平板热流计导热仪在绝热材料导热系数测量中应用

目前，绝热材料导热系数的测量主要使用护热平板法和平板热流计法两种方法，分别对应国标：GB/T10294-1988《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定 防护热板法》；GB/T10295-1988《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定（热流计法）》。国内普遍使用护热平板法，而国外发达国家主要使用平板热流计法，其主要原因是国内不能生产高精度、高分辨、快响应的热流传感器。平板热流计法导热仪结构简单、测试时间短、分辩高。超低导热检测更显示其优势。

• 热流传感器原理：

热流传感器由铜箔、已知导热系数材料、铜箔三层组成，如下图所示。在两铜箔面内装有热电偶堆，测量两铜箔面温差。如热流通过传感器时，通过测量毫伏值可知热流量，公式如下：

导热系数公式：λ=（Q×H）/（△T×S）

                  λ——导热系数

                  Q——热流量

                  △T——冷热测量面温差

                  S——传热面积

因温差与热电偶堆输出毫伏值成线性关系：

△T =K×V

             V——热电偶堆输出毫伏值

            △T——冷热测量面温差

             K——系数

所以热流值与热电偶堆输出毫伏值关系：

Q=（（λ×S×K）/ H）×V

（（λ×S×K）/ H为己知项，作为校正系数，所以热流值与热电偶堆输出毫伏值成线性关系，通过检测毫伏值可知热流值。在铜箔面内还可加装热电偶，测量铜箔面的温度，用于测量传感器与试样材料接触面的温度。

• 平板热流计法导热仪结构：

平板热流计法有双热流计法和单热流计法，下图为单热流计法。热板、冷板温度可控，热流传感器安装在热板或冷板上，被测试样夹在中间。设定热板、冷板温度，使冷热板间有一稳定温差，热量从热板通过试样向冷板传递。如下公式计算导热系数。

导热系数公式：λ=（Q×H）/（△T×S）

                 λ——-试样导热系数

                 Q——热流量

                △T——冷热测量面温差

                 S——传热面积

• DRPL-Ⅱ导热系数测试仪简介：

（1）简介

该仪器采用上流行的热流计检测导热系数和热阻方法，配计算机实现全自动检测，自动生成实验报告。本仪器主要针对绝热、低导热材料测试而设计，在低导热测试上具有很高的分辩率和精度。

该仪器基于稳态平板法测试原理，在热面加入稳定的热面温度，热量通过试样传递到冷面，测量传递的热流，再根据试样的厚度和传热面积可计算导热系数和热阻。此测试方法简便，快捷，重复性好。非常适用于材料传热方面的研究和开发?？捎糜谒芰稀⑾鸾?、绝热材料、保温材料等测试，广泛应用在大专院校、科研院所、质检、厂矿。

该仪器参考标准：ASTM C518-04用热流计法测定稳态热通量和热传递特性的试验方法；GB/T10295-88绝热材料稳态热阻及有关特性的测定（热流计法）。

（1）主要技术参数

1、导热系数范围：0.002-2W/MK，度小于5％，

2、热面温度：采用高数度数显表测温，0.2级精度，分辩率0.01℃。

3、冷面温度：采用高数度数显表测温，0.2级精度，分辩率  0.01℃。

4、热面温控：室温-99.99℃，采用高数度程控数显表测温，0.2级精度，分辩率0.01℃，平板加热器，双向可控硅控制。（或者：室温-150.0℃，分辩率0.1℃）

5、冷面温控：采用恒温水槽控温，5-99.99℃，波动小于0.05度，恒温水槽测温分辨0.01℃。或采用半导体制冷，-20℃-室温，分辩率0.01℃。

6、采用计算机自动测试系统。

7、热流传感器采用法国进口HFS型传感器，测量面200×200（MM），厚度0.4MM，分辩率0.01W/M²Uv，显示表采用高精度数显毫伏表，分辩0.1UV。

8、真空环境系统，防露和保证测试环境不受外界影响。

9、冷热板传热面积：200×200（mm）。

10、冷热板可调节间距：0-50（mm）。

该仪器在广东英德一家研究生产气凝胶绝热材料的使用中，显示出很高的精度、重复性和分瓣率。对导热系数0.003W/MK、0.011 W/MK、0.02 W/MK材料进行检测，与送日本检测结果相符。该仪器与护热平板法导热仪相比，测试时间短、取样小、分辩率高、造价低。

• 结束语

1. 绝热材料导热系数检测，平板热流计法比护热平板法更有优势。
2. 国内要加强热流传感器的研究开发，不要依赖进口。
3. 国内要加紧导热系数标准板的研制，改变无标准板可用的局面。
4. 希望研究、开发、生产绝热材料的单位重视导热系数的检测，为节约能源做出更大的贡献。