搜索结果: GB/T 10295-2008, GB/T10295-2008, GBT 10295-2008, GBT10295-2008
| 标准编号 | GB/T 10295-2008 (GB/T10295-2008) | | 中文名称 | 绝热材料稳态热阻及有关特性的测定 热流计法 | | 英文名称 | Thermal insulation -- Determination of steady-state thermal resistance and related properties -- Heat flow meter apparatus | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | Q25 | | 国际标准分类 | 91.120.10 | | 字数估计 | 37,397 | | 发布日期 | 2008-06-30 | | 实施日期 | 2009-04-01 | | 旧标准 (被替代) | GB/T 10295-1988 | | 引用标准 | ISO 7345-1987; ISO 8302-1991; ISO 9229-1991; ISO 9251-1987; ISO 9288-1989; ISO 9346-1987 | | 采用标准 | ISO 8301-1991, IDT | | 标准依据 | 国家标准批准发布公告2008年第11号(总第124号) | | 发布机构 | 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局、中国国家标准化管理委员会 | | 范围 | 本标准规定了使用热流计装置测定板状试件稳态传热性质的方法和传热性质的计算。本方法是根据被测试件与标准试件热阻相比较而得出的一种间接或相对的方法。符合本标准试验方法的报告, 试件的热阻应大于0. 1 m2·K/W, 且厚度满足1.7. 2 的要求 。如果试件满足1.8.1的要求, 结果应表述成试件的热导率和热阻。如果试件满足1.8.2的要求, 结果应表述成试件的平均导热系数。如果试件满足1.8.3的要求, 结果可表述成材料的导热系数或表观导热系数。 | GB/T 10295-2008: 绝热材料稳态热阻及有关特性的测定 热流计法
ICS ９１．１２０．１０
Q２５
中华人民共和国国家标准
GB/T １０２９５-２００８／ISO ８３０１：１９９１（E）
代替GB/T １０２９５-１９８８
绝热材料稳态热阻及有关特性的测定
热流计法
２００８-０６-３０发布
２００９-０４-０１实施
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
中国国家标准化管理委员会发布
前言
本标准等同采用ISO ８３０１：１９９１（Ｅ）《绝热---稳态热阻及有关特性的测定---热流计法》。
本标准代替GB/T １０２９５-１９８８《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定---热流计法》。
本标准与GB/T １０２９５-１９８８相比主要变化如下：
---将国际标准中的引言列为本标准的引言；
---第１章概述中增加了部分术语定义，增加了符号、物理量和单位说明，增加了影响热性能的因
素、取样、精确度和重现性、校验步骤、仪器和试件的限制等内容；
---规范性引用文件是ISO ８３０１：１９９１（Ｅ）中所引用的国际标准；
---删除了原标准“第５章装置的技术要求”中对热流计装置的标准尺寸的建议；
---修改部分仪器和试验参数，主要有：
ａ） 原标准５．２．５规定“热电偶的直径应小于０．２ｍｍ”改为“热电偶的直径不大于０．２ｍｍ”；
ｂ） 原标准６．２．１规定“不平度小于３０μｍ”改为“不平度小于２５μｍ”；
ｃ） 原标准７．２．２建议的调湿环境温度“２９３±１Ｋ”改为“２９６Ｋ±１Ｋ”；
---按照ISO ８３０１：１９９１（Ｅ）重新编写了附录；
---增加了附录ＮＡ。
本标准的附录Ａ为规范性附录，附录Ｂ、附录Ｃ、附录Ｄ、附录Ｅ和附录ＮＡ为资料性附录。
请注意本标准的某些内容有可能涉及专利，本标准的发布机构不应承担识别这些专利的责任。
本标准由中国建筑材料联合会提出。
本标准由全国绝热材料标准化技术委员会（ＳＡＣ/TＣ１９１）归口。
本标准负责起草单位：南京玻璃纤维研究设计院。
本标准主要起草人：张剑红、戴自祝、曹声
、曾乃全。
本标准所替代标准的历次版本发布情况为：
---GB/T １０２９５-１９８８。
GB/T １０２９５-２００８／ISO ８３０１：１９９１（E）
引 言
０．１ 标准结构
本标准分为三个章节，叙述了使用和设计热流计装置所需要的所有信息：
１ 概述；
２ 装置与标定；
３ 试验过程。
使用本方法时，如果只是以测试为目的，使用者可能只关注第３章。但为了获得准确的结果，还需
要熟悉其他两章内容。使用者必须对概述的要求有较深刻的认识。第２章直接针对装置的设计者，但
为了制造出好的装置，使用者同样必须熟悉其他章的内容。
０．２ 热传递和测试性能
大量测试是对低密度多孔材料进行的。这种情况下材料内部的实际传热包括以下不同方式的复杂
组合：
---辐射；
---固相和气相内的传导；
---对流（在某些操作条件下）；
以及三者之间的相互作用和传质，尤其是在含湿材料的情况。对于这些材料，通过测量热流量、温
度差及尺寸，利用公式计算得到的试件的传热性质（常误称为导热系数），可能并不是材料自身的固有性
质。根据ISO ９２８８，该性能应被称作“传递系数”，因为它可能取决于测试条件（传递系数在其他地方常
被称为表观导热系数或有效导热系数）。在相同的测试平均温度下，传递系数可能在很大程度上取决于
试件的厚度或温差。
辐射传热是传递系数受试件厚度影响的首要因素。因此，不仅试件本身性质会影响试验结果，而且
与试件接触的表面的热辐射特性亦会影响试验结果。因此如果提供了表面的相关信息，热阻就能较好
地描述试件的热性能。
当试件中存在有对流的可能性时（如低温下轻质的矿物棉材料），装置的方向、试件的厚度和温差都
可能影响传递系数和热阻。对于这种情况，虽然试验步骤中提供的内容不会提供详细的测试条件，但至
少应详细说明试件的几何形状和边界条件。另外，评估测量结果时，尤其在实际应用测量结果时应有足
够的相关知识。
在测量过程中试件含湿量对传热的影响也是一个复杂的因素。因此，干燥试件仅需根据本标准程
序进行试验。对于含湿材料的试验，需要其他注意事项，本标准不包括这些内容。
当按本标准方法确定的传热性质用于预测实际使用情况下的特定材料的热品质时，尽管其他因素
如施工工艺会产生影响，但掌握物理原理也是十分重要的。
０．３ 所需背景
为了得到正确的结果，热流计装置的设计和正确操作，以及试验结果的解释是一项复杂的工作，需
要格外引起注意。建议热流计装置的设计者、操作者、试验结果的使用者应对被评估的材料、制品和系
统内的传热机理应有完整的知识，并有相关的电气和温度测量经验，特别是对弱电信号测量有一定的了
解。也应具备良好的实验室实践技能。
设计者，操作者和数据的使用者对上述各领域知识要求的深度可能不同。
０．４ 设计、尺寸和国家标准
世界各地存在着符合各自国家标准的很多不同的热流计装置设计，并且不断研究、发展以提高设备
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和测量技术。因此，要求一种特定设计或尺寸的装置是不切实际的，尤其是当总体要求可能相差很
大时。
０．５ 指南
由于发现不同形式的装置得到可比较的结果，本标准给新装置的设计者提供的温度和几何尺寸的
范围都足够大。建议新装置的设计者仔细、全面地阅读附录Ｅ中的参考文献。在新装置完工后，建议
采用一个或几个不同可测热阻范围的参考材料进行试验以检验装置。为了获得正确的结果，本标准仅
对设计和操作热流计装置提出必要的强制性要求。附录Ａ列出了本标准阐述的装置性能和试验条件
的极限数值。本标准还包含推荐的操作程序和实践知识，以及建议的试件尺寸，这些会提高一般测量水
平，有助于改善实验室间对比和合作测量程序。
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绝热材料稳态热阻及有关特性的测定
热流计法
１ 概述
１．１ 范围
１．１．１ 本标准规定了使用热流计装置测定板状试件稳态传热性质的方法和传热性质的计算。
本方法是根据被测试件与标准试件热阻相比较而得出的一种间接或相对的方法。
符合本标准试验方法的报告，试件的热阻应大于０．１ｍ２·Ｋ／Ｗ，且厚度满足１．７．２的要求。
１．１．２ 如果试件满足１．８．１的要求，结果应表述成试件的热导率和热阻。
１．１．３ 如果试件满足１．８．２的要求，结果应表述成试件的平均导热系数。
１．１．４ 如果试件满足１．８．３的要求，结果可表述成材料的导热系数或表观导热系数。
１．２ 规范性引用文件
下列标准包含条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有
的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究
是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
ISO ７３４５：１９８７ 绝热---物理量和定义
ISO ８３０２：１９９１ 绝热---稳态热阻及有关特性的测定---防护热板法
ISO ９２２９：１９９１ 绝热---材料、产品和体系---词汇
ISO ９２５１：１９８７ 绝热---传热条件和材料性能---词汇
ISO ９２８８：１９８９ 绝热---辐射传热---物理量和定义
ISO ９３４６：１９８７ 绝热---传质---物理量和定义
１．３ 术语和定义
ISO ７３４５或ISO ９２５１确立的以及下列术语和定义适用于本标准：
物 理 量 符 号 单 位
热流量 Ф Ｗ
热流密度 狇 Ｗ／ｍ２
热阻１） R ｍ２·Ｋ／Ｗ
热导率 Λ Ｗ／（ｍ２·Ｋ）
导热系数２） λ Ｗ／（ｍ·Ｋ）
热阻系数 γ ｍ·Ｋ／Ｗ
孔隙率 ξ -
局部孔隙率 ξｐ -
１） 某些情况下，可能需要考虑温差被热流量除，没有特殊的符号来表示此物理量，有时也被称为阻值。
２） 在大多数情况下，热流狇→ 和温度梯度ｇｒａｄT的方向不同（λ
→→ 不是由单一常数λ确定，而是由常数矩阵确
定）；此外，试件内部位置变化、温度变化以及时间变化都会引起导热系数的变化。
多孔体 ｐｏｒｏｕｓｍｅｄｉｕｍ
均质体 ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓｍｅｄｉｕｍ
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均质多孔体 ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓｐｏｒｏｕｓｍｅｄｉｕｍ
非均质体 ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓｍｅｄｉｕｍ
各向同性体 ｉｓｏｔｒｏｐｉｃｍｅｄｉｕｍ
各向异性体 ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃｍｅｄｉｕｍ
稳定体 ｓｔａｂｌｅｍｅｄｉｕｍ
１．３．１
导热系数〔λ
→→〕不是物体内部位置的函数，但可以是方向、时间和温度的函数。
１．３．２
导热系数〔λ
→→〕不是方向的函数，但可以是物体内部位置、时间和温度的函数，每一点的〔λ
→→〕由单一的
λ值确定。
１．３．３
导热系数λ或〔λ
→→〕不是时间的函数，但可以是物体内的坐标、温度和方向的函数。
１．３．４
由热均质和各向同性（或具有垂直于表面的对称轴的各向异性）的、在测量的精度和测量时间内是
热稳定的、且导热系数λ或〔λ
→→〕为常数（或与温度成线性函数关系）的材料制成由两个平行的等温表面和
与表面垂直的边缘形成的板状物体，在边缘绝热的边界条件下，在稳定状态下确定的传热性质。
１．３．５
，单位为 Ｗ／（ｍ·Ｋ）。它取决于试验条件，表征试件与传导和辐射复合传热
的关系。也常被称为试件的测量等效、表观或有效导热系数。
１．３．６
表观导热系数λｔ＝Δ
ΔR
征绝热材料与传导和辐射复合传热的关系。表观导热系数可看作是在传导和辐射复合传热情况下，传
递系数在厚试件中达到的极限值，也常被称为材料的等效或有效导热系数。
１．３．７
与下列性能之一有关的通用术语：热阻、传递系数、导热系数、热阻系数、表观导热系数、热导率和平
均导热系数。
１．３．８
通用术语，指人在该环境的温度下感到舒适的测量平均试验温度。
１．３．９
通用术语，指试件边缘或整个装置周边的温度。对于封闭装置为箱内温度，不封闭的装置则为实验
室温度。
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１．３．１０
指负责热流计装置试验操作并且出具结果报告的人。
１．３．１１
应用和解释测量结果以判定材料或系统性能的人。
１．３．１２
为满足装置在指定试验条件下要求的预定性能，研究装置的构造细节和为验证装置的预期准确度
而确定试验程序的人。
１．４ 符号和单位（见表１）
表１
符 号 物 理 量 单 位
A 在选定的等温面上测量面积或计量区域面积 ｍ２
犮ｓ 比热容 Ｊ／（ｋｇ·Ｋ）
Dｔ 测试中冷热板间允许的最大距离 ｍ
L 热流计的边长 ｍ
Lｍ 热流计计量区域的边长 ｍ
M１ 来样时试件质量 ｋｇ
M２ 干燥后的试件质量 ｋｇ
M３ 状态调节后的试件质量 ｋｇ
M４ 试验后的试件质量 ｋｇ
M５ 试验前，试件经干燥或状态调节后的质量 ｋｇ
狇 热流密度 Ｗ／ｍ２
狇′，狇″ 双试件装置中通过每一个试件的热流密度 Ｗ／ｍ２
γ 热阻系数 ｍ·Ｋ／Ｗ
γａｖｇ 双试件装置中的平均热阻系数 ｍ·Ｋ／Ｗ
R 热阻 ｍ２·Ｋ／Ｗ
Rｓ 标准试件的热阻 ｍ２·Ｋ／Ｗ
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表１（续）
符 号 物 理 量 单 位
Rｕ 未知试件的热阻 ｍ２·Ｋ／Ｗ
Rｔ 双试件装置中的总热阻 ｍ２·Ｋ／Ｗ
狊１，狊２，，狊５ 一套厚度不同的试件 -
Τ 试件的传递系数 Ｗ／（ｍ·Ｋ）
Tｍ＝（T１＋T２）／２ 平均温度 Ｋ
T′１，T″１ 双试件装置中试件的热板温度 Ｋ
T′２，T″２ 双试件装置中试件的冷板温度 Ｋ
T′ｍ 双试件装置中试件（′）的平均温度 Ｋ
T″ｍ 双试件装置中试件（″）的平均温度 Ｋ
犞 体积 ｍ３
δλ 试件（′）和试件（″）在Tｍ 温度下导热系数的差值 Ｗ／（ｍ·Ｋ）
δTｍ＝（ΔT′ｍ-ΔT″ｍ）／２ 试件（′）和试件（″）在平均温度Tｍ 时温度的差值 Ｋ
δT＝（ΔT′-ΔT″）／２ 试件（′）和试件（″）冷热板温差的差值 Ｋ
ΔR 热阻的增量 ｍ２·Ｋ／Ｗ
ΔT＝T１-T２ 温差 Ｋ
ΔT′，ΔT″ 双试件装置中试件（′）和试件（″）各自的冷热板温差 Ｋ
Δ狇
热流计的灵敏度系数 ｍＶ／（Ｗ· ｍ２）
Φ 热流量 Ｗ
Φｕ 未知试件的热流量 Ｗ
Φｓ 标准样或参考样的热流量 Ｗ
λ 导热系数 Ｗ／（ｍ·Ｋ）
λ′，λ″ 双试件装置中试件（′）和试件（″）的导热系数 Ｗ／（ｍ·Ｋ）
（T） λ（T）对温度的一阶导数 Ｗ／（ｍ·Ｋ２）
··
（T） λ（T）对温度的二阶导数 Ｗ／（ｍ·Ｋ３）
λａｖｇ 双试件装置中的平均导热系数 Ｗ／（ｍ·Ｋ）
λｍ 试件平均导热系数或在平均温度Tｍ 的导热系数 Ｗ／（ｍ·Ｋ）
λＭ 防护热板法中试件（′）和试件（″）的平均导热系数 Ｗ／（ｍ·Ｋ）
λｔ 材料的表观导热系数 Ｗ／（ｍ·Ｋ）
Λ 热导率 Ｗ／（ｍ２·Ｋ）
ρｄ 被测干燥材料密度 ｋｇ／ｍ３
ρｓ 状态调节后的密度 ｋｇ／ｍ３
ρ·犮ｓ 试件密度与比热容乘积 Ｊ／（ｍ３·Ｋ）
ξ 孔隙率 -
ξｐ 局部孔隙率 -
（′），（″） 双试件装置中第一块和第二块试件的标记 -
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１．５ 意义
１．５．１ 影响传热性质的因素
试件的传热性质可能会：
---由于材料或样品成分的改变而改变；
---受含湿量和其他因素影响；
---随时间而改变；
---随平均温度而改变；
---取决于以前的热经历。
因此必须认识到，在特定应用下选用代表材料传热性质的典型数值时，应考虑以上影响因素。不应
未作任何变化而应用到所有使用情况。
例如，使用本试验方法得到的是经干燥处理试件的热性能，然而实际使用时可能是不现实的。更基
本的是材料的传热性质与许多因素如平均温度和温度差有关。这些关系应在典型使用条件下，测量或
者试验。
１．５．２ 取样
确定材料的传热性质需要有足够的信息。只有样品能代表材料，且试件又能代表样品时，才能用单
次测量来确定材料的传热性质。
选择样品的步骤一般应该在材料规范中规定。试件的选择也可在材料规范中做部分规定。
由于取样超出本方法范围，所以当材料规范没有涉及到该问题时，应参考适合的文件。
１．５．３ 准确度和重复性
评价本方法的准确度是十分复杂的，因为它不仅与装置的设计、相关仪表有关，还与被测试件的类
型有关。准确度和标定是参考材料的函数。
１．５．３．１ 保持在装置中的试件，不改变测试条件，随后进行测定的重复性一般远优于１％。同一参考
试件重新安装后测试的重复性一般优于±１％。前后数据差距主要是测试条件的微小变化造成的，如试
件和热流计之间的压力（会影响接触热阻）、试件周围空气的相对湿度（会影响试件的湿度）。该重复性
水平是鉴定测定方法误差所必须的，同时也是在质量控制应用中所期望的。
１．５．３．２ 当试验平均温度接近室温时，热流计装置的标定准确度一般在±２％以内。当测定参考材料
热性质时，标定准确度主要取决于防护热板法的准确度。
１．５．３．３ 因此，当试验平均温度接近室温时，本方法的测定准确度在±３％以内。
１．５．４ 标定步骤
应遵循下列方法之一：
１．５．４．１ 试验装置应该在试验前后２４ｈ内用公认的标准实验室所发行的校验标准进行标定。校验标
准的稳定性取决于材料的类型。虽然一些校验标准已成功运用了二十多年，但仍建议每五年检查一次。
出具数据的试验和装置标定试验应在官方校正标准时使用的冷、热面温度近似的温度下进行。
１．５．４．２ 在热流计的长期和短期稳定性证明优于±１％时，标定的时间间隔可以更长些，如１５ｄ～
３０ｄ。只有在标定完成后且该标定结果与前面的测试结果变化小于１％时，该测试结果才可报出。以两
次标定的平均作为标定系数，用此值测定试件。当标定的变化大于±１％时，这段时间内的测试结果应
视为无效，然后按步骤１．５．４．１重新测试。
１．６ 原理
１．６．１ 当热板和冷板在恒定温度和恒定温差的稳定状态下，热流计装置在热流计中心测量区域和试件
中心区域建立一个单向稳定热流密度，该热流穿过一个（或两个）热流计的测量区域及一个（或两个接近
相同）的试件的中间区域。
１．６．２ 本方法是间接或相对的方法，由测试试件的热阻和标准试件热阻比值而得。标准试件的热阻必
须用ISO ８３０２防护热板法测定。
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１．６．３ 在试件和热流计的整个区域内无法获得理想的单向热流密度。因此，必须给出下列注意事项：
ａ） 试件和热流计边缘热损失问题；
ｂ） 标准试件和被测试件的热性能和几何尺寸（厚度）的差别；
ｃ） 防护热板法测定标准试件热阻和用标准试件标定热流计装置之间（如果有）温度边界条件的
差异。
１．６．４ 假定测量区域具有稳定的热流密度，并有稳定的温差ΔT和平均温度Tｍ。用标准试件测得的
热流量为Φｓ、被测试件测得的热流量为Φｕ，则标准试件热阻Rｓ和被测试件热阻Rｕ的比值为：
Rｕ
Rｓ ＝
Φｓ
Φｕ
从上式可计算出Rｕ。
１．６．６ 本方法的应用受以下因素的限制：一、仪器产生单向稳定热流密度的能力；二、测量温度、厚度和
热流计产生的电动势等数据的准确度。
１．６．７ 此外，试件也限制了本方法的使用，如试件的厚度不完全相同（在双试件装置中）或试件表面不
够平坦、平行等。
１．７ 装置的限制
装置的使用受到许多有关标定和试件厚度因素的限制。
１．７．１ 有关标定的限制
装置不应在标定温度以外的其他温度使用。如果在某个温度范围内建立了标定曲线，就不允许使
用外推法。
在使用装置测量与标定时差不多的热流密度时要特别注意，它不仅与被测材料的类型有关，还与试
件厚度和试验温差有关。
１．７．２ 试件厚度的限制
１．７．２．１ 总则
为了限制边缘热损失的影响，试件的组合厚度，即热流计和试件的厚度或冷热板间的距离应该受到
限制。由于防护热板法的边缘热损失已经估算出，因此必须根据防护热板法中试件的几何尺寸选择本
方法中试件的几何尺寸。
边缘绝热材料及试件周围环境温度对边缘热损失也有影响。
１．７．２．２ 冷热板间的最大间距
热板和冷板间允许的最大间距为Dｔ，该值与热流计一边的长度L、热流计测量区域的长度Lｍ、非
测量区域的宽度（L-Lｍ）、热流计的结构和被测试件的性能都有关。目前还没有合适的理论依据预测
试件允许的最大厚度，因此用防护热板法的分析结果作指导是必要的。
文献［１９］和文献［２３］关于防护热板法的分析以及附录Ｃ都可以为该值的估计提供一些参考。
在单试件对称方案中（见２．１和图１），试件厚度的最大值增加５０％，和双试件的对称方案一致。
如果试件厚度超过装置极限，那么就应该用装有更大的板的装置或防护热箱法做试验。
１．７．２．３ 最小厚度
试件的最小厚度由１．７．３中的接触热阻决定。在要求导热系数或热阻系数时，试件最小厚度也受
厚度测量仪器准确度的限制。
１．７．３ 接触热阻的限制
当测试硬质试件时，如试件的材料较硬，冷、热板间的压力不能使试件产生很好的形变而导致试件
与冷热板不能很好地接触，甚至试件和装置面板（表面不是十分平）表面的微小不均匀都会造成试件和
冷热板、热流计的工作表面之间的接触热阻不均匀分布。
这将导致试件内的热流分布不均匀，从而产生热场变形；如果没有专业技术支持，将难以精确地测
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量表面温度。
１．８ 试件的限制
１．８．１ 热阻、热导率或传递系数
１．８．１．１ 试件的均匀性
测量非均质试件热阻或热导率时，试件内和测量区域表面的热流密度可能既非单向又不均匀，试件
中的热场扭曲会导致严重误差。试件中靠近计量区域的部分，尤其在这个区域边缘的不均匀性影响最
大，因此很难给出在这种情况下本方法适用性的指南。最大的风险是由于热流计中温度分布不均产生
的边缘热损失误差会随着试件中不均匀性的位置变化以不能预料的方式变化，从而导致３．４中提出的
所有检查可能受到系统误差的影响，而这些系统误差掩盖了不同测定的真实差别。
在某些试件中，在微小距离上可能会出现结构变化。许多绝热材料都是这样。
在另一些试件中，试件与冷、热板接触的表面及试件与热流计接触的表面之间可能存在直接的热短
路。当与试件表面接触的导热较快材料被低热阻通道连接时，影响最大。
１．８．１．２ 温差的影响
热阻或热导率可能是试件两面温差的函数。在报告中必须说明报告值可应用的温差范围或者清楚
地注明报告值用单一温差测定的。
１．８．２ 试件的平均导热系数
为了测定试件的平均导热系数或热阻系数（或表观导热系数）（见１．３．４），应满足１．８．１的要求。
试件应是ISO ９２５１中定义的热均质体或均质多孔体。均质多孔体是指任何非均质部分的尺寸小于试
件厚度的１／１０......
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