CN109283221A - 一种高温中防火材料导热率的测定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高温中防火材料导热率的测定方法，包括取同等规格的规则形状的防火材料试样分为若干组，将试样表面打磨平整，试样表面进行遮光黑化处理，在凹口内安装一个温度探测头，在恒温箱中进行试验，用瞬时激光脉冲均匀照射，绘制温度值T随时间t的变化曲线图，通过曲线拟合函数程序对曲线图进行修正，另取几组试样重复上述步骤，进行平行试验；本发明操作简单，采用瞬时激光脉冲法进行测定，试验时间短，测量精度高，适用范围广；通过在试样的导热接收面嵌装温度探测头，能够快速灵敏地感应温度的变化；通过数据修正和多组平行试验的进行，得出的导热率结果精度高，且温度可控性强。
Description
技术领域
本发明涉及防火材料测定技术领域，尤指一种高温中防火材料导热率的测定方法。
背景技术
防火材料是指各种对现代防火起到绝对性的作用的、多用于建筑的材料。常用的防火材料包括防火板、防火门、防火玻璃、防火涂料防火包等。防火材料是具有防止或阻滞火焰蔓延性能的材料，用于防火。有不燃材料和难燃材料两类。不燃材料不会燃烧。难燃材料虽可燃烧，但具阻燃性，即难起火、难炭化，在火源移开后燃烧即可停止，故又称阻燃材料。在难燃材料中，除少数本身具有阻燃功能外，在多数场合，都是采用阻燃剂、防火浸渍剂或防火涂料等对易燃材料进行阻燃处理而制得的。从防火安全出发，在土木建筑中应尽量采用防火材料代替易燃材料，以减小火灾荷载和降低火灾蔓延速度。其防火性能依不同使用要求由相应的燃烧试验予以认定。
防火材料在应用时需要对其防火性能进行掌握，以便依据具体建筑物的火灾发展特性来决定其防火需要，以定量计算为基础进行的火灾危险分析和设计来选择防火材料。目前最常使用稳态法测试防火材料导热率，其测试结果较为准确，但测试时所需试件的尺寸较大、操作繁琐，且只能测试100℃以下防火材料的导热率。热线法和热带法等瞬态法虽然能够用于测试高温中防火材料的导热率，但是无法测试非均质材料的导热率。
发明内容
本发明要解决的技术问题是现有的对防火材料的导热率的测定方法测试温度较低，对于非均质材料的测定效果较差，现提供一种高温中防火材料导热率的测定方法，从而解决上述问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
本发明提供一种高温中防火材料导热率的测定方法，包括如下步骤：
S1:取同等规格的规则形状的防火材料试样分为若干组，将试样表面打磨平整，试样表面进行遮光黑化处理，将试样的一侧面露出，其余外表面包裹一层绝热层，将试样露出的一面设置为A面，试样与A面相对的一面设置为B面；
S2：在试样B面中部挖出一块矩形块形成凹口，测量凹口底壁与A面之间的垂直距离为L，在凹口内安装一个温度探测头，温度探测头贴合在凹口底壁中心，测得试样的导热面积为X，将温度探测头通过无线传输与电脑终端的显示屏连接，显示屏上包括有计时模块；
S3：在恒温箱中进行试验，用瞬时激光脉冲均匀照射A面，设置激光脉冲的发射能量为Q，记录温度探测头测得的凹口底壁的温度值T随时间t的变化，直至记录到T的最大值TM为止，根据博立叶方程推出的导热率的计算函数模型：K＝1.38L2/π2t半，取凹口底壁的温度值T上升到最大值TM的一半所需要的时间为t半，将测得的数值带入公式K＝1.38L2/π2t半中进行计算，得出K值；
S4：绘制温度值T随时间t的变化曲线图，通过曲线拟合函数程序对曲线图进行修正，以弥补测量过程中的热量损失，得出试样的正确导热率K1；
S5：另取几组试样重复上述步骤，进行平行试验，得出多组K1值，多组K1值相加取平均值得到最终试样的导热率K。
作为本发明的一种优选技术方案，凹口内除温度探测头与凹口底壁接触处，其余内壁处均粘贴一层绝热层。
作为本发明的一种优选技术方案，显示屏上自动记录设定时间内的温度变化值。
作为本发明的一种优选技术方案，试验时，在试样测定温度范围内先对试样进行一次升温处理，待试样表面温度恢复后，再进行正式试验和试验数据的记录。
本发明所达到的有益效果是：本发明操作简单，采用瞬时激光脉冲法进行测定，试验时间短，测量精度高，适用范围广；通过在试样的导热接收面嵌装温度探测头，能够快速灵敏地感应温度的变化；通过数据修正和多组平行试验的进行，得出的导热率结果精度高，且温度可控性强。
具体实施方式
实施例：本发明提供一种高温中防火材料导热率的测定方法，包括如下步骤：
S1:取同等规格的规则形状的防火材料试样分为若干组，将试样表面打磨平整，试样表面进行遮光黑化处理，将试样的一侧面露出，其余外表面包裹一层绝热层，将试样露出的一面设置为A面，试样与A面相对的一面设置为B面；
S2：在试样B面中部挖出一块矩形块形成凹口，测量凹口底壁与A面之间的垂直距离为L，在凹口内安装一个温度探测头，温度探测头贴合在凹口底壁中心，测得试样的导热面积为X，将温度探测头通过无线传输与电脑终端的显示屏连接，显示屏上包括有计时模块；
S3：在恒温箱中进行试验，用瞬时激光脉冲均匀照射A面，设置激光脉冲的发射能量为Q，记录温度探测头测得的凹口底壁的温度值T随时间t的变化，直至记录到T的最大值TM为止，根据博立叶方程推出的导热率的计算函数模型：K＝1.38L2/π2t半，取凹口底壁的温度值T上升到最大值TM的一半所需要的时间为t半，将测得的数值带入公式K＝1.38L2/π2t半中进行计算，得出K值；
S4：绘制温度值T随时间t的变化曲线图，通过曲线拟合函数程序对曲线图进行修正，以弥补测量过程中的热量损失，得出试样的正确导热率K1；
S5：另取几组试样重复上述步骤，进行平行试验，得出多组K1值，多组K1值相加取平均值得到最终试样的导热率K。
进一步的，凹口内除温度探测头与凹口底壁接触处，其余内壁处均粘贴一层绝热层，在高温环境下减少温度探测头的损伤，同时减少凹口处热量的散失，提高测量的准确度。
进一步的，显示屏上自动记录设定时间内的温度变化值，由于瞬时激光脉冲法的温度随时间变化过程较快，人工记录误差大，采用电脑终端自带的数据采集模块进行记录，结果准确度高。
进一步的，试验时，在试样测定温度范围内先对试样进行一次升温处理，待试样表面温度恢复后，再进行正式试验和试验数据的记录；在进行一次升温处理后，试样内部组织不再发生变化，导热率表现出与温度的单值函数关系，便于计算，且结果精度高。
工作原理：本发明操作简单，采用瞬时激光脉冲法进行测定，试验时间短，测量精度高，适用范围广，且温度可控性强；将试样表面打磨平整，试样表面进行遮光黑化处理，提高试样表面对激光的吸收率，使得试样表面对所用激光的波长吸收率高，反射率低；将试样的一侧面露出，其余外表面包裹一层绝热层，减少试验时试样表面温度的散失，提高测量精度；在试样B面中部挖出一块矩形块形成凹口，在凹口内安装一个温度探测头，凹口内除温度探测头与凹口底壁接触处，其余内壁处均粘贴一层绝热层，在高温环境下减少温度探测头的损伤，同时减少凹口处热量的散失，提高测量的准确度，温度探测头贴合在凹口底壁中心，通过在试样的导热接收面嵌装温度探测头，能够快速灵敏地感应温度的变化；将温度探测头通过无线传输与电脑终端的显示屏连接，显示屏上包括有计时模块，显示屏上自动记录设定时间内的温度变化值，由于瞬时激光脉冲法的温度随时间变化过程较快，人工记录误差大，采用电脑终端自带的数据采集模块进行记录，结果准确度高；制温度值T随时间t的变化曲线图，通过曲线拟合函数程序对曲线图进行修正，以弥补测量过程中的热量损失，通过数据修正和多组平行试验的进行，得出的导热率结果精度高；试验时，在试样测定温度范围内先对试样进行一次升温处理，待试样表面温度恢复后，再进行正式试验和试验数据的记录；在进行一次升温处理后，试样内部组织不再发生变化，导热率表现出与温度的单值函数关系，便于计算，且结果精度高。
最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种高温中防火材料导热率的测定方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1:取同等规格的规则形状的防火材料试样分为若干组，将试样表面打磨平整，试样表面进行遮光黑化处理，将试样的一侧面露出，其余外表面包裹一层绝热层，将试样露出的一面设置为A面，试样与A面相对的一面设置为B面；
S2：在试样B面中部挖出一块矩形块形成凹口，测量凹口底壁与A面之间的垂直距离为L，在凹口内安装一个温度探测头，温度探测头贴合在凹口底壁中心，测得试样的导热面积为X，将温度探测头通过无线传输与电脑终端的显示屏连接，显示屏上包括有计时模块；
S3：在恒温箱中进行试验，用瞬时激光脉冲均匀照射A面，设置激光脉冲的发射能量为Q，记录温度探测头测得的凹口底壁的温度值T随时间t的变化，直至记录到T的最大值TM为止，根据博立叶方程推出的导热率的计算函数模型：K＝1.38L2/π2t半，取凹口底壁的温度值T上升到最大值TM的一半所需要的时间为t半，将测得的数值带入公式K＝1.38L2/π2t半中进行计算，得出K值；
S4：绘制温度值T随时间t的变化曲线图，通过曲线拟合函数程序对曲线图进行修正，以弥补测量过程中的热量损失，得出试样的正确导热率K1；
S5：另取几组试样重复上述步骤，进行平行试验，得出多组K1值，多组K1值相加取平均值得到最终试样的导热率K。
2.根据权利要求1所述的一种高温中防火材料导热率的测定方法，其特征在于，凹口内除温度探测头与凹口底壁接触处，其余内壁处均粘贴一层绝热层。
3.根据权利要求1所述的一种高温中防火材料导热率的测定方法，其特征在于，显示屏上自动记录设定时间内的温度变化值。
4.根据权利要求1所述的一种高温中防火材料导热率的测定方法，其特征在于，试验时，在试样测定温度范围内先对试样进行一次升温处理，待试样表面温度恢复后，再进行正式试验和试验数据的记录。
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Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
| JPH09222404A (ja) * | 1996-02-19 | 1997-08-26 | Agency Of Ind Science & Technol | 比熱容量測定方法及びその装置 |
| CN101158660A (zh) * | 2007-11-21 | 2008-04-09 | 内蒙古科技大学 | 激光导热仪 |
| CN101949873A (zh) * | 2010-10-11 | 2011-01-19 | 华东师范大学 | 一种固体材料导热系数的测量装置 |
| CN105588853A (zh) * | 2016-01-28 | 2016-05-18 | 中国矿业大学 | 一种高温中防火材料导热率的测定方法 |
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2018
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| 杨洪利: "用激光脉冲法测量石墨材料的导热系数", 《甘肃冶金》 * |
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