数据打印输出。

三、基本原理

该仪器是以非稳定导热原理为基础，在实验材料中短时间加热，使实验材料的温度发生变化，根据其变化的特点，通过导热微分方程的解，便可计算出试验材料的蓄热系数、导热系数、导温系数和比热。

四、仪器装置

根据非稳态导热原理建立的热工性能试验装置是由电源、测温仪表及一个面加热器和放置在加热器两侧相同材料的三块试件及测温热电偶组成。仪器装置共分三部分：

1、试件部份：包括试件，试件台及夹具。

为便于放置热电偶及加热器，试件分成三块(二块厚、一块薄),试件之间夹以热电偶与加热器，并用夹具固紧。

2、加热系统：

包括加热器，4650数显可编程电源。

加热器是用直径为0.25毫米的康铜丝绕成三段并联的形式，并用薄的绝缘绸布固定。

4650数显可编程电源可精确显示通过加热电器的电流值、电压值、功率。

3、温度测量系统：

温度测量采用直径为0.2mm的铜一康铜热电偶。测量温度的仪表是AL716高精度数显温度表。

五、使用方法

1、对试件的要求：

（1）试件三块为一组，其中两块厚，一块薄。试件的长和宽一般等于或大于薄试件厚度的8倍，厚试件和薄试件厚度比应为3：1，通常试件尺寸为：薄试件一块20×20×（1.5～3）cm

厚试件两块20×20×（6～10）cm

若知材料导温系数时,薄试件厚度可按下列数值选用：

材料的导温系数：薄试件的厚度：

a（m²/h）δ（mm）

≤1×10^-315～20

≥1×10^-320～30

（2）一组试件必须为同一配比，其容重差应小于5%；

（3）试件两表面应平行，且厚度应均匀。薄试件平面度应小于试件厚度的1%。各试件的接触面应平整且结合紧密；

（4）粉状材料用围框的办法按上述要求处理；

（5）考虑材料的不均匀性，每种材料应取样3～5组。

2、试件的预处理：

（1）测量干燥条件下导热系数时，试件应根据材料本身的技术规定在不同温度条件下进行干燥处理至恒重；

（2）测量不同含湿状况下的热特性时，应将干燥试件培养至所需湿度后，放在密闭容器两天以上，再进行测试，要求一组试件的湿度差小于或等于1%。

3、测试前的准备工作：

（1）将冰瓶装入冰水混合物，热电偶冷端放入冰水混合物中。

（2）开启电源开关。

（3）称三块试件的重量、测量其尺寸，计算出密度；

（4）将试件放在试件台上，放入热电偶及加热器，热电偶的结点放在试件的中心，然后夹具将试件夹紧。对于受压易变形的试件，应采取措施，防止试件变形；

（5）试件的初始温度在10分钟内变化小于±0.05℃，并且薄试件上，下表面温度差小于0.1℃时，可开始试验。

4、手动测量步骤：

（1）记录上表面温度E′₀，下表面温度E₀。

（2）根据加热器、试样厚度、试样密度选取合适电压（参看后面注意事项5），调节电源上的旋钮，到合适电压，按OUTON/OFF开关，输出电压，并同时开启计时开关。

（3）记录加热器的功率值为W（电源显示屏上读数据）。

（4）当加热时间为4～5分，并且θ（0，t₁）≥10℃时，记录时间为t₁及下加热面热电偶温度值为E₁。

（5）当上表面热电偶温度比E₀高出相当于1～2℃时,记录计时器读数，即时间t′,而热电偶温度值为E′，此时，要求：t′与t₁的间隔时间小于或等于1分钟；

（6）按OUTON/OFF开关，并同时记录计时器读数，即时间为t₂，时间t₂可以等于t′也可大于t′。当t2＞t′时，要求t₂与t′之间的时间间隔不超过30秒；

（9）由于加热停止，热源面上的温度逐渐下降，待t₃比t₂长3～5分钟后，记录计时器的读数即时间t₃，而加热面热电偶温度值为E₂。

一次试验结束，拆卸试件，并装入密闭容器中，待四小时后，按上述试验步骤再进行第二次试验。

4、计算机自动测量步骤：

（1）启动测试仪软件，进入测试界面。

（2）输入试样重量、试样长、宽、高，然后“确认”。

（3）按“自动测试”键，进入自动测试状态，实验步骤栏中显示自动测试过程。完成后，自动显示导热系数、导温系数、比热。

（4）按“打印报告”键，可另存和打印报告。

六、测量结果的计算

1、试件容重按下式计算：

p=g/v（kg/m³）

式中：g—试件重量（kg）

v—试件体积（m³）

2、试件的重量含水率：

g₂－g₁

W₂=————（％）

g₁

式中：g₁—干试件重量（kg）

g₂—湿试件重量（kg）

3、材料的导温系数，导热系数及比热分别按下列几式计算：

（1）函数B（y）值：

θ′（x，t′）

B（y）=————————

θ（0，t₁）

（2）导温系数：

d²

根据B（y）查表得y²值，则：a=——（m²/h）

4t′y²

（3）导热系数：

Q√a（-）

入=———————————（w/m.k）

θ（0,t₃）

（4）比热：

3.6入

C=————（kJ/kg.k）

a.p

式中：θ′（x,t′）t′—薄试件上表面过余温度℃，及相对应的时间h；

θ（0,t₁）t₁—升温过程中热源面上的过余温度℃，及相对应的时间h；

θ（0,t₃）t₃—降温过程中热源面上的过余温度℃，及相对应的时间h；

t₂—关闭热源的时间h；

P—三块试件的平均容量kg/m³；

d—薄试件的厚度m。

Q—加热器的功率W/m²，按下式计算；

W

Q=——

S

式中W—加热器的功率W（电源显示屏上读数据）。S—加热器的面积m²

蓄热系数计算公式已经编入软件程序。

七、计算举例

1、材料名称：保温复合涂料

2、测量薄试件厚度四次，取其平均值为厚度计算值，d=0.0151m。

3、加热器面积为0.039m²。

4、测试记录（表一）

5、温度计算

（1）暖瓶中装入冰水混合物水温为0℃。

（2）薄试件上表面温度值

①初始温度：

E′₀=15.75℃

②加热时间为t′时的温度

E′=17.6℃

（3）薄试件下表面（即热源面上）的温度

①初始温度

E₀=15.76℃

②加热时间为t₁的温度

E₁=33.88℃

③时间为t3时的温度

E₃=25.05℃

（4）材料热物理性能计算（见表二）

表二：

加热器电压选用参考表

八、注意事项

1、熟悉仪器各附件设备的使用说明；

2、试验必须在试件的初始温度稳定的情况下进行，不能将一组试件连续测量，间隔时间至少4小时以上；

3、当外电源波动较大时，应进行二次稳压；

4、经常测量加热器的电阻值，检查加热器是否有断线或碰线；

5、加热电压的大小可以根据试件的容量和薄试件的厚度来控制，下表可作选

九、仪器成套性