CN109709139A - 一种快速测试不规则泡沫塑料制品导热系数的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种快速测试不规则泡沫塑料制品导热系数的方法。该方法通过以恰好填满导热系数测试区域的方式，将由待测试的第一泡沫塑料物体与已知导热系数的第二泡沫塑料物体无空隙拼接而成的第三泡沫塑料物体置于导热系数测试设备中的所述导热系数测试区域，并测试所述第三泡沫塑料物体的导热系数，通过公式计算出待测试第一泡沫塑料物体的导热系数。本发明所述的方法能够对不规则泡沫塑料制品的导热系数实现快速、准确的测试。

Description

一种快速测试不规则泡沫塑料制品导热系数的方法

技术领域

本发明涉及一种快速测试不规则泡沫塑料制品导热系数的方法。

背景技术

导热系数是固体材料基本的热物性参数之一，是评价材料绝热性能的重要物理参数。随着科学技术和工业的发展，材料导热系数被应用到了不同的领域，包括建筑、包装、汽车、化工和日常生活及国防建设等领域中，尤其在建筑物墙体保温、冷库保温等方面。由于目前全球都在追求低碳生活，人们对节能减排越加重视。泡沫塑料具有较好的保温性能，可降低内外部热能交换、减少源耗，在节能减排方面发挥着积极的作用。

导热系数是表征材料传热能力的一个非常重要的热物理指标，在诸多保温泡沫塑料的国家行业标准中对产品导热系数有明确要求。导热系数的测试方法主要有稳态法和非稳态法。其中，稳态导热是指温度场不随时间变化的导热过程，在工况不变的条件下，大多数热力设备中所发生的导热都是稳态导热。目前国家行业标准保温材料的测试主要采用稳态法。

热流计法是稳态法中的一种，通常该方法要求测试样品尺寸：长、宽均为300mm、厚度为10～100mm。由于测试设备对样品的选择性和保温塑料使用的特殊性，使得在实际检验工作中常遇到不规则异形试样，难以用常规的方法进行试验，因此，需要建立一种快速、准确地测量不规则泡沫塑料导热系数的方法。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种快速测试不规则泡沫塑料制品导热系数的方法，其能够对不规则泡沫塑料制品的导热系数实现快速、准确的测试。

为实现上述目的，本发明提供一种快速测试不规则泡沫塑料物体导热系数的方法，其特征在于，所述的方法包括如下步骤：

（S1）取体积为v₁且具有待测试的导热系数λ₁的第一泡沫塑料物体，其无法填满导热系数测试设备中的导热系数测试区域，从而在所述第一泡沫塑料物体与所述导热系数测试区域之间形成空隙A；

（S2）取体积为v₂且具有已知的导热系数λ₂的第二泡沫塑料物体，其能够与所述第一泡沫塑料物体拼接并且恰好填满所述空隙A；

（S3）以将所述第二泡沫塑料物体恰好填满所述空隙A的方式，将所述第一泡沫塑料物体与所述第二泡沫塑料物体拼接，形成第三泡沫塑料物体；

（S4）以恰好填满所述导热系数测试区域的方式，将所述第三泡沫塑料物体置于所述导热系数测试设备中的所述导热系数测试区域，并测试所述第三泡沫塑料物体的导热系数λ；

（S5）通过公式(1)计算出待测试第一泡沫塑料物体的导热系数λ₁：

(1)。

根据本发明所述的方法，优选地，所述导热系数测试区域的长度为300mm，宽度为300mm，厚度为10mm～100mm。

根据本发明所述的方法，优选地，步骤（S4）中测试导热系数λ时的平均温度为-10～70℃。

根据本发明所述的方法，优选地，所述第一泡沫塑料物体的材质选自聚苯乙烯泡沫塑料、聚氨酯泡沫塑料、橡塑保温材料、酚醛泡沫、聚乙烯泡沫、聚丙烯泡沫保温材料或其组合。

根据本发明所述的方法，优选地，所述第二泡沫塑料物体的材质选自聚苯乙烯泡沫塑料、聚氨酯泡沫塑料、橡塑保温材料、酚醛泡沫、聚乙烯泡沫、聚丙烯泡沫保温材料或其组合。

依据公知的稳态热流计法导热系数测试公式，在温差为t_w1-t_w2、平均温度为（t_w1+t_w2）/2稳态条件下，第一泡沫塑料物体的热流量q₁为：

第二泡沫塑料物体的热流量q₂为：

第三泡沫塑料物体热流量q为：

其中，第三泡沫塑料物体在垂直热流方向上的截面积为A，第一泡沫塑料物体在垂直热流方向上的截面积为A₁，第二泡沫塑料物体在垂直热流方向上的截面积为A₂ , t_w1 t_w2分别为泡沫塑料物体上、下表面的温度，在温差为t_w1-t_w2、平均温度为（t_w1+t_w2）/2稳态条件下，第三泡沫塑料物体的热流量q为第一泡沫塑料物体q₁与第一泡沫塑料物体试样二的热流量q₂总和，即：

把 、代入得：

由于第一泡沫塑料物体厚度δ₁与第二泡沫塑料物体厚度δ₂均为δ，整理可得第一泡沫塑料物体的导热系数为：

(1) 。

本发明的有益效果在于：本发明提出了导热系数测试的新方法，可以实现不规则泡沫塑料的导热系数的测试。因此在不改变传统导热系数热流计稳态测试方法所用设备的前提下，通过新的测试方法，就可以实现不规则泡沫塑料的导热系数的测试。其操作简单、方便、省时、准确，具有较大的应用价值。

附图说明

图1是本发明提出的稳态热流计法测不规则泡沫塑料导热系数原理示意图;

图2是本发明提出的稳态热流计法测不规则泡沫塑料导热系数a拼接方式示意图（俯视图）;

图3是本发明提出的稳态热流计法测不规则泡沫塑料导热系数b拼接方式示意图（俯视图）;

其中：1-被测不规则泡沫塑料第一泡沫塑料物体，2-是已知导热系数泡沫塑料第二泡沫塑料物体。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1

本实施例所用不规则聚苯乙烯泡沫塑料样品(第一泡沫塑料物体)，已知导热系数为λ₂的硬质聚氨酯泡沫塑料样品(第二泡沫塑料物体)。

请参阅图2，其是本发明测不规则泡沫塑料导热系数a示意图（俯视图）。分别将试第一泡沫塑料物体与第二泡沫塑料物体切割成厚度均为20mm、长度均为300mm、宽度均为150mm。依据图2所示，并联拼接第一泡沫塑料物体与第二泡沫塑料物体成第三泡沫塑料物体，在平均温度为10℃、15℃、25℃下，利用热流计法测试第三泡沫塑料物体导热系数λ，利用公式(1)得到第一泡沫塑料物体导热系数λ₁，所得数据见表1。

表1不规则泡沫塑料制品a拼接方式的验证数据

本实施例所用不规则橡塑保温管泡沫塑料样品(第一泡沫塑料物体)，已知导热系数为λ₂的硬质聚氨酯泡沫塑料样品(第二泡沫塑料物体)。

请参阅图3，其是本发明测不规则泡沫塑料导热系数b示意图（俯视图）。将第一泡沫塑料物体切割成厚度为20mm、直径为200mm的圆柱体，再将第二泡沫塑料物体切割成厚度为20mm，长宽均为300mm的长方体，再将其中心位置去除直径为200mm的圆柱体，依据图3所示，并联拼接第一泡沫塑料物体与第二泡沫塑料物体成第三泡沫塑料物体，在平均温度为10℃、15℃、25℃下，利用热流计法测试第三泡沫塑料物体导热系数λ，利用公式1可得到第一泡沫塑料物体导热系数λ₁，所得数据见表2。

表2不规则泡沫塑料制品b拼接方式的验证数据

Claims (5)

1.一种快速测试不规则泡沫塑料物体导热系数的方法，其特征在于，包括如下步骤：

（S1）取体积为v₁且具有待测试的导热系数λ₁的第一泡沫塑料物体，其无法填满导热系数测试设备中的导热系数测试区域，从而在所述第一泡沫塑料物体与所述导热系数测试区域之间形成空隙A；

（S2）取体积为v₂且具有已知的导热系数λ₂的第二泡沫塑料物体，其能够与所述第一泡沫塑料物体拼接并且恰好填满所述空隙A；

（S3）以将所述第二泡沫塑料物体恰好填满所述空隙A的方式，将所述第一泡沫塑料物体与所述第二泡沫塑料物体拼接，形成第三泡沫塑料物体；

（S4）以恰好填满所述导热系数测试区域的方式，将所述第三泡沫塑料物体置于所述导热系数测试设备中的所述导热系数测试区域，并测试所述第三泡沫塑料物体的导热系数λ；

（S5）通过公式计算出待测试第一泡沫塑料物体的导热系数λ₁：

。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述导热系数测试区域的长度为300mm，宽度为300mm，厚度为10mm～100mm。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（S4）中测试导热系数λ时的平均温度为-10～70℃。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一泡沫塑料物体的材质选自聚苯乙烯泡沫塑料、聚氨酯泡沫塑料、橡塑保温材料、酚醛泡沫、聚乙烯泡沫、聚丙烯泡沫保温材料或其组合。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二泡沫塑料物体的材质选自聚苯乙烯泡沫塑料、聚氨酯泡沫塑料、橡塑保温材料、酚醛泡沫、聚乙烯泡沫、聚丙烯泡沫保温材料或其组合。