CN105784765B - 粉体材料隔热效果评价装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明粉体材料隔热效果评价装置及其使用方法，涉及通过测试热传导测试材料，该装置的测试主体包括恒温箱和测试箱两个箱体，恒温箱装有温度控制器，测试箱分为上下两部分，中部装有样品槽，可直接将待测粉体材料放入样品槽中进行测量，提供一个稳定的测试环境，避免了因环境温度，压力，空气流动涂料配方等外在因素影响所造成的检测偏差，使测试结果具有稳定性和可重复性；本发明还提供了相应的评价方法，即根据测得温度利用评价方法得到相应粉体材料的隔热效果评价。本发明克服了现有技术的粉体材料隔热效果评价装置存在恒温环境的设定不稳定、难以满足需求、不易便携和测试周期长的缺陷。

Description

粉体材料隔热效果评价装置及其使用方法

技术领域

本发明的技术方案涉及通过测试热传导测试材料，具体地说是粉体材料隔热效果评价装置及其使用方法。

背景技术

随着科学技术的发展和人们生活水平的提高，隔热材料大量运用于生产生活当中。隔热材料是指对热流具有显著阻抗性的材料或复合材料。建筑物隔热保温是节约能源、改善居住环境和使用功能的一个重要方面。建筑能耗在人类整个能源消耗中所占比例一般在30-40％，绝大部分是采暖和空调的能耗，因而建筑节能意义重大。降低建筑能耗的有效方法是降低热能的传递,例如降低墙壁和门窗等散热渠道对热能的传递，就能降低建筑能耗，从而在保证相同室内温度的条件下减少空调的启动频率和运行时间以及冬季供热的热量损耗从而节约能源。目前最常用的隔热方法就是利用保温隔热材料代替传统材料来降低建筑能耗，提高能源利用效率。保温隔热材料及其使用方法是建筑节能的物质基础，尤其隔热粉体材料的应用日益广泛。

不同材料的隔热效果不同，不同使用领域对材料的隔热效果要求也不尽相同，鉴于此种情况，如何准确测量评价隔热材料的隔热效果尤为迫切。

对于粉体材料隔热效果的评价装置和评价方法，目前尚处于研制开发阶段，还没有统一的国家标准或权威的国际通行标准。通常的评价方法主要有以下三种：(1)参照1976年美国军标,将粉体材料添加到标准涂料中，建立隔热涂料隔热性能测试系统,,通过与标准涂料做对比测试从而间接评价粉体材料的隔热效果。(2)利用热线法测试粉体材料的导热系数，评价粉体材料的隔热效果。(3)将矿物粉体材料添加到涂料中，借用一些具有开放体系的互相类似的隔热效果评价标准和装置间接评价矿物粉体材料的隔热效果，通过测定建筑材料测试板正反两面的温差，以此间接评价矿物粉体材料的隔热效果。

上述评价粉体材料隔热效果的方法及装置存在如下缺陷：上述的(1)和(3)两种方法,非常容易受到温度、气压、空气流动和涂料配方因素影响，重现性与可靠性不好；第(2)种方法中由于热线法为瞬态测量方法,测试数据的稳定性和重复性等很难保证。

CN 1916615A公开了建筑材料隔热效果检测装置及检测方法和评价方法，该方法存在操作复杂、测试周期长和难以满足现实需要的缺陷；CN203672806U公开了用于矿物粉体材料隔热效果评价装置，虽弥补了外部恒温环境的设定，但是存在恒温环境的设定不稳定、难以满足需求、不易便携和仍未解决测试周期长的弊端；CN101029880A披露了透明材料隔热性能检测装置及其检测方法，该方法的不足之处在于热源分散，仅限于测量透明类的隔热材料的隔热性能，且检测结果只是比较两个样品的隔热性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供粉体材料隔热效果评价装置及其使用方法，设计了一种评价准确、测试周期短、操作简便和便于携带的粉体材料隔热效果评价装置及其使用方法，克服了现有技术的粉体材料隔热效果评价装置存在恒温环境的设定不稳定、难以满足需求、不易便携和测试周期长的缺陷。

本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：粉体材料隔热效果评价装置，主要包括信号输出和显示器、温度控制器、恒温箱和测试箱，其中、信号输出和显示器设置在恒温箱顶面，温度控制器安置在恒温箱顶部，测试箱设置在恒温箱内部，测试箱和恒温箱中间均填充有绝热材料即隔热保温层，恒温箱安装有恒温箱保温门，测试箱安装有测试箱保温门，恒温箱还设置有一套加热装置，该加热装置包括设置在隔热保温层的内后壁上的恒温环境热能反射板、恒温环境加热电热管和恒温环境防辐射散热板，在恒温箱下部内后壁上还设置有恒温环境辅助元件，测试箱分成上箱体部分和下箱体部分，测试箱的上箱体部分的顶面安装有测试环境加热元件，测试箱的上箱体部分的靠近门的对面壁上安装有散热元件，测试箱的上箱体部分的侧壁中部位置装有测试上箱体内部空气温度的测试箱上部分温度传感器，测试箱上部分温度传感器通过耐高温导线穿过测试箱的上箱体侧壁孔连接到温度控制器，测试箱的下箱体部分的靠近门的侧壁安装有散热元件，测试箱的下箱体部分的底部安装有制冷控温元件，测试箱的下箱体部分的侧壁中部位置安装有测试下箱体内部空气温度的测试箱下部分温度传感器；测试箱下部分温度传感器通过耐高温导线穿过测试箱的下箱体侧壁孔连接到温度控制器，测试箱的上箱体部分和下箱体部分之间有设置有样品槽，样品槽竖直四面由绝热材料制成的防护板包裹，样品槽的内部上下面均安装有样品槽温度传感器，样品槽温度传感器通过耐高温导线分别穿过测试箱的上箱体和测试箱的下箱体侧壁孔连接到温度控制器，在样品槽和防护板之间安置有用于限制固定样品槽位置的限制板，各个测试环境感温元件均通过耐高温导线穿过测试箱的上箱体或测试箱的下箱体的侧壁与温度控制器连接。

上述粉体材料隔热效果评价装置，所述测试箱的上箱体部分的中部位置装有测试该上箱体内部空气温度的2～6个测试箱上部分温度传感器，测试箱的下箱体部分的中部位置安装有测试该下箱体内部空气温度的2～6个测试箱下部分温度传感器，样品槽的内部的上下面各安装有2～4个样品槽温度传感器。

上述粉体材料隔热效果评价装置，所述散热元件和制冷控温元件的电源采用开关电源并放置在下箱体中。

上述粉体材料隔热效果评价装置，所述恒温箱的尺寸为(400～600)mm×(400～600)mm×(600～800)mm。

上述粉体材料隔热效果评价装置，所述样品槽由导热性好的金属制成，其尺寸为(150～250)mm×(150～250)mm×(10～25)mm。

上述粉体材料隔热效果评价装置，所述温度传感器均采用的热电阻是铂电阻Pt100或铂电阻Pt1000。

上述粉体材料隔热效果评价装置，所述隔热保温层所用的隔热材料为聚氨酯泡沫板或者聚苯泡沫板，其导热系数<0.025w/(m*k)。

上述粉体材料隔热效果评价装置，所述信号输出和显示器为AI-3756K50L0-25A-D1。

上述粉体材料隔热效果评价装置，所述测试环境加热元件和恒温环境加热电热管采用红外线加热管加热。

上述粉体材料隔热效果评价装置，所涉及的箱体、元器件和原材料均为公知的途径获得，装置中各个部件的安置方法是本领域技术人员所能掌握的。

上述粉体材料隔热效果评价装置的使用方法，用于粉体材料隔热效果的评价和节能效率的评价，步骤如下：

第一步，粉体材料隔热效果评价装置的起用：

先用恒温箱16设置的一套加热装置---设置在隔热保温层3的内后壁上的恒温环境热能反射板41、恒温环境加热电热管42和恒温环境防辐射散热板43给恒温箱16加热到25～30℃，打开恒温环境辅助元件10，调试测试环境、恒温箱16的恒温环境和测试箱17的环境均为25～30℃，环境稳定温度为60～80℃，待恒温环境温度传感器9检测到的温度稳定后，然后保持恒温，然后打开测试箱保温门12与外保温门15,抽出样品槽13放入待测粉体材料，再把样品槽13放回，关上测试箱保温门12与外保温门15，等恒温箱内温度稳定后，启动测试环境加热元件11进行加热，待测试箱上部分温度传感器51检测到的温度稳定后用温度控制器2维持在该温度，观察测试箱下部分温度传感器52检测到的温度的变化，待温度稳定后从信号输出与显示器1中读出相应的温度数据，包括测试箱17上部分温度值、测试箱17下部分温度值、样品槽13上表面温度值、样品槽13下表面温度值和恒温箱内部环境温度值的数据，读完温度数据后抽出样品槽13，打开带有制冷控温元件8的散热元件6，给该装置进行散热，恢复到室温后可进行下一组测量；

第二步，建立粉体材料隔热效果的评价标准公式如下：

式中：α-----隔热效果系数，无单位，

ε-----仪器系数，无单位，

T₁-----测试箱上部分空气环境的绝对温标值，单位为K，

T₂-----样品受热表面的绝对温标值，单位为K，

T₃-----样品非受热表面的绝对温标值，单位为K，

T₄-----测试箱下部分空气环境的绝对温标值，单位为K；

第三步，粉体材料隔热效果的评价计算：

根据上述第一步所测得的测试箱17上部分温度值即测试箱上部分空气环境的温度值、测试箱17下部分温度值即测试箱下部分空气环境的温度值、样品槽13上表面温度值和样品槽13下表面温度值即样品受热表面的温度值，恒温箱内部环境温度值即样品非受热表面的温度值的数据，并设置仪器系数ε的数值，用第二步的粉体材料隔热效果的评价标准公式计算求得隔热效果系数α，评价效果为隔热效果系数α越大则粉体材料的隔热效果越好；

第四步，建立粉体材料节能效率的评价标准公式如下：

式中：E为节能效率，百分数，无单位，

T₀为设定标准温度，推荐值为25℃＝298.15K，单位为K，

T_4测为使用测试粉体隔热材料的测试箱下箱体的绝对温标值，单位为K，

T_4普为不使用测试粉体隔热材料的测试箱下箱体的绝对温标值，单位为K；

第五步，粉体材料节能效率的评价计算：

设定标准温度为T₀，推荐设定标准温度为25℃＝298.15K，使用粉体隔热材料和不使用测试粉体隔热材料的测试下箱体温度与标准温度的差值来进行评价节能效率，即待测试过程稳定后，记录温度，测得使用粉体隔热材料的测试箱下箱体温度为T_4测，测得不使用隔热粉体材料的测试箱下箱体温度为T_4普，用第四步的粉体材料节能效率的评价标准公式计算求得节能效率E，评价效果为节能效率E越大则粉体材料的隔热效果越好节能效率越高。

本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明具有如下的突出的实质性特点和显著进步：

(1)本发明提供粉体材料隔热效果评价装置，其测试主体包括恒温箱和测试箱两个箱体，恒温箱装有温度控制器，提供一个稳定的测试环境，避免了因环境温度，压力，空气流动涂料配方等外在因素影响所造成的检测偏差，使测试结果具有稳定性和可重复性；测试箱分为上下两部分，中部装有样品槽，可直接将待测粉体材料放入样品槽中进行测量，无需制备测试样品板等工作。本发明的粉体材料隔热效果评价装置的使用方法提供了相应的评价方法，即根据测得温度利用评价方法得到相应粉体材料的隔热效果评价。

(2)本发明中的节能效率的评价直接以对比试验的形式测定了粉体隔热材料对节能所做出的贡献，并将其以数据的形式表现出来。实际生活中，人体最佳舒适温度为25℃。由于粉体隔热材料主要运用在墙体中，粉体隔热材料降低了外界高温传入室内的温度，因此要降低到室内舒适温度的差更小，如采用空调降温，也就更节省电能。本发明对节能效率的定义尽管是针对环境温度升高提出的，但由于粉体隔热材料对两侧的高温都有隔热效果，当外界环境温度降低的时候，防止室内温度向外扩散同样节省电能，因此对于环境温度降低的情况同样使用。

(3)本发明中的样品槽由导热性好的金属制成，样品槽的周围由绝热材料制成的防护板包裹,使得测试的结果更为准确。

(4)本发明的加热源为红外线加热管制成的面状加热源,有效的减少了现有装置中点光源所带来的评价结果误差。

(5)本发明的恒温箱的设置在隔热保温层的内后壁上的恒温环境电热管加热时，首先加热恒温环境防辐射散热板,随后恒温环境防辐射散热板温度升高后热量通过空气对流及极少量的热量辐射传递到测试箱的外壁上，使得加热管大部分热量主要加热保温间内的环境空气，保证试验的准确性。

(6)本发明的测试结果的温度变化曲线和评价结果可直接显示在信号输出与显示器的电子触摸屏幕上，结果直观，操作简单。

(7)本发明整个装置的尺寸小，易于携带。

(8)本发明可以提供多种测试环境，测试箱的上、下箱体分别模拟高温环境和低温环境，可以设定多种测试环境进行粉体材料的隔热效果的测试和评价。

(9)本发明克服了现有技术的粉体材料隔热效果评价装置存在恒温环境的设定不稳定、难以满足需求、不易便携和测试周期长的缺陷。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明整体构成剖视示意图。

图2为本发明的测试箱箱体及样品槽构成的透视示意图。

图3为本发明的箱体构成的透视示意图。

图4为实施例1用本发明装置评价河南安阳产海泡石粉体隔热性能时，装置中相关部分的温度系数变化曲线。

图5为实施例2用本发明装置评价内蒙古产膨胀蛭石粉体隔热性能时，装置中相关部分的温度系数变化曲线。

图6为实施例3用本发明装置评价一种混合隔热粉体隔热性能时，装置中相关部分的温度系数变化曲线。

图中1.信号输出与显示器，2.温度控制器，3.隔热保温层，41.恒温环境热能反射板，42.恒温环境加热电热管，43.恒温环境防辐射散热板，51.测试箱上部分温度传感器，52.测试箱下部分温度传感器，53.样品槽温度传感器，6.散热元件，7.限制板，8.制冷控温元件，9.恒温环境温度传感器，10.恒温环境辅助元件，11.测试环境加热元件，12.测试箱保温门，13.样品槽，14.防护板，15.恒温箱保温门，16.恒温箱，17.测试箱。

具体实施方式

图1所示实施例表明，本发明的粉体材料隔热效果评价装置，主要包括信号输出和显示器1、温度控制器2、恒温箱16和测试箱17，其中、信号输出和显示器1设置在恒温箱16顶面，温度控制器2安置在恒温箱16顶部，测试箱17设置在恒温箱16内部，测试箱17和恒温箱16中间均填充有绝热材料即隔热保温层3，恒温箱16安装有恒温箱保温门15，测试箱17安装有测试箱保温门12，恒温箱16还设置有一套加热装置，该加热装置包括设置在隔热保温层3的内后壁上的恒温环境热能反射板41、恒温环境加热电热管42和恒温环境防辐射散热板43，在恒温箱下部内后壁上还设置有恒温环境辅助元件10，测试箱17分成上箱体部分和下箱体部分，测试箱17的上箱体部分的顶面安装有测试环境加热元件11，测试箱17的上箱体部分的靠近门的对面壁上安装有散热元件6，测试箱17的上箱体部分的侧壁中部位置装有测试上箱体内部空气温度的测试箱上部分温度传感器51，测试箱上部分温度传感器51通过耐高温导线穿过测试箱17的上箱体侧壁孔连接到温度控制器2，测试箱17的下箱体部分的靠近门的侧壁安装有散热元件6，测试箱17的下箱体部分的底部安装有制冷控温元件8，测试箱17的下箱体部分的侧壁中部位置安装有测试下箱体内部空气温度的测试箱下部分温度传感器52；测试箱下部分温度传感器52通过耐高温导线穿过测试箱17的下箱体侧壁孔连接到温度控制器2，测试箱17的上箱体部分和下箱体部分之间有设置有样品槽13，样品槽13竖直四面由绝热材料制成的防护板14包裹，样品槽13的内部上下面均安装有样品槽温度传感器53，样品槽温度传感器53通过耐高温导线分别穿过测试箱的上箱体和测试箱的下箱体侧壁孔连接到温度控制器2，在样品槽13和防护板14之间安置有用于限制固定样品槽13位置的限制板7，各个测试环境感温元件均通过耐高温导线穿过测试箱17的上箱体或测试箱17的下箱体的侧壁与温度控制器2连接。

图2所示实施例表明，本发明的测试箱17的箱体设置有测试箱保温门12，测试箱17的上箱体部分和下箱体部分之间有设置有样品槽13，样品槽13竖直四面由绝热材料制成的防护板14包裹，在样品槽13和防护板14之间安置有用于限制固定样品槽13位置的限制板7。

图3所示实施例表明，本发明的箱体构成是：信号输出和显示器1设置在恒温箱16顶面，测试箱17设置在恒温箱16内部，恒温箱16安装有恒温箱保温门15，测试箱17安装有测试箱保温门12。

实施例1

本实施例的粉体材料隔热效果评价装置的构成如图1实施例所示，所述测试箱17的上箱体部分的中部位置装有测试该上箱体内部空气温度的2个测试箱上部分温度传感器51，测试箱17的下箱体部分的中部位置安装有测试该下箱体内部空气温度的2个测试箱下部分温度传感器52，样品槽13的内部的上下面各安装有2个样品槽温度传感器53；所述散热元件6和制冷控温元件8的电源采用开关电源并放置在下箱体中，所述恒温箱16的尺寸为400mm×400mm×600mm，所述样品槽13由铜制成，其尺寸为150mm×150mm×10mm，所述温度传感器均采用的热电阻是铂电阻Pt100，所述隔热保温层3所用的隔热材料为聚氨酯泡沫板，其导热系数<0.025w/(m*k)，所述信号输出和显示器1为AI-3756K50L0-25A-D1，所述测试环境加热元件11和恒温环境加热电热管42采用红外线加热管加热。

本实施例的粉体材料隔热效果评价装置的使用方法，用于河南安阳产海泡石粉体材料隔热效果的评价，步骤如下：

第一步，粉体材料隔热效果评价装置的起用：

先用恒温箱16设置的一套加热装置---设置在隔热保温层3的内后壁上的恒温环境热能反射板41、恒温环境加热电热管42和恒温环境防辐射散热板43给恒温箱16加热到25℃，打开恒温环境辅助元件10，调试测试环境、恒温箱16的恒温环境和测试箱17的环境均为25℃，环境稳定温度为60℃，待恒温环境温度传感器9检测到的温度稳定后，然后保持恒温，然后打开测试箱保温门12与外保温门15,抽出样品槽13放入待测海泡石粉体材料，再把样品槽13放回，关上测试箱保温门12与外保温门15，等恒温箱内温度稳定后，启动测试环境加热元件11进行加热，待测试箱上部分温度传感器51检测到的温度稳定后用温度控制器2维持在该温度，观察测试箱下部分温度传感器52检测到的温度的变化，待温度稳定后从信号输出与显示器1中读出相应的温度数据，包括测试箱17上部分温度值、测试箱17下部分温度值、样品槽13上表面温度值、样品槽13下表面温度值和恒温箱内部环境温度值的数据，绘制记录测试数据所得到温度随时间变化曲线如图4所示，由图4可见，对于相同厚度的粉体材料而言，导热性低的材料，在一面受热时，另一面的热反应不敏感，即样品槽上下表面的温度差很大，同样，温度变化情况不同也同样表征不同的隔热性能。因此，样品槽两侧的温差能够反映粉体材料热传导的性能。通过测试得到的温度随时间变化曲线可客观反映出粉体材料的隔热效果。

第二步，建立粉体材料隔热效果的评价标准公式如下：

式中：α-----隔热效果系数，无单位，

ε-----仪器系数，无单位，

T₁-----测试箱上部分空气环境的绝对温标值，单位为K，

T₂-----样品受热表面的绝对温标值，单位为K，

T₃-----样品非受热表面的绝对温标值，单位为K，

T₄-----测试箱下部分空气环境的绝对温标值，单位为K；

第三步，粉体材料隔热效果的评价计算：

根据上述第一步所测得的测试箱17上部分温度值即测试箱上部分空气环境的温度值为64℃＝337.15K、测试箱17下部分温度值即测试箱下部分空气环境的温度值为42℃＝315.15K、样品槽13上表面即受热表面的温度值为57℃＝330.15K和样品槽13下表面温度值即样品非受热表面的温度值为45℃＝318.15K，恒温箱内部环境温度值为29℃＝302.15K，并设置仪器系数ε为100，用第二步的粉体材料隔热效果的评价标准公式计算求得隔热效果系数α为55；

第四步，建立粉体材料节能效率的评价标准公式如下：

式中：E为节能效率，百分数，无单位，

T₀为设定标准温度，推荐值为25℃＝298.15K，单位为K，

T_4测为使用测试粉体隔热材料的测试箱下箱体的绝对温标值，单位为K，

T_4普为不使用测试粉体隔热材料的测试箱下箱体的绝对温标值，单位为K；

第五步，粉体材料节能效率的评价计算：

设定标准温度为T₀，推荐设定标准温度为25℃＝298.15K，使用粉体隔热材料和不使用粉体隔热材料的测试箱下箱体温度与标准温度的差值来进行评价节能效率，即待测试过程稳定后，记录温度，测得使用粉体隔热材料的测试箱下箱体温度T_4测为42℃＝315.15K，测得不使用粉体隔热材料的测试箱下箱体温度T_4普为54℃＝327.15K，用第四步的粉体材料节能效率的评价标准公式计算求得节能效率E为41.37％。

实施例2

本实施例的粉体材料隔热效果评价装置，除所述测试箱17的上箱体部分的中部位置装有测试该上箱体内部空气温度的4个测试箱上部分温度传感器51，测试箱17的下箱体部分的中部位置安装有测试该下箱体内部空气温度的4个测试箱下部分温度传感器52，样品槽13的内部的上下面各安装有4个样品槽温度传感器53，所述恒温箱16的尺寸为500mm×500mm×700mm，所述样品槽13由铝制成，其尺寸为200mm×200mm×18mm，所述温度传感器均采用的热电阻是铂电阻Pt1000之外，其他同实施例1。

本实施例的粉体材料隔热效果评价装置的使用方法，用于蒙古产膨胀蛭石粉体材料隔热效果的评价，步骤如下：

第一步，粉体材料隔热效果评价装置的起用：

先用恒温箱16设置的一套加热装置---设置在隔热保温层3的内后壁上的恒温环境热能反射板41、恒温环境加热电热管42和恒温环境防辐射散热板43给恒温箱16加热到27℃，打开恒温环境辅助元件10，调试测试环境、恒温箱16的恒温环境和测试箱17的环境均为27℃，环境稳定温度为70℃，待恒温环境温度传感器9检测到的温度稳定后，然后保持恒温，然后打开测试箱保温门12与外保温门15,抽出样品槽13放入待测膨胀蛭石粉体材料，再把样品槽13放回，关上测试箱保温门12与外保温门15，等恒温箱内温度稳定后，启动测试环境加热元件11进行加热，待测试箱上部分温度传感器51检测到的温度稳定后用温度控制器2维持在该温度，观察测试箱下部分温度传感器52检测到的温度的变化，待温度稳定后从信号输出与显示器1中读出相应的温度数据，包括测试箱17上部分温度值、测试箱17下部分温度值、样品槽13上表面温度值、样品槽13下表面温度值和恒温箱内部环境温度值的数据，绘制记录测试数据所得到温度随时间变化曲线如图5所示，由图5可见，对于相同厚度的粉体材料而言，导热性低的材料，在一面受热时，另一面的热反应不敏感，即样品槽上下表面的温度差很大，因此，样品槽两侧的温差和温度变化情况能反映粉体材料热传导的性能。如果样品槽13中的粉体材料对热辐射的反射能力强，相对而言，样品槽13上表面温度升高的速度就会慢，测试箱17上部分温度值温度场就会高。通过测试得到的温度随时间变化曲线可客观反映出粉体材料的隔热效果；

第二步，建立粉体材料隔热效果的评价标准公式如下：

式中：α-----隔热效果系数，无单位，

ε-----仪器系数，无单位，

T₁-----测试箱上部分空气环境的绝对温标值，单位为K，

T₂-----样品受热表面的绝对温标值，单位为K，

T₃-----样品非受热表面的绝对温标值，单位为K，

T₄-----测试箱下部分空气环境的绝对温标值，单位为K；

第三步，粉体材料隔热效果的评价计算：

根据上述第一步所测得的测试箱17上部分温度值即测试箱上部分空气环境的温度值为82℃＝355.15K、测试箱17下部分温度值即测试箱下部分空气环境的温度值为47℃＝320.15K、样品槽13上表面即受热表面的温度值为77℃＝350.15K和样品槽13下表面温度值即样品非受热表面的温度值为53℃＝326.15K，恒温箱内部环境温度值为34℃＝307.15K，并设置仪器系数ε为100，用第二步的粉体材料隔热效果的评价标准公式计算求得隔热效果系数α为69；

第四步，建立粉体材料节能效率的评价标准公式如下：

式中：E为节能效率，百分数，无单位。

T₀为设定标准温度，推荐值为25℃＝298.15K，单位为K

T_4测为使用测试粉体隔热材料的测试箱下箱体的绝对温标值，单位为K

T_4普为不使用测试粉体隔热材料的测试箱下箱体的绝对温标值，单位为K；

第五步，粉体材料节能效率的评价计算：

设定标准温度为T₀，推荐设定标准温度为25℃＝298.15K，使用粉体隔热材料和不使用粉体隔热材料的测试箱下箱体温度与标准温度的差值来进行评价节能效率，即待测试过程稳定后，记录温度，测得使用粉体隔热材料的测试箱下箱体温度T_4测为47℃＝320.15K，测得不使用粉体隔热材料的测试箱下箱体温度T_4普为71℃＝344.15K，用第四步的粉体材料节能效率的评价标准公式计算求得节能效率E为52.17％。

实施例3

本实施例的粉体材料隔热效果评价装置，除所述测试箱17的上箱体部分的中部位置装有测试该上箱体内部空气温度的6个测试箱上部分温度传感器51，测试箱17的下箱体部分的中部位置安装有测试该下箱体内部空气温度的6个测试箱下部分温度传感器52，样品槽13的内部的上下面各安装有4个样品槽温度传感器53，所述恒温箱16的尺寸为600mm×600mm×800mm，所述样品槽13由铁制成，其尺寸为250mm×250mm×25mm之外，其他同实施例1。

本实施例的粉体材料隔热效果评价装置的使用方法，用于一种混合粉体材料隔热效果的评价，步骤如下：

第一步，粉体材料隔热效果评价装置的起用：

先用恒温箱16设置的一套加热装置---设置在隔热保温层3的内后壁上的恒温环境热能反射板41、恒温环境加热电热管42和恒温环境防辐射散热板43给恒温箱16加热到30℃，打开恒温环境辅助元件10，调试测试环境、恒温箱16的恒温环境和测试箱17的环境均为30℃，环境稳定温度为80℃，待恒温环境温度传感器9检测到的温度稳定后，然后保持恒温，然后打开测试箱保温门12与外保温门15,抽出样品槽13放入待测混合粉体材料，再把样品槽13放回，关上测试箱保温门12与外保温门15，等恒温箱内温度稳定后，启动测试环境加热元件11进行加热，待测试箱上部分温度传感器51检测到的温度稳定后用温度控制器2维持在该温度，观察测试箱下部分温度传感器52检测到的温度的变化，待温度稳定后从信号输出与显示器1中读出相应的温度数据，包括测试箱17上部分温度值、测试箱17下部分温度值、样品槽13上表面温度值、样品槽13下表面温度值和恒温箱内部环境温度值的数据，绘制记录测试数据所得到温度随时间变化曲线如图6所示，由图6可见，对于相同厚度的粉体材料而言，导热性低的材料，在一面受热时，另一面的热反应不敏感，即样品槽上下表面的温度差很大，因此，样品槽两侧的温差和温度变化情况能反映粉体材料热传导的性能。如果样品槽13中的粉体材料对热辐射的透过能力强，热辐射就会加剧，尽管样品槽13下表面温度值变化可能不大，但测试箱17下部分温度值随时间变化就会很快，相应的测试箱17上部分温度值温度场也会高。通过测试得到的温度随时间变化曲线可客观反映出粉体材料的隔热效果；

第二步，建立粉体材料隔热效果的评价标准公式如下：

式中：α-----隔热效果系数，无单位，

ε-----仪器系数，无单位，

T₁-----测试箱上部分空气环境的绝对温标值，单位为K，

T₂-----样品受热表面的绝对温标值，单位为K，

T₃-----样品非受热表面的绝对温标值，单位为K，

T₄-----测试箱下部分空气环境的绝对温标值，单位为K；

第三步，粉体材料隔热效果的评价计算：

根据上述第一步所测得的测试箱17上部分温度值即测试箱上部分空气环境的温度值为68℃＝341.15K、测试箱17下部分温度值即测试箱下部分空气环境的温度值为44℃＝317.15K、样品槽13上表面即受热表面的温度值为62℃＝335.15K和样品槽13下表面温度值即样品非受热表面的温度值为47℃＝320.15K，恒温箱内部环境温度值为31℃＝304.15K，并设置仪器系数ε为100，用第二步的粉体材料隔热效果的评价标准公式计算求得隔热效果系数α为63；

第四步，建立粉体材料节能效率的评价标准公式如下：

式中：E为节能效率，百分数，无单位。

T₀为设定标准温度，推荐值为25℃＝298.15K，单位为K

T_4测为使用测试粉体隔热材料的测试箱下箱体的绝对温标值，单位为K

T_4普为不使用测试粉体隔热材料的测试箱下箱体的绝对温标值，单位为K

第五步，粉体材料节能效率的评价计算：

设定标准温度为T₀，推荐设定标准温度为25℃＝298.15K，使用粉体隔热材料和不使用粉体隔热材料的测试箱下箱体温度与标准温度的差值来进行评价节能效率，即待测试过程稳定后，记录温度，测得使用粉体隔热材料的测试箱下箱体温度T_4测为44℃＝317.15K，测得不使用粉体隔热材料的测试箱下箱体温度T_4普为58℃＝331.15K，用第四步的粉体材料节能效率的评价标准公式计算求得节能效率E为42.42％。

上述实施例中所涉及的箱体、元器件和原材料均为公知的途径获得，装置中各个部件的安置方法是本领域技术人员所能掌握的。

Claims (5)

1.粉体材料隔热效果评价装置，其特征在于：主要包括信号输出和显示器、温度控制器、恒温箱和测试箱，其中、信号输出和显示器设置在恒温箱顶面，温度控制器安置在恒温箱顶部，测试箱设置在恒温箱内部，测试箱和恒温箱中间均填充有绝热材料即隔热保温层，恒温箱安装有恒温箱保温门，测试箱安装有测试箱保温门，恒温箱还设置有一套加热装置，该加热装置包括设置在隔热保温层的内后壁上的恒温环境热能反射板、恒温环境加热电热管和恒温环境防辐射散热板，在恒温箱下部内后壁上还设置有恒温环境辅助元件，测试箱分成上箱体部分和下箱体部分，测试箱的上箱体部分的顶面安装有测试环境加热元件，测试箱的上箱体部分的靠近门的对面壁上安装有散热元件，测试箱的上箱体部分的侧壁中部位置装有测试上箱体内部空气温度的测试箱上部分温度传感器，测试箱上部分温度传感器通过耐高温导线穿过测试箱的上箱体侧壁孔连接到温度控制器，测试箱的下箱体部分的靠近门的侧壁安装有散热元件，测试箱的下箱体部分的底部安装有制冷控温元件，测试箱的下箱体部分的侧壁中部位置安装有测试下箱体内部空气温度的测试箱下部分温度传感器；测试箱下部分温度传感器通过耐高温导线穿过测试箱的下箱体侧壁孔连接到温度控制器，测试箱的上箱体部分和下箱体部分之间有设置有样品槽，样品槽竖直四面由绝热材料制成的防护板包裹，样品槽的内部上下面均安装有样品槽温度传感器，样品槽温度传感器通过耐高温导线分别穿过测试箱的上箱体和测试箱的下箱体侧壁孔连接到温度控制器，在样品槽和防护板之间安置有用于限制固定样品槽位置的限制板，各个测试环境感温元件均通过耐高温导线穿过测试箱的上箱体或测试箱的下箱体的侧壁与温度控制器连接。

2.根据权利要求1所述粉体材料隔热效果评价装置，其特征在于：所述测试箱的上箱体部分的中部位置装有测试该上箱体内部空气温度的2～6个测试箱上部分温度传感器，测试箱的下箱体部分的中部位置安装有测试该下箱体内部空气温度的2～6个测试箱下部分温度传感器，样品槽的内部的上下面各安装有2～4个样品槽温度传感器。

3.根据权利要求1所述粉体材料隔热效果评价装置，其特征在于：所述恒温箱的尺寸为(400～600)mm×(400～600)mm×(600～800)mm。

4.根据权利要求1所述粉体材料隔热效果评价装置，其特征在于：所述样品槽由导热性好的金属制成，其尺寸为(150～250)mm×(150～250)mm×(10～25)mm。

5.权利要求1所述粉体材料隔热效果评价装置的使用方法，其特征在于：用于粉体材料隔热效果的评价和节能效率的评价，步骤如下：

第一步，粉体材料隔热效果评价装置的起用：

先用恒温箱16设置的一套加热装置---设置在隔热保温层3的内后壁上的恒温环境热能反射板41、恒温环境加热电热管42和恒温环境防辐射散热板43给恒温箱16加热到25～30℃，打开恒温环境辅助元件10，调试测试环境、恒温箱16的恒温环境和测试箱17的环境均为25～30℃，环境稳定温度为60～80℃，待恒温环境温度传感器9检测到的温度稳定后，然后保持恒温，然后打开测试箱保温门12与外保温门15,抽出样品槽13放入待测粉体材料，再把样品槽13放回，关上测试箱保温门12与外保温门15，等恒温箱内温度稳定后，启动测试环境加热元件11进行加热，待测试箱上部分温度传感器51检测到的温度稳定后用温度控制器2维持在该温度，观察测试箱下部分温度传感器52检测到的温度的变化，待温度稳定后从信号输出与显示器1中读出相应的温度数据，包括测试箱17上部分温度值、测试箱17下部分温度值、样品槽13上表面温度值、样品槽13下表面温度值和恒温箱内部环境温度值的数据，读完温度数据后抽出样品槽13，打开带有制冷控温元件8的散热元件6，给该装置进行散热，恢复到室温后可进行下一组测量；

第二步，建立粉体材料隔热效果的评价标准公式如下：

<mrow> <mi>&amp;alpha;</mi> <mo>=</mo> <mi>&amp;epsiv;</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>T</mi> <mn>2</mn> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>T</mi> <mn>3</mn> </msub> </mrow> <mrow> <msub> <mi>T</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>T</mi> <mn>4</mn> </msub> </mrow> </mfrac> </mrow>

式中：α-----隔热效果系数，无单位，

ε-----仪器系数，无单位，

T₁-----测试箱上部分空气环境的绝对温标值，单位为K，

T₂-----样品受热表面的绝对温标值，单位为K，

T₃-----样品非受热表面的绝对温标值，单位为K，

T₄-----测试箱下部分空气环境的绝对温标值，单位为K；

第三步，粉体材料隔热效果的评价计算：

根据上述第一步所测得的测试箱17上部分温度值即测试箱上部分空气环境的温度值、测试箱17下部分温度值即测试箱下部分空气环境的温度值、样品槽13上表面温度值和样品槽13下表面温度值即样品受热表面的温度值，恒温箱内部环境温度值即样品非受热表面的温度值的数据，并设置仪器系数ε的数值，用第二步的粉体材料隔热效果的评价标准公式计算求得隔热效果系数α，评价效果为隔热效果系数α越大则粉体材料的隔热效果越好；

第四步，建立粉体材料节能效率的评价标准公式如下：

式中：E为节能效率，百分数，无单位，

T₀为设定标准温度，推荐值为25℃＝298.15K，单位为K，

T_4测为使用测试粉体隔热材料的测试箱下箱体的绝对温标值，单位为K，

T_4普为不使用测试粉体隔热材料的测试箱下箱体的绝对温标值，单位为K；

第五步，粉体材料节能效率的评价计算：

设定标准温度为T₀，推荐设定标准温度为25℃＝298.15K，使用粉体隔热材料和不使用测试粉体隔热材料的测试下箱体温度与标准温度的差值来进行评价节能效率，即待测试过程稳定后，记录温度，测得使用粉体隔热材料的测试箱下箱体温度为T_4测，测得不使用隔热粉体材料的测试箱下箱体温度为T_4普，用第四步的粉体材料节能效率的评价标准公式计算求得节能效率E，评价效果为节能效率E越大则粉体材料的隔热效果越好节能效率越高。