技术文章

一、概述

材料的热导率是研究材料物理性能的一个重要参数指标，在航空、原子能、建筑材料，非金属材料等工业部门都要求对有关材料的热导率，进行预测或实际测定。其测试方法分为稳态法和动态测试法，该仪器基于护热平板法的原理，兼配相关国标要求，并作出了相应的改进，由计算机自动完成测试工作，并对各状态点进行数字化显示。亦以可人工完成测试，满足了材料检测研究部门对材料导热系数的高精度测试要求。仪器参考标准：GB/T 10294-2008及 <GB/T 17911.8-2002<<耐火陶瓷纤维制品 导热系数实验方法>> 和YB/T 4130-2005<<耐火材料 导热系数实验方法(水流量平板法)>>。

二、主要技术参数

 1. 炉温高使用: 室温---1500℃ .冷板为：-10℃—99℃；

2．测试范围：        0.01～2W/M.K

3．试样组数量：      1块

4．试样组厚度：      40mm

5. 试样大小<单件>长*宽: 230*230*40mm

6．测试精度：        ±3％

7．电源电压：        380V

8.联接计算机实现全自动测试,数据打印输出.

9.整机消耗总功率:      不大于20KW

10.软件操作环境为Windows xp/sp2,offices 2000

三、仪器安装

1. 摆放固定好设备主机及配套设备，连接好设备主机电源（三相四线），及配套设备电源（如：真空泵电机真空阀、恒温水槽、计算机等）；
2. 安装好恒温水槽及相应进出水管、设备主机进出水管路、设备保护气氛氩气管路。
3. 检查并安装好设备加热元件及其线路,检查并安装好设备信号采集通讯线路。
4. 确认无误后开启各部件电源（真空泵除外）。
5.  

四、温控表室温校验

1．将一支测室温的水银温度计与T1 T2 T3 T4热电偶放在一起（不能与量热板接触），合上炉盖，打开电源开关，让仪表通电约30分钟（注意：电炉不能加热，恒温水槽也不能开，让炉内温度自然稳定），温控表的显示不变化时，分别修改T1 T2 T3 T4温控表的Scb参数，使温度显示值与水银温度计相等，电炉温控表应修改Sc参数使温度显示值与水银温度计相等。

2．打开炉盖，在量热板上放一层保温棉后，合上炉盖，恒温水槽水温设置与室温相等，*打开中心量热，内护热流量，打开电源开关，让仪表通电约30分钟后，温控表的显示不变化时，分别修改中心量热进水，中心量热出水，内护热进水，内护热出水温控表的Scb参数，使温度显示值与恒温水温度相等。

3．以上校验不定期进行，保证测量精度（出厂前已做调整）。

五、实验步骤

（一）试样的安装

1、确认并将电机调速旋钮旋至小位置，旋动电机升降开关至向下位置，调节电机调速旋钮使样品室缓慢下降，待样品室停止下降后，复位电机升降开关、电机调速旋钮（旋至小）；

2、将试样放入样品室中心（注：试样具体放置可参照测试软件试样组选择中所示图示进行。）试样放置确认无误后，旋动电机升降开关至向上位置，调节电机调速旋钮使样品室缓慢升起，待样品室停止上升后，复位电机升降开关、电机调速旋钮（旋至小）；

3、上好并拧紧样品室紧固螺栓，密封好样品室；

4、旋动真空泵电源开关，启动真空泵工作，当炉膛真空度达到实验所需后，停止真空泵工作；

5、打开保护气氛管路进气阀门与气瓶转子流量计阀门，向炉膛充入保护气体氩气，待炉膛充满保护气体后，关闭保护气氛管路进气阀门与气瓶转子流量计阀门。

（二）水路系统的设置

1. 打开冷却水阀门。
2. 设置好恒温槽温度，开启恒温槽搅拌、循环及及制冷开关。
3. 开启一点回流阀。
4. 调节中心量热流量和内护热流量各为50L/h左右。

（三）加热炉升温曲线设置

室温～低于实验温度50℃时，加热速率5～10℃/min，后50℃时，加热速率1～2℃/min，然后长时间在实验温度下恒温。设置好升温曲程序后，启动程序开始升温。（温控表详细操作请参阅AI518说明书）

（四）温度梯度的测量

上面和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的温度。这些温度测量值和相应的厚度组合给出：

1. 1个温度梯度和1个平均温度 (由1层试样组成的试样组)
2. 3个温度梯度和3个平均温度（由2层试样组成的试样组）
3. 6个温度梯度和6个平均温度（由3层试样组成的试样组）

测量条件

    当电炉进入恒温状态后，试样组热面温度在2h内的变化不大于5℃时，调节内护热水流量和中心量热水流量，以保证内护热的出水温度和中心量热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T_1，水温升高值(t₂-t₁)和中心量热器的水流量m。

如果还要测量其它温度下的导热系，请重复以上（四）（五）步。

（五）数据计算

按式（1）计算导热系数，以w×m^-1×k^-1表示，约至三位小数。

λ=m(t₂-t₁)CL／A(T₂- T₁)……………………………………………(1)

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所用的热电偶之间的距离，单位为米(M);

A----中心量热器的有效面积，单位为平方米(M²);

C----在量热器进、出水平均温度下水的比热容，单位为焦尔每千克开尔文(J×kg^-1×k^-1).

对三层试样组成的试样组，用式(1)计算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：

       λ=f (T_m)……………………………………………………………(2)

       T_m =1/2(T₂+ T₁)………………………………………………………(3)

式中：

T_m—平均温度，单位为摄氏度（℃）;

表2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 2 水的比热容

试样中各点实际温度下的导热系数的计算，

六、注意事项

1.不放试样时，绝不能升温。

2.单层试样试验时，若样品较薄，禁止进行高温试验。

2.电炉升温过程中，一定要有冷却水和恒温槽循环水。炉内温度降到50℃左右时才能关冷却水和恒温槽循环水。

七:软件安装操作说明

1、程序的安装。

1.1 、将安装光盘放入光驱中，双击其中的Setup.exe文件。

1.2、进入导热系数测试系统的安装界面，按提示选择正确的安装路径和目录。

1.3、完成安装后可以创建应用程序的快捷方式到桌面，可以从开始菜单中选择应用程序图标，按住鼠标左键不放，直接拖放到桌面即可。

2、应用程序的启动和登录

2.1、双击桌面上的快捷图标也可以从开始按扭程序菜单中选择应用程序图标，点击鼠标左键即可进入导热系数测试系统。

2.2、当出现登录对话框后，输入正确的用户名称和密码，点击确定按扭即可进入系统，如果是新用户次登录，可以点击注册按扭，注册新的用户名称，以后即可以用注册后的用户名登录到应用程序。

3、实验步骤

3.1、在进行实验前，用户必须完成下列操作，按正确的实验步骤来进行操作。

3.2、点击试样组按扭，弹出选择试样组窗体，用户可以根据自己完成实验的具体情况来选择一层试样、两层试样或三层试样。

3.3、当确定试样层数目后，必须填写相应的数据，例如：当用户选择三层试样组时，必须填写试样一厚度L1、试样二厚度L2、试样三厚度L3、中心量热器的平均水流量、水的比热容、和实验温度。

   当用户选择两层试样时不比填写L3,单层试样时不比填写L2和L3。

   其余数据均不许正确填写(填写数据时请注意单位),以保证实验误差小。

3.4、当用户完成上叙操作后，点击确定按扭确认输入，点击取消按扭放弃。

3.5、回到主界面，点击实验按扭开始实验，弹出开始实验窗体。

3.6、点击开始实验前请确认内、外护热板装置，中心量热器装置冷却水都已经打开，如果已打开，将确认复选框选中打勾。然后点击开始实验按扭即可做实验。

3.7、整个实验过程中，用户无需干扰，由计算机自动完成导热系数的计算，并显示在下行文本框中。用户也可以通过点击暂停实验、继续实验来控制整个实验的暂停与继续，也可以点击停止实验按扭提前结束实验。系统询问是否提前结束实验，点击确定即可。结束实验时必须手动调节中心量热器与内保护装置的出水温度基本相同，温差小于正负0.5摄氏度。

3.8、实验完成后，用户可以点击保存数据按扭保存实验用数据，填写正确的实验清单，以备打印和将来查询资料用。

4、系统特征

4.1、导热测试系统可以帮助用户正确的完成材料导热系数的测试。在实验过程中，无须用户过多的干扰，只要用户填写相应的实验数据，即可自动由计算机完成实验的整个过程。后将结果显示在屏幕上。

4.2、除了能够帮助用户正确的完成实验外，导热测试系统还提供下列功能：实验用资料查询(查询以前用户做过的实验资料)，导热系数查询(查询用户以前实验得到的材料的导热系数),报表打印输出(当用户完成实验并填写实验清单后可打印输出实验结果),帮助功能(提供简单的实时帮助),仪表参数和程序段设定功能(用于设定仪表的个项参数和实验的程序段)

软件升级后以新版说明为准,详细参考软件帮助文件.未熟悉仪器操作切忌随便修改仪器参数,用于测试数据,应专人操作.