标准规范下载简介

GB∕T10294-2008绝热材料稳态热阻及有关特性的测定防护热板法.pdf

根据装置的形式（见1.6.2）从每个样品中选取一或两个试件。当需要两块试件时，它们应该尽可 能地一样，厚度差别应小于2%。除3.1c)叙述的特殊应用外，试件的尺寸应该完全覆盖加热单元的表 面。试件的厚度应是实际使用的厚度或大于能给出被测材料热性质的最小厚度（见3.4.2）。试件亦应 满足在1.7和1.8中指出的一般要求。当采用2.2.1的公式时，试件厚度与加热单元尺寸的关系应把 不平衡和边缘热损失误差之和限制在0.5%之内。当加热单元有其他构造细节时，应做单独的分析以 确定不平衡和边缘热损失误差之和等于0.5%的点

3.2.2制备和状态调节

试件的制备和状态调节应按照被测材料的产品标准进行。无材料标准时按下述方法。 3.2. 2. 2除松散试件外的材料的总则

3. 2. 2. 2. 1准备

DL／T 5344-2018 电力光纤通信工程验收规范3.2.2.2.2 状态调节

/T102942008/ISO83

测定试件质量后，必须把试件放在干燥器或通风的烘箱里，以对材料适宜的温度将试件调节到恒定 的质量。热敏感材料不应暴露在会改变试件性质的温度中。当试件在给定的温度范围内使用时，应在 这个温度范围的上限、空气流动并控制的环境下调节到恒定的质量。 如果使用吸附剂或吸收剂，系统可以是封闭的。例如在封闭的干燥器中，以330K～335K的搅拌 空气调节某些泡沫塑料。 从测量干燥前后的质量计算相对质量损失。当测量传热性质所需的时间比试件从实验室空气中吸 放显著的湿气所需的时间短时（如混凝土试件），建议在干燥结束时，很快将试件放入装置中以避免吸收 显气。反之（例如测量低密度的纤维材料或泡沫塑料试件），建议把试件留在标准的实验室空气（296K 土1K；50%土10%RH)中持续调节到与室内空气平衡（质量衡定）。中间情况（如高密度纤维材料试 牛）对试件的调节过程按操作者的经验确定。 为减少试验时间，试件可在放人装置前调节到试验平均温度。为防止测定过程中湿气渗入（或溢 出)试件，可将试件封闭在防水汽的封套中。如果封套的热阻不可忽略，封套的热阻必须按照2.1.4.1.3中 刚性试件使用的薄片一样进行单独测量。

3.2.2.3松散材料的试件制备总则

3.2.2.3.1概述

测定松散材料时，建议试件的厚度至少为松散材料中的珠、颗粒、小薄片等平均尺寸的10倍，可能 时为20倍。当这些颗粒是刚性时是最严格的情况。当不能满足要求时，应考虑用其他试验方法，如防 护或标定热箱法。从样品中取出比试验所需的量稍多的有代表性的试件，在按3.2.2.2.2状态调节（如 可采用）前和后，分别测定其质量。 由这些质量计算质量损失百分比。 称出一些经过状态调节的试件，按材料产品标准的规定制成一个（或两个）要求密度的试件。如果 没有标，则按下述两个方法之一制作。 由于已知试件的最终体积，所以能够确定需要的质量。然后将试件很快放人装置或按前述的方法， 效在标准的实验室环境中达到平衡。当使用方法A或方法B的盖子的热阻可忽略时，试件的表面温度 应认为等于加热单元和冷却单元面板的温度。

3.2.2.3.2方法A

装置在垂直位置运行时推荐使用本方法。 在加热面板和冷却面板间设立要求的间隔柱，组装好防护热板组件。在周围或防护单元与冷却面 板的外边缘之间铺设适合封闭样品的低导热系数材料，形成一个（两个)顶部开口的盒子（加热单元两侧 各一个）。 把称重过的状态调节好的材料分成四（八)个相等部分，每个试件四份。依次将每份材料放人试件 的空间中。在此空间内振动、装填或压实，直到占据它相应的四分之一空间体积，制成密度均匀的试件

3.2.2.3.3方法B

改且在小平位且运1时推存使用本万法 用低导热系数材料做成一个（或两个）外部尺寸与加热单元相同的薄壁盒子。盒子的深度等于被测 试件的厚度。用不超过50μm的塑料薄片或耐热且不反射的薄片（石棉纸或其他适当的均匀薄片材 料）制作盒子开口面的盖子和底板，以粘贴或其他方法把底板固定到盒子的壁上。 从试件方向看到的诸表面，在工作温度下的半球辐射系数应≥0.8。如果盖子和底板有可观的热 阻，可按3.2.2.2中所述的用于确定硬质试件的试件纯热阻的方法。 （将已称过质量并经过状态调节的材料分为相等的两份，每份作一个试件），把具有一面盖子的盒子 水平放在平整表面上，盒子内放人试件。注意使（两个）试件具有（相等并且）均匀的密度。然后盖上另 一个盖板，形成能放入防护热板装置的封闭的试件，

GB/T10294—2008/IS08302:1991

在放置可压缩的材料时，膨松材料使盖子稍凸起，这样能在要求的密度下使盖子与装置的板有良好 的接触。某些材料，由于试件准备过程中的材料损失，可能要求在测定前重称试件。这种情况下，测定 后确定盒子和盖子的质量以计算测定时材料的密度，

3. 3. 1 质量

在试件放入装置前测定试件质量，准确度士0.5%

试件在测定状态的厚度（以及试验状态的容积）由加热单元和冷却单元位置确定或在开始测定时测 得的试件的厚度。 试件厚度可以按2.1.4.2中所述的方法测量，或在装置之外用能够重现测定时试件上所受压力的 仪表测得。从这些数据和按3.3.1确定的状态调节过的试件质量，可算出试件在测定状态的密度。 毯或毡型材料通常在强制的厚度下试验，许多材料在材料产品标准中规定厚度。但如3.1指出，有 时试验结果可能对说明该材料的传热性质是没有意义的。 有些材料（例如低密度的纤维材料）测量以计量区域为界的那部分试件的密度，而不是整个试件的 密度可能更准确些，这样可得到较正确的传热性质与密度之间的关系。 试验过程中应尽可能随时地监视试件的厚度。 采用2.1.4.1.3c）的方法时，用于计算传热性质的厚度必须根据热电偶的位置进行相应的修正。

接照下列之一选择温差： a）按照特定材料、产品或系统的技术规范的要求； b 被测定的特定试件或样品的使用条件（如果温差很小，准确度可以降低。如果温差很大，则不 可能预测边缘热损失和不平衡误差，因为理论计算假定试件导热系数与温度无关，见2.2.1） c 确定温度与传热性质之间的未知关系时，温差尽可能小(5K～10K)； d） 当要求试件内的传质减到最小时，按测定值的所需准确度选择最低的温差。但如1.7.3所述 这可能意味着与本标准不符

当需要测定试件在空气（或其他气体）中的传热性质时，调节防护热板组件周围气体的相对湿度，使 其露点温度至少比冷却单元温度低5K。 为了实验室间的相互比较，建议以露点温度比冷却单元的温度低5K～10K的气体作为标准 大气。 把试件封入气密性封袋内避免湿分迁入（或逸出）试件时，试验时封袋与试件冷面接触的部分不应 出现凝结水。

3.3.4.2在其他气体或真空中测定

如在低温下测定，装有试件的装置应该在冷却之前用干气体吹除空气。温度在77K～230K之间 时，用于气体而不是空气作为充填气体，并将装置放入密封箱中。如冷却单元温度低于125K时使用氮 气，应小心调节氮气压力以避免凝结。温度在21K～77K之间时，通常要求用低冷凝温度的气体（如 氮气）作为密封箱的大气，有时使用氢气。 警告：氢气是一种无色、无味和高度易燃的气体，必须由有资格的人员操作。 空气、氮、氢和氨气的导热系数差异很大，所以会显著影响被测材料的传热性质。应该小心记录环 境气体的种类、其压力和温度，并在报告中包括这些资料。 当需要测定试件在真空中的热性质时，在冷却之前应先把系统抽真空。

3.3.5热流量的测定

GB/T10294—2008/ISO8302:1991

测量施加于计量部分的平均电功率，准确度不低于0.2%，强烈建议使用直流电。用直流时，通常 使用有电压和电流端的四线制电位差计测定。 推荐自动稳压的输入功率。输人功率的随机波动、变化引起的热板表面温度波动或变化应小于热 板和冷板间温差的0.3%。 调节并维持防护部分的输人功率（最好用自动控制），以得到满足2.1.4.1.1所要求的计量单元与 防护单元之间的温度不平衡程度，

当使用双试件装置时，调节冷却单元或冷面加热器使两个试件的温差的差异不大于2%，

用已证明有足够精密度和准确度、满足本方法的全部要求的方法来测定加热面板和冷却面板的温 度或试件表面温度（如果用2.1.4.1.3c)方法）和计量到防护的温度平衡。 由2.1.4.1.3所述的方法之一确定试件的温差。 2.1.4.1.3b)还要对薄片进行附加热阻的确定，

3.3.8过渡时间和测量间隔

由于本方法是建立在热稳态状态下的，为得到热性质的准确值，让装置和试件有充分的热平衡时间 是非常重要的。 测量低热容量的良好绝热体，并存在湿气的吸收或释放而带来潜热交换的场合，试件内部温度达到 热平衡可能要很长的时间。 达到平衡所需的时间能从几分钟变化到几天，它与装置、试件及它们的交互作用有关。 估计这个时间时，必须充分考虑下列各项： a）冷却单元、加热单元的计量部分、加热单元的防护部分的热容量及控制系统； b）装置的绝热； c）试件的热扩散系数、水蒸气渗透率和厚度； d 试验过程中的试验温度和环境； e 试验开始时试件的温度和含湿量。 在真空中运行可能大大增加为使装置和试件达到热平衡所需要的时间（由于装置和试件释放气体 以及在这类试验中试件的热扩散系数往往是低的）。 其中某些影响在参考文献[18]和[20]中有所讨论。 作为一般的指南，控制系统能强烈地减少达到热平衡的时间，但是对减少含湿量平衡时间的作用 很小。 在不可能较精确的估计过渡时间或者没有在同一装置里、在同样测定条件下测定类似试件的经验 时，按下式计算时间间隔△t：

CB/T10294—2008/ISO8302:1991

当加热单元的温度为自动控制时，记录温差和（或)施加在计量加热器上的电压或电流有助于检查 是香达到稳态条件，

3.3.9最终质量和厚度测量

3.3.8规定的读取数据完成以后，立即测量试件的最终质量。强烈推荐操作人员重复测量厚度 告试件体积的变化。

3.4选择性测量的步骤

试图估计非均质性误差的一种方法是：从相同的样品中选择两块试件，它们在靠近计量区域边缘处 的结构差异应尽可能大。比较它们的测量结果，如果不能认为相同，可能要测定一系列试件。 某些材料中可能在很小的距离上发生结构变化，可用切取比装置的面板的尺寸大的一组试件进行 两次测定。测定时试件要仔细定位，使计量区域的边缘分别位于两种极端结构下。比较两次测定结果， 其差异归结为热流扭曲影响。两次测定时都应将试件突出装的部分良好地绝热，以减少暴露部分增 加的热损失。试件的尺寸和序度除容纳结构的变化外，还影响结构变化的尺寸。计量面积越天，对结果 的影响越小。试件厚度对热流扭曲的影响可能增加或者减少。 当试件与加热和冷却单元面板接触的两个表面之间存在直接的热短路时，判断其影响的最好方法 是切断热短路，尤其是能够切断连接表面与其余热通道的连接时。绝热材料薄片能在关键的表面提供 这种隔离。 用磨平的软木片（或类似绝热材料）做成0.002m(或稍厚)的薄片效果良好。片必须磨得与加热单 元的面板一样平（见2.1.1.1）。薄片的热阻可单独测量。 评估这些试验条件的准确度是困难的。评估非均质性的准确度达到与本标准方法的准确度可比较 的水平是不现实的。探查到的差异应有物理意义而不只是测量误差。 因此能确定由于热短路引起的试件热阻的纯变化。如果由于热短路引起的试件的热阻变化大于 1%，应插入较厚的垫片再作测定。 亦可用分析和计算估计热流歪曲的影响，报告中应给出确定这些影响的方法。根据本标准的目的， 在传热性质测量中，差异小于2%可认为无意义的。

3.4.2可确定材料热性质的试件最小厚度的测定方法

选择密度和密度分布均匀、厚度等于被测材料的最大厚度或装置允许测定的最大厚度的样品。这 个厚度记为ds。 从样品中切出5组试件，厚度从实际使用的最小厚度起，以大致相同的增量增加。其厚度分别为 di到ds，相应的试件的标号为Si到Ss。 密度非常低的材料，由于试件自重可能存在密度梯度，用这个参数检查均匀性。 对于低密度材料，已证实通过辐射和传导机理传热，而无对流。热阻对厚度的关系曲线的斜率，在 享度小于1cm～2cm时，经常随看厚度增加而减小，然后保持为常数。该固周定斜率的倒数是较大厚度 试件的表观导热系数。 用相同的平均温度和温差测量S1，Ss和Ss的厚度和热阻，绘出热阻与厚度的曲线。如果三个值偏 离直线小于土1%，计算直线的斜率。如果偏差大于土1%，再对S和S4进行同样测定，以检查是否存 在一个厚度，超过此厚度热阻与直线的偏差小于土1%。如果存在此厚度，计算直线的斜率，并计算由厚 度增量△d与热阻增量△R之比定义的材料的表观导热系数入：=△d/△R。 对于不同的平均温度，这个最小厚度随不同的材料、产品和系统的密度、类型和形状而变。 材料表观导热系数表征厚度大于最小厚度的材料、产品和系统的特性。传递系数与入：的差异小 于2%。 解释测定结果时必须考虑试验误差，用最小二乘法拟合R和d关系曲线可能有所帮助。要求较可 靠的确定最小试件厚度时，可测定大量试件。

GB/T10294—2008/ISO8302:1991

厚度关系可能是试件两侧温差的函数。就本标准的而言，如在典型的操作温差下进行上述测定，能 确定热阻与厚度的关系

3.4.3测定与温差的关系

如果不知道材料的温差与其传热性质的关系，最少要以幅度变化较大的温差进行三次测量。由此 可获得一个二阶的关系。如果是简单的线性关系，只需要做两次（即外加一次）测量，对这种特殊试件可 以这样建立线性关系。

3.5.1密度和质量变化

公式计算经过状态调节后的试件在测定时的密度

Da=Ma/V 0.=M/V

Pa 测定时干试件的密度，单位为千克每立方米（kg/m）； 在复杂的调节过程（通常是与标准试验室的空气达到平衡）后的试件密度，单位为千克每立 方米（kg/m）; M2 一干燥后试件的质量，单位为千克（kg）； M3 更复杂的调节过程后试件的质量，单位为千克（kg）； V 一干爆或调节后试件所占体积，单位为立方米（m）

3.5.1.2质量变化

计算材料因干燥所致的相对质量变化m，或因更复杂的调节后的相对质量变化m

M一接收状态下材料的质量，单位为千克（kg）； 和Ms—同3.5.1.1中的定义。 当材料产品标准要求或对正确评价试验状态有用时，除m。之外，计算干燥后，因状态调节所致 对质量变化m：

计算试件在测定期间的相对质量增加m

在测定中试件的相对质量增加； M,——测定结束时试件的质量，单位为千克(kg)；

3. 5. 2 传热性质

用稳态数据的平均值进行所有的计算。应采用3.3.8得到的四组数据进行计算，其他在稳态时观 察的外加的测量数据，只要计算的传热性质与按3.3.8观察的数据计算的传热性质的差异不超过 ±1%，亦可使用。

GB/T10294—2008/IS08302199

或按下式计算传递系数

式中： Φ一加热单元计量部分的平均加热功率，单位为瓦（W）； T一一试件热面温度平均值，单位为开(K)； T2一试件冷面温度平均值，单位为开(K)； A一—在1.7.6和2.1.1.3中定义的计量面积（双试件装置需乘以2)，单位为平方米（m）； d一一试件平均厚度，单位为米（m）。 如果满足1.8.2和1.8.3的要求，可用下式计算材料表观导热系数入：或导热系数入（或热阻系数 =1/入)：

若以按照本标准方法得到的结果出报告，那么本标准方法所规定的相关要求都应全部满足。若某 些条件未满足，应按3.6.19中所要求的增加符合性的声明。 每一试验结果的报告应包括下列各项（报告的数值应代表试验的两块试件的平均值或是单试件装 置的一个试件的值）。 3.6.1材料的名称、标志以及制造商提供的物理描述。 3.6.2由操作人员提供的试件说明以及试件与样品的关系。如可应用时，满足材料产品标准。松散填 充材料的试样制备方法。 3.6.3试件的厚度，标明是由热板和冷板位置强制确定的，还是测量试件的厚度。确定强制厚度的方 法，m。 3.6.4状态调节的方法和温度。 3.6.5经状态调节后的试件，测定时材料的密度，kg/m。 3.6.6在干燥和（或）调节过程中相对质量变化（见3.5.1)。 3.6.7测定过程中质量的相对变化（见3.5.1)，测定过程中厚度（或体积)变化（见3.3.9）。 3.6.8试验时试件的平均温差及测定温差的方法（见2.1.4.1.3)，K或℃。 3.6.9试验时平均温度，K或℃。 3.6.10 测定时流经试件的热流密度，W/m?。 3.6.11 试件的热阻（m²·K/W)或传递系数（W/(m·K)）。可应用时，给出热阻系数（m·K/W）、导 热系数（W/(m·K))或材料的表观导热系数（W/(m·K))以及其已经测定的或已知可应用的厚度范 围（见3.4.2）。 3.6.12测定完成日期，整个试验的延续时间和其中稳态部分延续时间（如果这类资料有助于解释 结果）。 3.6.13装置的型式（单或双试件）、取向（垂直、水平或其他方向）。单试件装置的试件不是垂直方向 时，说明试件的热面位置（顶部、底部或其他任意位置）。 3.6.14对于在试件和装置面板间插人薄片材料或者使用了水汽密封袋的试验，应说明薄片材料或封 套的物质和厚度。并应说明测定试件温差的温度传感器的种类和布置。 3.6.15所用防护热板装置的形式，单或双试件。减少边缘损失的方法和测定过程中环绕防护热板组

GB/T10294—2008/ISO8302:1991

3.6.16充填试件周围用的气体种类和压力及用以吹除的气体种类。 3.6.17必要时给出热性质的值为纵坐标、测量时平均温度为横坐标的图，用图形表达试验结果。绘制 以热阻或传递系数为试件厚度的函数的图亦很有用。 3.6.18强烈建议给出所测热性质的最大预计误差。当本标准中某些要求不满足时（见3.6.19），建议 在报告中给出完整的测量误差的估算。 3.6.19在情况或需要无法完全满足本标准所述的测定过程时，可允许有例外，但必须在报告中特别说 明。建议的写法是：“本测定除外符合GB10294的要求，完整的例外清单如下”

3.6.16充填试件周围用的气体种类和压力及用以吹除的气体种类。 3.6.17必要时给出热性质的值为纵坐标、测量时平均温度为横坐标的图，用图形表达试验结果。绘制 以热阻或传递系数为试件厚度的函数的图亦很有用。 3.6.18强烈建议给出所测热性质的最大预计误差。当本标准中某些要求不满足时（见3.6.19），建议 在报告中给出完整的测量误差的估算。 3.6.19在情况或需要无法完全满足本标准所述的测定过程时，可允许有例外，但必须在报告中特别说 明。建议的写法是：“本测定除….外符合GB10294的要求，完整的例外清单如下”

GB/T10294—2008/ISO8302:199

附录A （规范性附录） 装置性能和试验条件的极限值

GB/T10294—2008/IS08302:1991

B.1热电偶的类型如下

B型：正极为铂（30%）佬合金，负极为铂（6%）佬合金； E型：正极为镍（10%）铬合金，负极为康铜； J型：正极为铁，负极为康铜； K型：正极为镍（10%）铬合金，负极为镍（5%)铝或硅合金（见表B.1的角注1)）； R型：正极为铂（13%）佬合金，负极为铂； S型：正极为铂（10%）合金，负极为铂； T型正极为负极为康锁

B.2热电偶的误差极限见表B.1。

误差极限适用于直径在0.25mm3mm的新的热电偶线，并且使用温度不超过表B.2推荐的极 限。如在较高温度下使用，这些误差极限可能不适用。 误差极限适用于交付到使用者的新热电偶线，未考虑使用中的标定漂移。漂移的大小与热电偶线 的尺寸、温度、暴露的时间和环境有关。 当误差极限以百分比的形式给出时，百分比用于以摄氏度表示的被测温度。 B.3各种型号和直径热电偶的推荐使用温度上限列于表B.2。这些极限用于有保护的热电偶，即在常 规的端部密封保护管子内的热电偶，不适用于以密实的矿物氧化物为绝缘的铠装热电偶。适当地设计

表B.1热电偶的允差

第二部分给出的O℃以下的误差极限。如果要求材料必须满足本表中0以下的误差极限，在采购单中就 必须注明。通常要求选择材料。 能证明并建立0℃以下专用级的误差极限的资料极少。以下是根据有限的经验对E型和T型热电偶建议 的专用误差极限： E型：一200℃~0℃：±1℃或±0.5%(取大者); T型：200C~0℃C：±0.5℃或±0.8%(取大者）。 这些误差极限仅供采购者与供应商参考。 由于材料的特性，没有列出O℃以下J型热电偶的误差极限和0C以下K型热电偶的专用误差极限

B/T102942008/ISO

表B.2保护型热电偶的推荐使用温度上限

GB/T10294—2008/IS08302:1991

.1本程序用于理论估算通用防护热板装置的试件最大允许厚度。表C.1为一个运算的例子。读 以容易地对不同的数值建立类似的表格。计算以文献5」中的公式为基础。在计算中作了许多 定，为方便计，列表如下： a）穿过隔缝为两根面积为0.129mm²的铜导线（0.0002平方英寸，见本程序的说明6）。 b）穿过隔缝的测量计量单元温度的热电偶数量等于10√A或2(取大者）。其中A为计量单元白 面积，以m计。 采用四对温差热电偶测量温度不平衡。热电偶规格与测量温度的热电偶相同。 d）防护单元和计量单元各自具有均匀的温度，但可能并不相等。 e）试件边缘的温度是均匀的。 所用的参数如下： E 边缘温度与冷板的温度的差与热、冷板温度差的比值，E=（T边一T冷）/（T热一T）； RATIOT一一隔缝两侧温度差与热、冷板温度差的比值； RATIOK一一加热器导线的导热系数与试件导热系数之比： RATIOL热电偶线的导热系数与铜线导热系数之比(本程序中输出为变量KCU；T/CK)； GAP一隔缝的宽度，cm; PLATE一板的总宽度，cm(变量WPLATE)； GUARD一防护单元的宽度，cm； %ERR一一测量值的总的理论误差； MAX.THICKNESS一总误差为%ERR的试件最大厚度。 C.2一且建立起一组表格，对于一个给定的装置，决定RATIOK、RATIOL和GAP，如它们很接过 表中的数值，就应用这套表格。如数值有明显差异，那么查阅参考资料。计算正常试验状态的RATIOT 选择相应的表、查得相应于本装置的加热单元和防护单元尺寸的试件最大容许厚度。必要时在各表 同内插。注意表内的数值只应用于E=0.5的理想状态。采用其他E值时，参照2.2.1进行计算或售 教本程序。

GB/T10294—2008/ISO8302:1991

RATIOT=RATIOOFGAPTEMPERATUREDIFFERENCETO SPECIMENTEMPERATUREDIFFERENCE. RATIOT=RATIOOFTHERMALCONDUCTIVITYOF LEADSACROSSGAPTOTHERMALCONDUCTIVITYOFSPECIMEN. KCU=THERMALCONDUCTIVITYOFT/CACROSSGAP RELATIVETOTHERMALCONDUCTIVITYOFCOPPER. D=GAPWIDTH. WPLATE=PLATEWIDTH

CJT401-2012标准下载B/T10294—2008/IS08302:199

GB/T10294—2008/ISO8302:199

GB/T10294—2008/ISO8302:1991

GB/T10294—2008/ISO8302:199

2 22 23 24 25

JC／T 2481-2018 混凝土坍落度保持剂常规防护热板导热仪（试样运行状态）中的最大试

RATIOT、RATIOK、RATIOT的含义见附录C的C.

CB/T10294—2008/ISO8302:1991