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耐火纖維制品導熱系數的測定

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人氣:-發表時間:2018-11-26 15:00【

  耐火纖維制品導熱系數的測定

  1 耐火纖維制品導熱系數測量原理

  測量平板試樣的導熱系數,應滿足以下條件:

  試樣的一個面均勻受熱;

  盡可能減少側面熱流;

  平板試樣傳導的熱量垂直于平板表面。

  2 耐火纖維制品導熱系數測量設備

  2.1 量熱器

  2.1.1 尺寸

  內保護裝置和中心裝置量熱器組合的尺寸應至少為230mm×230mm,其中,中心量熱器尺寸為76mm×76mm。加熱室剖面見圖2.

  2.1.2 水循環系統

  中心量熱器和內保護裝置分別裝有一個進水口和一個出水口。進水口和出水口的定位應避免中心量熱器和內保護裝置之間的熱傳導。進水溫度應在室溫+3℃~-1℃之內。進水的溫度變化不應超過0.5℃/h。進水的壓力應恒定,水壓變化不超過1%。

  2.1.3 水溫的測量裝置

  應能測量進出水之間的溫差,精確至0.05℃。

  2.2 電加熱爐

  應保證在每個試樣整個表面上方溫度分布均勻。溫度控制裝置應能使溫度恒定,波動范圍不超過±10℃。

  加熱速率應符合表2的規定。

  3 耐火纖維制品導熱系數測量試樣制備

  3.1 按第4章的規定制備試樣。

  3.2 按GB/T 17911-2018,6.3.2 的規定干燥試樣。

  4 耐火纖維制品導熱系數測量試驗步驟

  4.1 試樣的安裝

  針對每層試樣用隔熱磚制備4個直徑為17mm±0.5mm的支柱,其高度為試樣厚度的9/10~1。在每層試樣4個角各打直徑與支柱相同的孔,將支柱裝入孔中。每層試樣上孔的位置均應相同。

  將第1支熱電偶裝在中心量熱器的中心,然后安裝第1層試樣,并用一塊長、寬尺寸與試樣相同的木板或其他工具將其壓至支柱頂,使試樣與量熱器緊密接觸。取出木板,將第2支熱電偶裝在第1層試樣上面中心,第1支熱電偶的正上方,以此類推,安裝第2層試樣和第3支熱電偶,直至所需層數。用一塊長、寬尺寸與試樣相同的碳化硅板壓在最后一層試樣和熱電偶之上,在整個試驗期間碳化硅板與該層試樣及其上面的熱電偶保持接觸。

  如果試樣僅有一層或兩層,熱電偶應插入試樣中,且盡可能安插5支。

  4.2 溫度梯度的測量

  最上面和最下面的兩支熱電偶測出試樣組熱面和冷面的溫度。其余的熱電偶每支均測出試樣相鄰兩層的熱面和冷面溫度。這些溫度測量值和相應的厚度組合給出:

  a)10個溫度梯度和10個平均溫度(由4層試樣組成的試樣組,5支熱電偶);

  b)6個溫度梯度和6個平均溫度(由3層試樣組成的試樣組,4支熱電偶)。

  4.3 測量條件

  試樣組的熱面應加熱到制品使用的極限溫度,而對高溫制品,則應加熱到所有設備的操作極限溫度,至少24h。然后在該溫度下,要保持加熱元件的溫度是熱面溫度在2h內的變化不大于5℃,同時用量熱器測量的熱流變化不大于2%。保持中心量熱器的水流量在120ml/min,水流量應恒定,其變化不大于1%。

  調節內保護裝置的水流量,以保證該裝置和中心量熱器的出水溫度基本相同。在30min間隔內進行3~5次測量,包括測量每層試樣的熱面溫度T2、冷面溫度T1及水溫升高值(t2-t1)和中心量熱器的水流量m。

  5 耐火纖維制品導熱系數測量結果測量

  按式(4)計算導熱系數λ,數值以W.m-1表示,結果按GB/T 8170修約至3位小數。

  λ={m(t2-t1)CL}/{A(T2-T1)}...........(4)

  式中:

  m——通過中心量熱器的水的平均流量,單位為千克每秒(kg.s-1);

  t1——進水溫度,單位為攝氏度(℃);

  t2——出水溫度,單位為攝氏度(℃);

  T1——試樣層的冷面溫度,單位為攝氏度(℃);

  T2——試樣層的相應的熱面溫度,單位為攝氏度(℃);

  L——測量T1和T2所用熱電偶之間的距離,單位為米(m);

  A——中心量熱器的有效面積,單位為平方米(㎡);

  C——在量熱器進出水平均溫度下水的比熱容,單位為焦耳每千克開爾文(J.kg-1.k-1)。

  對3層試樣組成的試樣組,將式(4)應用于每層試樣和他們的厚度組合可得到導熱系數和平均溫度關系圖上的6個點:

  λ=f(Tm)              ............(5)

  Tm=(T2+T1)/2           ............(6)

  式中:

  Tm——平均溫度,單位為攝氏度(℃)。

  表3給出不同溫度下水的比熱容。溫度區間內的比熱容用內插法計算。

  表 水的比熱容

溫度/℃比熱容/(J.kg-1.k-1
154185.5
204181.6
25    4179.3  

  試樣中各點實際溫度下的導熱系數的計算,參見附錄C。

  6 本項目試驗報告

  按GB/T 17911-2018第12章的要求報告試樣的體積密度,圖上每個點的冷、熱面溫度,平均溫度對應的導熱系數值。

本文是濟南火龍熱陶瓷有限責任公司編輯摘自GB/T 17911-2018,本文詳述了耐火纖維制品導熱系數的測定,從耐火纖維制品導熱系數測量原理、所用設備、試樣制備、試驗步驟到耐火纖維制品導熱系數的計算以及報告的編寫。濟南火龍熱陶瓷有限責任公司12年專注耐火纖維制品的研發、生產與拓展應用,年生產量3萬噸左右,產品有玻璃纖維針刺氈、陶瓷纖維毯、板、氈、紙、模塊、布帶繩等制品。

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本文由濟南火龍熱陶瓷有限責任公司整理

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