墻體材料蓄熱系數(shù)測(cè)試方案設(shè)計(jì)

丁洪益童庭歡王明快 徐澤孫鵬程楊利平小組成員實(shí)驗(yàn)原理S=0.51λaρ(W/m2·K)S稱(chēng)為材料的蓄熱系數(shù)，它表示當(dāng)物體表面溫度波振幅為1℃時(shí)，導(dǎo)入物體的最大熱流密度。CRM型蓄熱系數(shù)測(cè)定儀是以非穩(wěn)定導(dǎo)熱原理為基礎(chǔ)，在實(shí)驗(yàn)材料中短時(shí)間加熱，使實(shí)驗(yàn)材料的溫度發(fā)生變化，根據(jù)其變化的特點(diǎn)，通過(guò)導(dǎo)熱微分方程的解，便可計(jì)算出試驗(yàn)材料的導(dǎo)熱系數(shù)、蓄熱系數(shù)、導(dǎo)溫系數(shù)和比熱容。主要技術(shù)參數(shù)1．測(cè)試范圍：0.01～3w/(m2·K)2．試樣組數(shù)量：3塊3．試樣尺寸：200×200×20mm1塊200×200×60mm2塊4．測(cè)試精度：優(yōu)于3％5．電源電壓：220伏6．功率：500WCRM-II型蓄熱系數(shù)測(cè)試儀介紹根據(jù)非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱原理建立的導(dǎo)熱系數(shù)試驗(yàn)裝置是由電源、測(cè)溫儀表及一個(gè)面加熱器和放置在加熱器兩側(cè)相同材料的三塊試件及測(cè)溫?zé)犭娕冀M成。儀器裝置共分三部分：1、試件部份：包括試件，試件臺(tái)及夾具。為便于放置熱電偶及加熱器，試件分成三塊、二塊厚、一塊薄、試件之間夾以熱電偶與加熱器，并用夾具固緊（如圖）。儀器裝置2、加熱系統(tǒng)：采用硅膠加熱器，用4650程控電源作溫度控制。3、溫度測(cè)量系統(tǒng)：溫度測(cè)量采用直徑為0.1mm的銅一康銅熱電偶。測(cè)量溫度的儀表為AI-701數(shù)顯表。1、對(duì)試件的要求：（1）試件三塊為一組，其中兩塊厚，一塊薄。試件的長(zhǎng)和寬一般等于或大于薄試件厚度的8倍，厚試件和薄試件厚度比應(yīng)為3：1，通常試件尺寸為：薄試件一塊200×200×20mm厚試件兩塊200×200×60mm若知材料導(dǎo)溫系數(shù)時(shí),薄試件厚度可按下列數(shù)值選用：材料的導(dǎo)溫系數(shù)：薄試件的厚度：a（m2/h）δ（mm）≤1×10-315～20≥1×10-320～3（2）一組試件必須為同一配比，其比重差應(yīng)小于5%；（3）試件兩表面應(yīng)平行，且厚度應(yīng)均勻。薄試件平整度應(yīng)小于試件厚度的1%。各試件的接觸面應(yīng)平整且結(jié)合緊密；（4）粉狀材料用圍框的辦法按上述要求處理；（5）考慮材料的不均勻性，每種材料應(yīng)取樣3～5組。實(shí)驗(yàn)步驟2、試件的預(yù)處理：（1）測(cè)量干燥條件下導(dǎo)熱系數(shù)時(shí)，試件應(yīng)根據(jù)材料本身的技術(shù)規(guī)定在不同溫度條件下進(jìn)行干燥處理至恒重；（2）測(cè)量不同含濕狀況下的熱特性時(shí)，應(yīng)將干燥試件培養(yǎng)至所需濕度后，放在密閉容器兩天以上，再進(jìn)行測(cè)試，要求一組試件的濕度差小于或等于1%。3、測(cè)試前的準(zhǔn)備工作：（1）稱(chēng)三塊試件的重量、測(cè)量其尺寸，計(jì)算出密度；（2）將試件放在試件臺(tái)上，按上圖放入熱電偶及加熱器，熱電偶的結(jié)點(diǎn)放在試件的中心，然后夾具將試件夾緊。對(duì)于受壓易變形的試件，應(yīng)采取措施，防止試件變形；（3）設(shè)置加熱面，測(cè)量面溫度表的修正值SCb,使其初始溫差為“0”,試件的初始溫度在2分鐘內(nèi)變化小于±0.1℃，可開(kāi)始試驗(yàn)。4、手動(dòng)測(cè)量步驟：（1）根據(jù)試樣比重設(shè)置程控電源電壓；按下ON開(kāi)關(guān),啟動(dòng)電源輸出電壓,加熱板開(kāi)始升溫,同時(shí)計(jì)時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí).當(dāng)下熱電偶溫度升高θ（0,t1）≥10℃后,檢查計(jì)時(shí)器是否在4到5分鐘,否則要重新設(shè)置程控電源電壓.記錄此時(shí)下溫度E1,時(shí)間t1.當(dāng)上熱電偶溫度升高1到10℃后,記錄此時(shí)上熱電偶溫度E1′,時(shí)間t1′,t1′與t1間隔時(shí)間不大于1分鐘.（2）按OFF開(kāi)關(guān),關(guān)閉電源,停止升溫.記錄此時(shí)時(shí)間t2.t2與t1′間隔時(shí)間不大于半分鐘.等待3到5分鐘后,記錄下溫度E2,時(shí)間t3.將上述數(shù)據(jù)代入公式計(jì)算.一次試驗(yàn)結(jié)束，拆卸試件，并裝入密閉容器中，待四小時(shí)后，按上述試驗(yàn)步驟再進(jìn)行第二次試驗(yàn)。5、計(jì)算機(jī)控制操作

合上儀器電源開(kāi)關(guān)，將三塊試樣按上述方法放置好，打開(kāi)電腦程序，點(diǎn)擊“測(cè)試”，檢查通信是否正常，然后點(diǎn)擊“確定”，進(jìn)入測(cè)試界面。當(dāng)試樣上、下溫度穩(wěn)定后，設(shè)置加熱面，測(cè)量面溫度表的修正值SCb,使其加熱面，測(cè)量面的初始溫差基本為“0”,輸入試樣厚度值，根據(jù)試樣比重設(shè)置程控電源電壓值和加熱時(shí)間，然后點(diǎn)擊“確定”，再點(diǎn)擊“自動(dòng)測(cè)試”，這時(shí)電腦判斷初始溫度是否穩(wěn)定，如穩(wěn)定啟動(dòng)加熱電源，開(kāi)始計(jì)時(shí)，電腦判斷試樣能否在規(guī)定時(shí)間達(dá)到規(guī)定溫升，如不能，要用另一組試樣，重新設(shè)置電源電壓和加熱時(shí)間，按上述方法進(jìn)行。當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)定升溫時(shí)間后，電腦顯示升溫時(shí)間及過(guò)余溫度，同時(shí)關(guān)閉電源，開(kāi)始降溫計(jì)時(shí)，到達(dá)設(shè)定降溫時(shí)間后（5分鐘），電腦顯示加熱面過(guò)余溫度，同時(shí)輸出導(dǎo)熱系數(shù)值，比熱值，蓄熱系數(shù)值。點(diǎn)擊“保存”后，輸入試樣編號(hào)，然后點(diǎn)擊“確定”，進(jìn)入EXCEL界面，點(diǎn)擊“文件另存為”保存到指定位置即可。6、儀器系統(tǒng)參數(shù)標(biāo)定：

將三塊已知數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)試樣按上述方法放置好，先按上述測(cè)試方法進(jìn)行測(cè)試，當(dāng)顯示結(jié)果數(shù)據(jù)后，點(diǎn)擊“標(biāo)定”，輸入已知結(jié)果數(shù)據(jù)，再點(diǎn)擊“確定”即可。下熱電偶上熱電偶E1-E0（℃）E0（℃）E1（℃）t1（s）t2(s)T3(s)E0’(℃)E1’（℃）t1’（s）E2（℃）24568數(shù)據(jù)記錄返回返回（1）函數(shù)B（y）值：

（E1′-E0′）·√t1′B（y）=——————-------------

（E1-E0）·√t1（2）導(dǎo)溫系數(shù)：

d2根據(jù)B（y）查表得y2值，則：a=——---（m2/h）d為薄試件厚度4t1′y2（3）導(dǎo)熱系數(shù)：

Q=Ⅰ2R/S

式中R、S分別為加熱器的電阻及面積

Q√a·[√t3━√(t3-t2)]

λ=——————————----——----（W/m·K）

(E2-E0)·

√π手動(dòng)測(cè)量結(jié)果的計(jì)算（4）試件密度按下式計(jì)算：ρ=m/V（kg/m3）(5)蓄熱系數(shù)：S=0.51λaρ(W/m2·K)

函數(shù)B（y）表后退如圖可直接讀數(shù)：計(jì)算機(jī)操作測(cè)量結(jié)果的計(jì)算1、熟悉儀器各附件設(shè)備的使用說(shuō)明；2、當(dāng)外電源波動(dòng)較大時(shí)，應(yīng)進(jìn)行二次穩(wěn)壓；3、定期用標(biāo)樣進(jìn)行標(biāo)定，保證測(cè)試精度。注意事項(xiàng)一、為什么選擇CRM-II型蓄熱系數(shù)測(cè)試儀？解：本儀器符合標(biāo)準(zhǔn)JGJ51-2002《輕骨料混凝土技術(shù)規(guī)程》，JG158-2004《膠粉聚苯顆粒外墻外保溫系統(tǒng)》。適用于保溫材料、混凝土材料，塑料，橡膠等材料的熱分析檢測(cè)。其特點(diǎn)是：操作簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確度高、試驗(yàn)速度快（一次試驗(yàn)15分鐘左右），在一次試驗(yàn)中可同時(shí)測(cè)出材料的導(dǎo)熱系數(shù)，蓄熱系數(shù)，導(dǎo)溫系數(shù)和