平面熱源法對(duì)建筑保溫材料熱導(dǎo)率和熱擴(kuò)散率的測(cè)試研究.pdf

1、目前新型建筑保溫材料不斷涌現(xiàn)，但測(cè)試手段有限，測(cè)試數(shù)據(jù)缺乏，使保溫材料的推廣應(yīng)用受到限制。本文基于平面熱源法，設(shè)計(jì)了一套適用于保溫材料熱導(dǎo)率和熱擴(kuò)散率等參數(shù)測(cè)試的實(shí)驗(yàn)裝置，開發(fā)了可視化數(shù)據(jù)采集與處理軟件，完成了對(duì)部分建筑保溫材料的熱導(dǎo)率和熱擴(kuò)散率等參數(shù)的測(cè)試，并對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行了優(yōu)化，主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)基于平面熱源法設(shè)計(jì)并搭建了保溫材料的熱導(dǎo)率和熱擴(kuò)散率等參數(shù)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。利用FLUENT軟件，分析了試樣長寬、測(cè)試間距及熱流

2、密度等參數(shù)對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響，確定了實(shí)驗(yàn)參數(shù):試樣長、寬L均為300mm，測(cè)試間距h為10～20mm，熱流密度qw為30～150W·m-2。
　　(2)基于Visual Studio.NET2008可視化編程平臺(tái)，開發(fā)了一套可同時(shí)采用常功率平面熱源法和階躍平面熱源法測(cè)試材料熱導(dǎo)率、熱擴(kuò)散率和比熱容的可視化數(shù)據(jù)采集與處理軟件。
　　(3)通過理論分析確定了該裝置的有效測(cè)試時(shí)間τmin=100s，τmax為監(jiān)控面溫度上升0.1℃時(shí)

3、刻。并利用實(shí)驗(yàn)研究了保溫罩和熱流密度等因素對(duì)熱導(dǎo)率測(cè)試精度的影響。結(jié)果表明:常功率法和階躍法重復(fù)測(cè)量的復(fù)現(xiàn)性較好，偏差均在3％內(nèi)。加保溫罩時(shí)，EPS板的測(cè)試精度可提高0.85％。熱流密度對(duì)水泥泡沫板和泡沫玻璃熱導(dǎo)率的影響較大，在測(cè)試溫度為20～43.5℃時(shí)，水泥泡沫板的熱導(dǎo)率隨溫度變化增大而增大，而在測(cè)試溫度為20～66℃時(shí)，泡沫玻璃板的熱導(dǎo)率隨溫度變化增大而增大;熱流密度對(duì)EPS(20～43℃)板和砂加氣混凝土磚(20～32℃)的熱導(dǎo)

4、率影響較小，基本可忽略不計(jì)。
　　(4)采用常功率法和階躍法對(duì)有機(jī)泡沫保溫材料、加氣磚硬質(zhì)保溫材料、水泥泡沫板和泡沫玻璃板的熱導(dǎo)率和熱擴(kuò)散率等參數(shù)進(jìn)行了測(cè)試，兩種方法的測(cè)試結(jié)果有一定的偏差，熱導(dǎo)率測(cè)試結(jié)果的相對(duì)偏差均在5％以內(nèi)，熱擴(kuò)散率測(cè)試結(jié)果的相對(duì)偏差波動(dòng)較大，偏差范圍為1.7～22.2％，但無規(guī)律顯示哪種方法更適合測(cè)試。其中，常功率法和階躍法測(cè)試得到的EPS板熱導(dǎo)率與廠家提供值的相對(duì)誤差分別為-1.95％和2.68％，測(cè)試精度

5、均較高。兩種方法對(duì)熱擴(kuò)散率的測(cè)試與文獻(xiàn)基本一致，實(shí)驗(yàn)測(cè)試完善了真金板、砂加氣混凝土磚、水泥泡沫板和泡沫玻璃板等幾種保溫材料的熱擴(kuò)散率數(shù)據(jù)。此外，基于新的數(shù)據(jù)處理方法，測(cè)量了有機(jī)泡沫保溫材料、加氣磚硬質(zhì)保溫材料、水泥泡沫板和泡沫玻璃板等保溫材料的蓄熱系數(shù)，完善了相關(guān)材料蓄熱系數(shù)的數(shù)據(jù)。
　　(5)基于FLUENT軟件，采用實(shí)驗(yàn)與仿真相結(jié)合的方法修正了熱導(dǎo)率，進(jìn)一步提高了實(shí)驗(yàn)測(cè)試精度。經(jīng)過修正，EPS板熱導(dǎo)率的相對(duì)誤差從-1.95％減