CN204228639U - 一种高温防护热板导热仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高温防护热板导热仪，包括主体部分、供电系统、信号采集及处理系统，主体部分主要包括防护热板（12）、冷板（9）、试样（10）、背板(11)、绝热材料(1)和热电偶；所述的防护热板(12)、冷板(9)、背板(11)分别为由耐火材料板(13)、电热元件（14）、绝缘材料（15）、耐热火泥（16）构成的整体板块，电热元件(14)、绝缘材料(15)和耐热火泥(16)设置在耐火材料板(13)内，电热元件(14)设置在绝缘材料(15)内，绝缘材料(15)与耐火材料板(13)之间填充耐火泥(16)；所述的防护热板（12）和试样（10）外侧与炉壳（8）之间填充绝热材料（1）。本实用新型可以测试单试样、双试样，结构简单，维护方便，适用性广。

Description

一种高温防护热板导热仪

技术领域

本实用新型属测试仪器类，主要涉及一种测量高温绝热材料的热性能的导热仪。  

背景技术

保温、隔热材料统称为绝热材料。主要用于房屋建筑的墙体、屋面，或（有热源、冷源的）仪器设备，或工业管道、窑炉等的保温和隔热。因其与热量或热能密切关联，所以绝热材料的热性能是至关重要的物理指标和使用指标，包括热阻、传热（辐射、固相和气相热传导及对流传热）、热流量、导热系数（也称传递系数）、热导率、热阻系数等。这些热性能是绝热材料的基本的、重要的技术参数。

大部分传热性质的试验是针对低密度的绝热材料进行的。

我国2009年4月1日实施的国家标准《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定  防护热板法》（GB/T10294—2008/ISO8302：1991）“规定了使用防护热板装置测定板状试件稳定传热性质的方法以及传热性能的计算。”该标准给出了防护热板装置的原理是：“在稳态条件下，在具有平行表面的均匀板状试件内，建立类似于两个平行的温度均匀的平面为界的无限大平板中存在的一维的均匀热流密度。”

在标准中，该装置也被称为“常规防护热板导热仪”，有“双试件式（和一个中间加热单元）”、“单试件式”两种形式。

该导热仪包括：加热单元（加热器和两块金属面板）、试件、冷却单元及测试热电偶等。单试件装置中，加热单元的一侧用背防护绝热层和背防护加热器取代（另一组）试件和冷却单元。

该导热仪主要是用于常温区间的热性能的测量。正如在该标准中举出的，欧洲标准样品局（BCR）的参考材料为RM64（密度接近于9OKg/m3的玻璃棉板）、IRMM-44O，工作温度为-10℃～50℃。美国国家标准局（ＮＢＳ）的参考材料为ＳRM1450（密度范围为110～170Kg/m³的玻璃棉板）、NBS1450c，工作温度为280Ｋ～340Ｋ（约为7℃～67℃）。

迄今，市场销售的防护热板导热仪多为测量泡沫塑料、聚氨酯、尿醛、酚醛、矿物棉、水泥墙体、玻璃增强复合板、水泥聚苯板、夹心混凝土、玻璃钢面板复合材、纸蜂窝板等材料的热性能。通常工作温度为：热面最大设定温度100～150℃，冷面温度―30～―10℃。

随着科学技术的飞速发展，高温领域内的绝热材料应运而生，这些耐高温的绝热材料是该高科技进一步发展的基础材料之一。因而，这些高温绝热材料的热性能的测量就成为必须解决的问题，而首当其冲的是要解决测量这些热性能的仪器设备。

专利《双试样保护热板高温导热仪》（公开号：CN86101542A）公开了一种双试样保护热板高温导热仪，用于测量非金属固体的导热系数或热阻，测温范围：500Ｋ～1400Ｋ（约为227～1127℃）。该导热仪的主体部分包括：主加热器，环加热器，主加热器匀温板，环加热器匀温板，上、下辅助加热器，上、下辅助加热器匀温板，上、下冷板，上、下绝热层，重块，绝热材料，管状加热器，外壳，底座，立柱等组成；主、环加热器和辅助加热器均采用电熔刚玉莫来石制成的炉盘（放置供热系统的电热丝），主加热器匀温板、环加热器匀温板，选用非金属材料碳化硅，SiC含量不低于85%，板的厚度为8～12毫米，管状加热器采用硅碳棒，主加热器采用了一个先恒壁温交流加热、后恒热流直流加热的供热系统。

该专利导热仪的不足之处：

（一）主加热器、环加热器、辅助加热器都是（将发热体）置于电熔刚玉莫来石制成的炉盘上，炉盘的上下两侧再设置SiC含量不低于85%的碳化硅材质的匀温板。

 因SiC均热板导电，发热元件（电阻丝、硅炭棒）与其接触产生漏电，所以该专利设置了电熔刚玉莫来石炉盘，将发热元件与SiC匀热板隔开。即组成为SiC上匀温板、炉盘、加热元件、炉盘底、SiC下匀热板的多组件结构，较为繁琐。

发热电阻丝置于炉盘之中，炉盘为带底的炉盘，必然造成炉盘底一侧的温度低于炉盘上部一侧的温度，导致2块匀温板表面温度不一致，从而影响热流密度、热流量的控制与计算。

发热电阻丝置于炉盘中，当该炉盘直立放置时，会造成电热丝移位，从而导致加热板二侧温度不一致，或与SiC匀温板接触而漏电，所以此结构无法实现立式双试样的测试。

 （二）在导热仪主体部分的内侧四壁各设置一个采用硅碳棒为发热体的管状加热器。在当今绝热材料发展进步之情况下，完全有了更高档的耐热绝热材料能达到更为良好的保温效果，而不必再设置管状加热器。故该设管状加热器的结构较为复杂，可以简化。

发明内容

    本实用新型的目的是，提供一种高温防护热板导热仪，用于解决现有常规防护热板导热仪不能测试高温绝热材料热性能和现有技术（高温导热仪）之结构复杂、不能测试双试样的不足。

本实用新型的目的可以采用以下技术方案来实现：一种高温防护热板导热仪，包括主体部分、供电系统、信号采集及处理系统，所述主体部分主要包括防护热板、冷板、试样、背板、绝热材料和热电偶；所述的防护热板、冷板、背板由耐火材料板、电热元件、绝缘材料、耐热火泥构成的整体板块，电热元件、绝缘材料和耐热火泥设置在耐火材料板内，电热元件设置在绝缘材料内，绝缘材料与耐火材料板之间填充耐火泥；所述的防护热板和试样外侧与炉壳之间填充绝热材料。

所述的耐火材料板为不少于两块不导电的耐火材料板。

本实用新型的优点：因在热板、冷板、背板内设置了电热元件或冷却元件，则可以测量低温（零下）～1600℃高温条件下耐火绝热材料的设定热面温度、冷面温度、平均温度的热性能；可以测试单试样、双试样，结构简单，维护方便，适用性广。

附图说明

附图1为实施例1单试样高温防护热板导热仪的主体部分的剖面结构示意图。

附图2 为实施例2双试样高温防护热板导热仪的主体部分的剖面结构示意图。

附图3为防护热板的剖面结构示意图。

图中：1、绝热材料，2、冷板温差热电偶，3、冷板热电偶，4、热板热电偶，5、热板温差热电偶，6、背板热电偶，7、背板温差热电偶，8、炉壳，9、冷板，10、试样，11、背板，12、防护热板，13、耐火材料板，14、电热元件，15、绝缘材料，16、耐热火泥。

具体实施方式

结合附图，说明本实用新型的具体实施例。

实施例1： 如附图1为单试样高温防护热板导热仪的主体部分。

其试验目的：以单试样法测试热面温度1000℃、平均温度600℃下，容重400 Kg/m³，500mm×500mm×50mm高铝纤维板的导热系数及热阻。

一．所述的高温防护热板导热仪，包括主体部分、供电系统、微机控制的信号采集和处理系统；所述的主体部分为平卧式结构，主要包括防护热板12、冷板9、背板11、试样10、绝热材料1和热电偶，热电偶包括冷板温差热电偶2、冷板热电偶3、热板热电偶4、热板温差热电偶5以及背板热电偶6，背板温差热电偶7；其在炉壳8底部平台上的相对位置，从下到上，依次为绝热材料1、背板11、背板热电偶6、背板温差热电偶7、绝热材料1、防护热板12、热板热电偶4和热板温差热电偶5、试样10、冷板温差热电偶2、冷板热电偶3、冷板9、绝热材料1。所述的防护热板12由耐火材料板13、电热元件14、绝缘材料15、耐热火泥16构成的整体板块，电热元件14、绝缘材料15和耐热火泥16设置在耐火材料板13内，电热元件14设置在绝缘材料15内，绝缘材料15与耐火材料板13之间填充耐热火泥16；所述的防护热板12和试样10外侧与炉壳8之间填充绝热材料1。

所述的耐火材料板13，是耐热制品制成的两块及以上板状物。耐火材料板13系耐热制品，具有环保、可机械加工、耐高温、绝缘、抗热震和体积稳定，不与接触的其他材料发生物理或（和）化学反应。所述的绝缘材料15，可以是耐热的管或板条，也可以是散状绝缘的耐热粉料、小颗粒或泥料。所述的耐热火泥16，是使用温度不低于1000℃，不与接触的其他材料发生物理或（和）化学反应，热性能稳定的泥料。所述的绝热材料1，可以是耐火纤维制品，也可以是硅钙板等其他耐热节能制品。

防护热板12的制作：将两块500mm×500mm×（25±0.1）mm莫来石耐火材料板13、耐热电热丝电热元件14、粒度不大于0.2mm的刚玉绝缘材料15用氧化铝耐热火泥16粘结组成一体，经热处理，制成该防护热板12；防护热板12和试样10外侧与炉壳8之间以晶体纤板绝热材料1填充。

冷板9和背板11的制作方法同防护热板12。 

二、试样10与装置的安装

1.将试样10置于110℃干燥箱中，干燥至恒重，称量质量，用板尺测量试样长和宽，用测厚仪测试试样10的厚度，计算试样10的容重。

2.试样10的安装

按国家标准GB/T10294—2008/ISO8302：1991规定，在炉壳8底部平台上，从下到上，依次放置绝热材料1、背板11、背板热电偶6、背板温差热电偶7、绝热材料1、防护热板12、热板热电偶4和热板温差热电偶5、试样10、冷板温差热电偶2、冷板热电偶3、冷板9、绝热材料1。

将各加热导线与设备接线端连接，将热电偶与相应端子连接，按照导热仪测试流程运行。 

依据防护热板12计量单元的加热功率，仪器自动调整防护热板电热元件14的加热功率，当热面温度达到1000℃，保持该状态12h；同时依据冷板电热元件功率，仪器自动调整其加热功率，当冷面温度达到200℃，并保持该状态12h。依据测得的试样厚度和热面、冷面温度、计量单元功率，按照GB/T10294—2008/ISO8302：1991计算出，热面1000℃、平均温度600℃下的导热系数、热流量、热阻系数和热阻。

实施例2：双试样高温防护热板导热仪的主体部分。

试验目的：以双试样法测试热面温度1000℃、平均温度600℃容重400 Kg/m³，500mm×500mm×65mm硅钙板的导热系数及热阻。

一．所述的高温防护热板导热仪，包括主体部分、供电系统、微机控制的信号采集和处理系统，

所述的主体部分为立式结构，包括防护热板12、双试样10、冷板9以及炉壳8，两试样10分别设置在防护热板12的两侧，冷板9设置在两试样10的外侧，炉壳8与冷板9之间、炉壳8与防护热板12、试样10、冷板9的端部之间设置绝热材料1。

防护热板12及冷板9的结构与制备同实施例1。

二、试样10与装置的安装

1.将2块试样10置于110℃干燥箱中，干燥至恒重，称量质量：，用板尺测量试样10长和宽，用测厚仪测量试样10的厚度，计算试样10的容重。

2.试样10的安装

按国家标准GB/T10294—2008/ISO8302：1991规定，在炉壳8底部平台上放置绝热材料1，将防护热板12竖立放置在绝热材料1上，将热板热电偶4和热板温差热电偶5设置在热板的一侧，防护热板12的两侧各放置一块试样10，试样10外侧放置冷板热电偶3、冷板温差热电偶2和冷板9，冷板9外侧设置绝热材料1，绝热材料1外侧设置炉壳8夹持装置，夹持装置施加合适的力，确保试样10、热板测温热电偶4、热板温差热电偶5与防护热板12，试样10与冷板热电偶3、冷板温差热电偶2、冷板9等良好接触，并保持所需的竖立状态。在试样10、防护热板12、冷板9竖立侧顶端与炉壳8之间放置绝热材料1。

将各加热导线与设备接线端连接，将热电偶、温差热电偶与相应端子连接，按照导热仪测试流程运行。  

调节热面温度达到1000℃，调节冷板温度为200℃，保持该状态12h。依据测得的试样厚度、热板温度、计量单元功率，按照GB/T10294—2008/ISO8302：1991计算出，热面1000℃，平均温度600℃下的导热系数、热流量、热阻系数和热阻。 

上述未详述部分为现有技术。

Claims (2)

1.一种高温防护热板导热仪，包括主体部分、供电系统、信号采集及处理系统，所述主体部分主要包括防护热板（12）、冷板（9）、试样（10）、背板(11)、绝热材料(1)和热电偶；其特征是：所述的防护热板(12)、冷板(9)、背板(11)分别为由耐火材料板(13)、电热元件（14）、绝缘材料（15）、耐热火泥（16）构成的整体板块，电热元件（14）、绝缘材料（15）和耐热火泥（16）设置在耐火材料板（13）内，电热元件（14）设置在绝缘材料（15）内，绝缘材料（15）与耐火材料板（13）之间填充耐火泥（16）；所述的防护热板（12）和试样（10）外侧与炉壳（8）之间填充绝热材料（1）。

2.根据权利要求1所述的高温防护热板导热仪，其特征是：所述的耐火材料板为不少于两块不导电的耐火材料板。