导热系数仪说明指导书.doc

DRM-300导热系数测试仪

使用阐明书

湘 潭 市 仪 器 仪 表 有 限 公 司
地址：湖南省湘潭市雨湖区潭邵路519号 邮编:411105
电话： 58559788传真：
E-mail：

一、前 言
建筑及保温材料越来越广泛应用于各种工程中，而这些材料是具备一系列热物理特性，在进行热工计算时，往往涉及到这些热特性，为使计算精确可靠，就必要对的地选取材料热物理指标，使其与材料实际使用状况相符，否则，计算公式无论如何精确，所得到成果与实际状况依然会有很大差别。材料热物理特性受许多因素影响，例如：材料化学成分、密度、温度、湿度等，其中湿度对材料影响很大，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影响，材料往往会具有一定水份，这样，将会导致材料保温性能下降。因此，在热工计算中必要考虑这个问题。为此，精确测定含湿状态下材料热物理特性是十分必要。
我厂生产DRM型导热系数测定仪特点是：装置简朴、精确度高、实验速度快（一次实验十分钟左右），在一次实验中可同步测出材料导热系数，导温系数和比热，并且能测量不同含温状态下热物理性能。参照原则：JGJ51-（轻骨料混凝土技术规程）。
二、主 要 技 术 性 能
1、应用范畴：
本仪器合用于测定干燥或不同含湿状况下匀质板状、粉未状材料导热系数、导温系数和比热。被测材料导热系数范畴在0.035～1.7w/m.k（或0.03～1.5kcal/m.h.℃）。
2、电 源 ～220V，50HZ
3、外形尺寸（长×宽×高） 600×440×720（mm）
4、工作条件
①环境温度 10～35℃
②相对湿度 ≤80%
③室温规定稳定 ≤±1.5℃
5、测量成果精确度 ±5%
精准度 ±2%
三、基 本 原 理
DRM型导热系数测定仪是以非稳定导热原理为基本，在实验材料中短时间加热，使实验材料温度发生变化，依照其变化特点，通过导热微分方程解，便可计算出实验材料导热系数、导温系数和比热。
四、仪 器 装 置
依照非稳态导热原理建立导热系数实验装置是由电源、测温仪表及一种面加热器和放置在加热器两侧相似材料三块试件及测温热电偶构成。仪器装置共分三某些：
1、试件部份：涉及试件，试件台及夹具。
为便于放置热电偶及加热器，试件提成三块(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：
涉及加热器，3600数显可编程电源。
加热器是用直径为0.25毫米康铜丝绕成三段并联形式，并用薄绝缘绸布固定。
3600数显可编程电源可精准显示通过加热电器电流值、电压值、功率。
3、温度测量系统：
温度测量采用直径为0.1mm铜一康铜热电偶。测量温度仪表是HG2600高精度数显毫伏表。
五、使 用 方 法
1、对试件规定：
（1）试件三块为一组，其中两块厚，一块薄。试件长和宽普通等于或不不大于薄试件厚度8倍，厚试件和薄试件厚度比应为3：1，普通试件尺寸为：
薄试件一块30×30×（1.5～3）cm
厚试件两块30×30×（4～10）cm
若知材料导温系数时,薄试件厚度可按下列数值选用：
材料导温系数： 薄试件厚度：
a（m2/h） δ（mm）
≤1×10-3 15～20
≥1×10-3 20～30
（2）一组试件必要为同一配比，其容重差应不大于5%；
（3）试件两表面应平行，且厚度应均匀。薄试件平面度应不大于试件厚度1%。各试件接触面应平整且结合紧密；
（4）粉状材料用围框办法按上述规定解决；
（5）考虑材料不均匀性，每种材料应取样3～5组。
2、试件预解决：
（1）测量干燥条件下导热系数时，试件应依照材料自身技术规定在不同温度条件下进行干燥解决至恒重；
（2）测量不同含湿状况下热特性时，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，规定一组试件湿度差不大于或等于1%。
3、测试前准备工作：
（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）启动电源开关。
（3）称三块试件重量、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，热电偶结点放在试件中心，然后夹具将试件夹紧。对于受压易变形试件，应采用办法，防止试件变形；
（5）试件初始温度在10分钟内变化不大于±0.05℃（即±2μV），并且薄试件上，下表面温度差不大于0.1℃（即4μV）时，可开始实验。
4、测量环节：
（1）记录上表面热电势E′0 ，下表面热电势E0，（通过热电偶毫伏表读取数据）。
（2）依照加热器、试样厚度、试样密度选用适当电压（参看背面注意事项5），调节电源上旋钮，到适当电压，按OUT ON/OFF开关，输出电压，并同步启动计时开关。
（3）记录加热器功率值为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及下加热面热电偶毫伏数值为E1。
（5）当上表面热电偶毫伏值比E0高出0.04～0.08mv（相称于1～2℃）时,记录计时器读数，即时间t′,而热电偶毫伏值为E′，此时，规定：t′与t1间隔时间不大于或等于1分钟；
（6）按OUT ON/OFF开关，并同步记录计时器读数，即时间为t2，时间t2可以等于t′也可不不大于t′。当t2＞t′时，规定t2与t′之间时间间隔不超过30秒；
（9）由于加热停止，热源面上温度逐渐下降，待t3比t2长3～5分钟后，记录计时器读数即时间t3，而加热面热电偶毫伏数值为E2。
一次实验结束，拆卸试件，并装入密闭容器中，待四小时后，按上述实验环节再进行第二次实验。
六、测 量 结 果 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、材料导温系数，导热系数及比分别按下列几式计算：
（1）函数B（y）值：
θ′（x，t′）√t1
B（y）= ——————
θ（0，t1）√t′
（2）导温系数：
d2
依照B（y）查表得y2值，则：a = —— （m2/h）
4t′y2
（3）导热系数：
Q√a（√t3-√t3-t2）
入=——————————— （w/m.k）
θ（0,t3）√π
（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℃，及相相应时间h；
θ（0， t1） t1—升温过程中热源面上过余温度℃，及相相应时间h；
θ（0， t3） t3—降温过程中热源面上过余温度℃，及相相应时间h；
t2—关闭热源时间h；
P—三块试件平均容量kg/m3；
d—薄试件厚度m。
Q—加热器功率W/m2，按下式计算；
W
Q = ——
S
式中W —加热器 功率W（电源显示屏上读数据）。
S—加热器面积m2
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）
测试
时间
99年10月18日
暖瓶中水温（℃）
E ′0
E0
E1
t1
E′
15
0.030mv
0.0304mv
0.7732mv
4′
0.105mv
t′
t2
E3
t3
W

4′26″
4′26″
0.408mv
8′02″
3.505w

5、温度计算
（1）暖瓶中水温为15℃，查“温度一毫伏”对照表为0.596 mv如果暖瓶中装入冰水混合物，则直接查“温度一毫伏”对照表。
（2）薄试件上表面温度值
① 初始温度：
t′0 = E′0 + 0.596 = 0.626 mv，查“温度一毫伏”对照表
为15.75℃
② 加热时间为t′时温度
t′= E′+ 0.596= 0.701 mv，查“温度一毫伏”对照表为17.6℃
（3）薄试件下表面（即热源面上）温度
① 初始温度
t0 =E0 + 0.596=1.3692 mv，查“温度一毫伏”对照表为15.76℃
② 加热时间为t1温度
t1 =E1 + 0.596=1.3692 mv，查“温度一毫伏”对照表为33.88℃
③ 时间为t3时温度
t3 =E3 + 0.596=1.004 mv，查“温度一毫伏”对照表为25.05℃
（4）材料热物理性能计算（见表二）
八、注 意 事 项
1、熟悉仪器各附件设备使用阐明；
2、实验必要在试件初始温度稳定状况下进行，不能将一组试件持续测量，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、经常测量加热器电阻值，检查加热器与否有断线或碰线；
5、加热电压大小可以依照试件容量和薄试件厚度来控制，下表可作选取电压时参照。

加热器电阻近似值R（Ω）
薄试件厚度
d（m）
密度
P（kg/m3）
选用电压
V（V）
～40
0.015
100如下
300～400
500～600
700～800
900以上
15如下
15～20
25～30
30～40
40～45
～40
0.0200
300如下
400～500
600～700
800～900
1000以上
25如下
30～35
35～40
40～45
45以上

九、DRM-II型导热系数测定仪成套性
序号
配 置
数量
单位
备注
1
主机
1
台

2
测试软件
1
套

3
计算机
1
套
按合同配备
4
打印机
1
台
按合同配备
5
加热器
1
个

6
热电偶
2
付

7
仪器使用阐明书
1
本

7
温控表使用阐明书
1
本

8
电源使用阐明书
1
本

9
产 品 合 格 证
1
份

温度（℃）—— 热电势（mv）对照表
℃
0

1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
0
0.040
0.079
0.119
0.159
0.199
0.238
0.278
0.318
0.338
10
0.397
0.438
0.479
0.520
0.561
0.602
0.643
0.684
0.725
0.766
20
0.807
0.849
0.891
0.933
0.975
1.017
1.060
1.102
1.144
1.186
30
1.228
1.270
1.312
1.355
1.397
1.439
1.481
1.523
1.565
1.608
40
1.605
1.693
1.737
1.780
1.824
1.867
1.911
1.954
1.998
2.041
50
2.085
2.128
2.172
2.215
2.259
2.302
2.346
2.389
2.433
2.476
60
2.520
2.565
2.610
2.655
2.701
2.746
2.791
2.836
2.882
2.927
70
2.972
3.018
3.063
3.108
3.153
3.199
3.244
3.289
3.334
3.380
80
3.425

时 间 换 算 表
分
时
秒
时
秒
时

2
3
4
5
6

7
8
9

10
11
12

13
14
15

16
17
18
19

20
21
22

23
24
25
26

27
28
29
30
0.0167
0.0333
0.0499
0.0666
0.0833
0.0999

0.1166
0.1333
0.1500

0.1666
0.1833
0.1999

0.2166
0.2333
0.2499

0.2666
0.2833
0.2999
0.3166

0.3332
0.3499
0.3666

0.3832
0.3999
0.4166
0.4332

0.4500
0.4665
0.4832
0.4999
1
2
3
4
5
6

7
8
9

10
11
12

13
14
15

16
17
18
19

20
21
22

23
24
25
26

27
28
29
30
0.0003
0.0006
0.0008
0.0011
0.0014
0.0017

0.0019
0.0022
0.0025

0.0028
0.0031
0.0033

0.0036
0.0039
0.0042

0.0044
0.0047
0.0050
0.0053

0.0056
0.0058
0.0061

0.0064
0.0067
0.0069
0.0072

0.0075
0.0078
0.0081
0.0083
31
32
33
34
35
36

37
38
39

40
41
42

43
44
45

46
47
48
49

50
51
52

53
54
55
56

57
58
59
60
0.0086
0.0089
0.0092
0.0094
0.0097
0.0099

0.0103
0.0106
0.0108

0.0111
0.0114
0.0117

0.0119
0.0122
0.0125

0.0128
0.0131
0.0133
0.0136

0.0139
0.0142
0.0144

0.0147
0.0150
0.0153
0.0156

0.0158
0.0161
0.0164
0.0167

Q=A.t2
（w/m2）
θ′（x ，t′）= t ′- t′0
（℃）
θ（0,t1）=t1-t0
（℃）
θ（0,t3）
=t3-t0
（℃）
t1
（小时）
t′
（小时）
232.12
1.85
18.12
9.29
0.0666
0.0738
t2（小时）
t3（小时）
√t1
√t′
√t3
√t3-t2
0.0738
0.1339
0.2581
0.2717
0.3659
0.2452

√t3-√t3-t2

θ′（x，,t′）√t1
B（y）=—————----
θ（0，,t1）√t′
y2
d2
a=———
4t′y2
（m2/h）
√a
θ√a（√t3-√t3-t2）
入= ——————
θ（0,t3）√π
（w/m.k）
0.1207
0.09699
0.946
0.0008165
0.02857
0.0565
表二
建 筑 材 料 热 物 理 系 数 测 定 记 录 表（一）
测 定 记 录
时间
暖瓶温度
E′0
E0
E1
t1
E′
t′
t2
E3
t3
W

材料名称：

试件
项目
上
中
下
平均
g干（公斤）

V（米）

g温（公斤）

ρ湿（公斤/米3）

W（%）

材料配比：

容量ρ： 公斤/米3

实验室湿度： %
（W）
实验室温度： ℃

S ： 米2

函数B（y）表
y2
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0.0
0.1
0.2
0.3

0.4
0.5
0.6
0.7

0.8
0.9
1.0
1.1

1.2
1.3
1.4
1.5

1.6
1.7
1.8
1.9
2.0

1..0000
0.6879
0.4010
0.3151

0.2543
0.2089
0.1735
0.1456

0.1230
0.1044
0.08908
0.07631

0.06562
0.05657
0.04890
0.04238

0.03680
0.03201
0.02790
0.02435
0.02128

0.8327
0.5203
0.3908
0.3081

0.2492
0.2049
0.1704
0.1431

0.1210
0.1027
0.08770
0.07516

0.06464
0.05575
0.04820
0.04179

0.03629
0.03157
0.02752
0.02402
—
0.7693
0.5037
0.3810
0.3014

0.2442
0.
0.1674
0.1407

0.1190
0.1011
0.08634
0.07403

0.06368
0.05494
0.04751
0.04120

0.03578
0.03114
0.02715
0.02370
—
0.7229
0.4881
0.3716
0.2948

0.2394
0.1973
0.1645
0.1383

0.1170
0.09949
0.08501
0.07292

0.06274
0.05414
0.04684
0.04062

0.03528
0.03072
0..02678
0.02338
—
0.6852
0.4736
0.3625
0.2885

0.2347
0.1937
0.1616
0.1369

0.1151
0.09791
0.08370
0.07181

0.06181
0.05335
0.04617
0.04004

0.03479
0.03030
0.02642
0.02307
—
0.6253
0.4599
0.3539
0.2824

0.2301
0.1902
0.1588
0.1337

0.1132
0.09645
0.08241
0.07073

0.06090
0.05258
0.04552
0.03948

0.03431
0.02988
0.02606
0.02276
—
0.6253
0.4469
0.3455
0.2764

0.2256
0.1867
0.1561
0.1315

0.1114
0.09491
0.08115
0.06967

0.06000
0.05182
0.04487
0.03893

0.03384
0.02947
0.02570
0.02246
—
0.6002
0.4346
0.3365
0.2707

0.2213
0.1833
0.1534
0.1293

0.1096
0.09340
0.07991
0.06863

0.05912
0.05107
0.04423
0.03839

0.03337
0.02907
0.02535
0.02216
—
0.5777
0.4229
0.3298
0.2651

0.2170
0.1800
0.1507
0.1271

0.1078
0.09129
0.07869
0.06761

0.05826
0.05033
0.04360
0.03785

0.03291
0.02867
0.02501
0.02186
—
0.5700
0.4117
0.3223
0.2596

0.2129
0.1767
0.1481
0.1250

0.1061
0.09048
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0.03246
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0.02157
—
B（y）
此表来源：B（y）e-y2-√лy.e fc（y）=√лierfe（y） 即ierc（y）= ----
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