1 范圍

      本文件描述了十字熱線法測(cè)定耐火材料的導(dǎo)熱系數(shù)和平行熱線法測(cè)定耐火材料的導(dǎo)熱系數(shù)、熱擴(kuò)散系數(shù)及比熱容的試驗(yàn)方法。

      十字熱線法適用于測(cè)量溫度不大于1250℃、導(dǎo)熱系數(shù)小于1.5W/（m·K）、熱擴(kuò)散系數(shù)不大于5×10^-6m²/s的不含碳耐火材料。

      平行熱線法適用于測(cè)量溫度不大于1250℃、導(dǎo)熱系數(shù)小于25W/（m·K）的不導(dǎo)電耐火材料。

      本文件也適用于粉狀和顆粒狀耐火材料。

      注1：不燒磚和不定形耐火材料預(yù)制件的導(dǎo)熱系數(shù)由于受硬化或凝固后殘留水在加熱時(shí)脫水的影響，試樣可做預(yù)處理。預(yù)處理的方法、程度和試樣在測(cè)量溫度時(shí)的保溫時(shí)間等細(xì)節(jié)超出了本文件的范圍，由雙方協(xié)商一致。

      注2：測(cè)量非均質(zhì)材料一般是困難的，尤其是含纖維的材料，使用本方法對(duì)這類材料的測(cè)量由雙方協(xié)商一致。

2 規(guī)范性引用文件

      下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。

      GB/T 4513.5 不定形耐火材料 第5部分：試樣制備和預(yù)處理（GB/T 4513.5-2017，ISO 1927-5:2012,MOD)

      GB/T 8170 數(shù)值修約規(guī)則與極限數(shù)值的表示和判定

      GB/T 10325 定形耐火制品驗(yàn)收抽樣檢驗(yàn)規(guī)則（GB/T 10325-2012，ISO 5022：1979，NEQ）

3 術(shù)語和定義

      下列術(shù)語和定義適用于本文件。

3.1

      導(dǎo)熱系數(shù) thermal conductivity

      Y

      單位時(shí)間內(nèi)在單位溫度梯度下沿?zé)崃鞣较蛲ㄟ^材料單位面積傳遞的熱量。

      注：單位為瓦每米開爾文［W/（m·K）］。

3.2

      熱擴(kuò)散系數(shù) thermal diffusivity

      α

      材料的導(dǎo)熱系數(shù)與其單位體積熱容之比。

      注：單位為平方米每秒（m²/s）。

3.3

      比熱容 specificheat capacity

      Cp

      常壓下加熱1kg物質(zhì)使之升溫1K所需的熱量（以J計(jì)）。

      注：單位為焦耳每千克開爾文［J/（kg·K）］。

4 十字熱線法

4.1 原理

      試樣在爐內(nèi)加熱至規(guī)定溫度并在此溫度下保溫，用沿試樣長度方向埋設(shè)在試樣中的線狀電導(dǎo)體（熱線）進(jìn)行局部加熱，熱線載有已知恒定功率的電流，即在時(shí)間上和試樣長度方向上功率不變。從熱線的功率和接通電流加熱后已知兩個(gè)時(shí)間間隔的溫度可以計(jì)算導(dǎo)熱系數(shù)，此溫升與時(shí)間的函數(shù)就是被測(cè)試樣的導(dǎo)熱系數(shù)。

4.2 設(shè)備

4.2.1 試驗(yàn)爐

      能容納一個(gè)或多個(gè)試樣組件的電加熱爐，能升溫至1250℃，試樣任意兩點(diǎn)間的溫差不應(yīng)大于10℃；在測(cè)試中（15min內(nèi)）試樣周圍溫度波動(dòng)不應(yīng)大于0.5℃。試驗(yàn)爐控溫精度應(yīng)為±10℃。

4.2.2 熱線

      最好采用鉑線、鉑/銠合金線，長約200mm，直徑不大于0.5mm，長度的測(cè)量精確到±0.5mm，熱線的兩端均與電源相連，試樣外的引線應(yīng)由兩根或兩根以上0.5mm直徑的導(dǎo)線連接在一起，爐子外部的電源線應(yīng)采用大容量電纜。

      注：對(duì)1000℃以下，熱線可根據(jù)溫度選擇合適的廉金屬線。

4.2.3 熱線電源

      應(yīng)采用交流或直流穩(wěn)壓電源，測(cè)量期間功率波動(dòng)不應(yīng)超過2％，測(cè)試功率應(yīng)在1W/m～20 W/m之間，這等同于200mm的測(cè)阻引線之間的熱線功率為0.2W～4W。

4.2.4 測(cè)量十字架

      由熱線和鉑/鉑銠熱電偶組成，熱電偶焊接在熱線的中心，測(cè)量熱電偶的引線應(yīng)垂直于熱線，參比熱電偶放在上試塊的上表面和蓋板中間，蓋板材質(zhì)與試樣相同，以保持有穩(wěn)定的輸出（見圖1）。測(cè)量熱電偶的最大直徑應(yīng)不大于熱線的直徑（為了減少測(cè)量點(diǎn)的熱損）。

圖1“十字熱線”法中加熱電路和測(cè)量電路（示差熱電偶電路）示意圖

4.2.5 測(cè)量回路

      熱線的兩端都焊有相同材質(zhì)的兩根線（直徑盡可能大于熱線的直徑）一對(duì)供給熱流，另一對(duì)測(cè)量電壓降，熱電偶焊接在熱線的中間（見4.2.4）并與參比熱電偶反接以測(cè)量溫度變化。引線要能延伸到爐體外與測(cè)量設(shè)備相連，連線可用其他材質(zhì)的導(dǎo)線。

      注1：上試塊和參比熱電偶之間可設(shè)置絕緣層。

      注2：在1000℃以下可使用廉金屬熱電偶。

      注3：可用足夠分辨率的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)代替參比熱電偶。

4.2.6 測(cè)量設(shè)備

4.2.6.1 熱線功率測(cè)量單元或相似裝置，可與穩(wěn)定電源連接，用于測(cè)量熱線的電流和電壓，二者的測(cè)量精度至少為±0.5％。

4.2.6.2 數(shù)字測(cè)量系統(tǒng)，溫度時(shí)間記錄裝置，靈敏度至少為2μV/cm或能顯示0.05μV，或時(shí)間分辨率要短于0.5s，或測(cè)溫精度高于0.01 K。

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