CN103529073B - 一种非对称热板仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种非对称热板仪，包括测量热板，所述测量热板位于热护板的中间位置，并与所述热护板在同一平面，所述的测量热板和热护板分别安装的内框架和外框架上，两者中间用隔热条隔开；所述测量热板贴附有测量热板加热膜，所述热护板下贴附有热护板加热膜；所述热护板和测量热板上均设有温度传感器，所述测量热板加热膜下设有温度传感器，所述测量热板加热膜和热护板加热膜贴下方设有隔热板和已知热阻值的泡沫板，在测量热板下方的在泡沫板的上表面设有温度传感器；所述的泡沫板下表面裸露在空气层中，空气层厚度应大于>10cm。本发明简化了结构，降低了能耗，可以消除不确定性的系统误差，不需要标样校准，使面料热阻的测量更加准确。

Description

一种非对称热板仪

技术领域

本发明涉及面料热阻测量技术领域，特别是涉及一种非对称热板仪。

背景技术

ASTMD1518型热板仪是一种广泛应用的织物热阻测量热板仪，其测量热板采用薄板结构，上热护板也采用薄板结构，与测量热板同处一个平面内，相邻边沿由隔热条隔开；底热护板也为薄板结构，其面积等于测量热板与上热护板之和，并与测量热板与上热护板平行，上下热板间为隔热空腔。当上热护板与下热护板温度控制一致的情况下，该平板仪之测量热板的热流为完全一维向上状态，同时测量热板的温度在无风状态下可保持均匀一致，可以完成对上方面料试样热阻的测量。ISO11092所规定的热板仪形式和ASTMD1518相似，只是上热护板的形式不同。然而，实际使用却表明该类设计存在较大的系统误差，可能是由于测量热板与底热护板的温度控制不一致，即便较小的温差，因为面积比较大，它们之间通过空腔产生对流热交换，以致测量结果产生较大的误差，在1m/s的风速条件下就可能更大一些。但测试结果表明，不同的热板仪竟能相差30%甚至以上，本发明人认为这是由于热板仪热学结构设计的缺陷造成的系统误差引起的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种非对称热板仪，使得结构更为简化，能耗更低，消除了不确定性的系统误差。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种非对称热板仪，包括测量热板，所述测量热板位于热护板的中间位置，并与所述热护板在同一平面，所述的测量热板和热护板分别安装的内框架和外框架上，所述热护板和测量热板中间用隔热条隔开；所述测量热板设有测量热板加热膜，所述热护板下设有热护板加热膜；所述测量热板和热护板分别设有第一温度传感器和第二温度传感器；所述测量热板加热膜下贴附有第一隔热板，所述第一隔热板下贴附有第一泡沫板；所述热护板加热膜下贴附有第二隔热板，所述第二隔热板下贴附有第二泡沫板；所述的第一泡沫板上表面设置有第三温度传感器；所述第一泡沫板和第二泡沫板下表面裸露在厚度为h的空气层中。

所述第一温度传感器和第二温度传感器分别位于热护板和测量热板一相邻边的两侧。

所述第一泡沫板和第二泡沫板的厚度相等，且已知热阻值。

所述的空气层厚度h大于10cm。

有益效果

由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明根据新的测量原理算法设计的，相比传统ASTMD1518和ISO11092所规定的热板仪，简化了结构，降低了能耗，消除了不确定性的系统误差，不需要标样校准，使面料热阻的测量更加准确。

附图说明

图1是本发明的剖面结构示意图；

图2是图1的俯视图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

本发明的实施方式涉及一种非对称热板仪，如图1和图2所示，包括测量热板11，所述测量热板11位于热护板8的中间位置，并与所述热护板8在同一平面，所述的测量热板11和热护板8分别安装的内框架4和外框架7上，所述热护板8和测量热板11中间用隔热条10隔开；所述测量热板11设有测量热板加热膜12，所述热护板8下设有热护板加热膜9；所述测量热板11和热护板8分别设有第一温度传感器13和第二温度传感器14；所述测量热板加热膜12下贴附有第一隔热板2，所述第一隔热板2下贴附有第一泡沫板3；所述热护板加热膜9下贴附有第二隔热板6，所述第二隔热板6下贴附有第二泡沫板5；所述的第一泡沫板3上表面设置有第三温度传感器1；所述第一泡沫板3和第二泡沫板5下表面裸露在厚度为h的空气层中。其中，所述第一温度传感器13和第二温度传感器14分别位于热护板8和测量热板11一相邻边的两侧，第一泡沫板3和第二泡沫板5的厚度相等，空气层厚度h大于10cm。

与ASTMD1518型热板仪不同是，本发明取消了底热护板及其相关的中间结构，而采用已知热阻值的厚泡沫板贴附于测量热板与上热护板的加热膜下表面（中间有隔热板），则加热膜通过织物向上方环境传递热量的同时，也通过泡沫板向下方环境传递一部分热量，通过监测已知热阻值泡沫板上表面的温度，就可以确定加热膜通过泡沫板方向的的实际加热功率。由于取消了底热护板，能耗将比传统结构的热板仪降低近50%。

本发明的测量算法在测量热板会通过泡沫板向下传递一定热量的基础上进行，根据泡沫板的已知的热阻值及其下表面空气层的热阻，实时解算出不同测量状态下测量热板通过泡沫板的热量，在面料热阻测量过程中只要减去这部分功率就可准确计算面料相关的热阻值。具体解算过程如下：

因为已知泡沫板的热阻，则测量热板向下通过泡沫板的热量就可以算得

$H_p=\frac{A(t_p-t_a)}{R_p}---\left(1\right)$

由空板实验可由下式测得空气层热阻

$R_0=\frac{A(t_s-t_a)}{H_0-H_p}---\left(2\right)$

面料热阻可由下式计算

$R_f=\frac{A(t_s-t_a)}{H-H_p}-R_0---\left(3\right)$

上述式中，H_p是测量热板通过泡沫板的热功率；R_p为泡沫板的热阻值；R_a为泡沫板下表面空气层的热阻值；A是测量热板的表面积；t_p为加热膜下表面的温度；t_a为环境温度；H₀为热板仪空板实验时测量热板所散耗的功率；R₀为测量热板上表面空气层的热阻；t_s为测量热板表面温度；R_f为面料的热阻。

不难发现，本发明根据新的测量原理算法设计的，相比传统ASTMD1518和ISO11092所规定的热板仪，简化了结构，降低了能耗，消除了不确定性的系统误差，不需要标样校准，使面料热阻的测量更加准确。

Claims (4)

1.一种非对称热板仪，包括测量热板(11)，所述测量热板(11)位于热护板(8)的中间位置，并与所述热护板(8)在同一平面，所述的测量热板(11)和热护板(8)分别安装在内框架(4)和外框架(7)上，所述热护板(8)和测量热板(11)中间用隔热条(10)隔开；所述测量热板(11)设有测量热板加热膜(12)，所述热护板(8)下设有热护板加热膜(9)；所述测量热板(11)和热护板(8)分别设有第一温度传感器(13)和第二温度传感器(14)；所述测量热板加热膜(12)下贴附有第一隔热板(2)，所述第一隔热板(2)下贴附有第一泡沫板(3)；所述热护板加热膜(9)下贴附有第二隔热板(6)，所述第二隔热板(6)下贴附有第二泡沫板(5)；所述的第一泡沫板(3)上表面设置有第三温度传感器(1)；所述第一泡沫板(3)和第二泡沫板(5)下表面裸露在厚度为h的空气层中。

2.根据权利要求1所述的非对称热板仪，其特征在于，所述第一温度传感器(13)和第二温度传感器(14)分别位于测量热板(11)和热护板(8)一相邻边的两侧。

3.根据权利要求1所述的非对称热板仪，其特征在于，所述第一泡沫板(3)和第二泡沫板(5)的厚度相等。

4.根据权利要求1所述的非对称热板仪，其特征在于，所述的空气层厚度h大于10cm。