一种高温中防火材料导热率的测定方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及建筑防火性能化设计领域，具体是一种高温中防火材料导热率的测定方法。
【背景技术】
[0002]随着时代的发展，城市建设步伐不断加快，现代建筑工程的规模越来越大，工程所需的材料和技术也越来越复杂，然而现行的防火技术规范不能涵盖所有建筑的防火安全要求，越来越不适应社会经济快速发展的要求。因此，国家正在大力推进建筑防火性能化设
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[0003]建筑防火性能化设计的特点是依据具体建筑物的火灾发展特性来决定其防火需要，以定量计算为基础进行的火灾危险分析和设计，所以需要掌握高温中防火材料的传热性能。目前最常使用稳态法测试防火材料导热率，其测试结果较为准确，但测试时所需试件的尺寸较大、仪器价格昂贵、操作繁琐，且只能测试100°c以下防火材料的导热率。热线法和热带法等瞬态法虽然能够用于测试高温中防火材料的导热率，但是无法测试非均质材料的导热率。此外，瞬态法只能测试均质材料局部的导热率，而不能测试材料整体厚度方向上的导热率，且热线法和热带法测试仪器价格昂贵。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种高温中防火材料导热率的测定方法，该方法操作便捷，不仅可以测量常温至800°C以下均质或非均质材料、多层复合材料以及组合材料等板状防火材料整体厚度方向上的导热率，而且运行成本低。
[0005]为实现上述目的，本发明采用的技术方案是:一种高温中防火材料导热率的测定方法，包括以下步骤:
[0006]A、首先安装高温中防火材料导热率的测定装置;确定防火材料的测量温度，然后设定加热芯板的恒定温度、低温侧芯板的恒定温度以及电炉的恒定温度；
[0007]B、接通电源，调节直流稳定电源的输出电压最高为36V，加热芯板上的单头加热棒A与低温侧芯板上的单头加热棒B开始加热，该装置工作，当加热芯板上的热电偶A与低温侧芯板上的热电偶B测得的温度达到各芯板的设定温度，温度调节器调节直流稳定电源从而使单头加热棒停止加热；
[0008]C、当电炉、加热芯板和低温侧芯板的温度稳定在各自的设定温度，且加热芯板内单头加热棒A的电流和低温侧芯板内单头加热棒B的电流均处于稳定状态时，测读加热芯板上与单头加热棒A相连接的直流稳定电源的电流值和电压值，记录测定数据，实验完毕后，切断电源；
[0009]D、根据傅里叶一维平板稳定传热的原理，测定稳态时一维热流垂直通过板状防火材试样高温侧到低温侧所散发的热量等于高温侧加热芯板所产生的热量;At时间内单头加热棒A产生的热量用Qi表示，通过加热芯板内单头加热棒A的总电压用U表示，通过加热芯板内单头加热棒A的总电流用I表示，待加热芯板内单头加热棒A的电流处于稳定状态时，单头加热棒A产生的热量Qi = U X I X Δ t;板状防火材试样的导热率用K表示，导热面积用A表示，厚度用Ax表示，传入的热量用出表示，试验所测板状防火材试样高温侧与低温侧的温差用ΛΤ表示，温度梯度用Δ Τ/Δ X表示，根据傅里叶定律可得Q2 = KXAX (ΛΤ/Λχ) X A t；由于At时间内单头加热棒A产生的热量&通过加热芯板全部传入板状防火材试样中，SPQ1= Q2，所以由Qi = Q2,可得公式:UX I X At=KXAX (ΛΤ/Λχ) X Δ t，即推导出公式:导热率K = UXIXA-1X (ΛΤ/Λχ)—S
[0010]Ε、将测得的板状防火材试样两侧的温度差△ T和直流稳定电源的电流值和电压值代入上述傅里叶一维平板稳定传热原理的公式中，计算出测量温度下板状防火材试样的导热率K;
[0011]作为本发明的进一步改进，加热芯板的设定温度比低温侧芯板的设定温度高10°C左右，低温侧芯板的设定温度比电炉的设定温度高3 °C左右。
[0012]本发明与现有技术相比，该方法操作便捷、运行成本低，通过加热芯板和低温侧芯板来实现温差，可以测量常温至800°C以下均质或非均质材料、多层复合材料以及组合材料等板状防火材料整体厚度方向上的导热率，所述板状防火材试样关于加热芯板对称分布，这样可以计算出两块板状防火材试样导热率的平均值，达到减小误差的目的，从而使测得的导热率更加准确。
【附图说明】
[0013]图1是高温中防火材料导热率的测定装置的结构示意图；
[0014]图2是材料组装整体结构的剖面图；
[0015]图3是材料组装整体结构的正视图；
[0016]图4是材料组装整体结构的侧视图；
[0017]图5是加热芯板的结构示意图；
[0018]图6是图5的俯视图；
[0019I图7是低温侧芯板的结构示意图；
[0020]图中:1.加热芯板，2.板状防火材试样，3.绝热层，4.低温侧芯板，5.导热板，6.螺栓，7.电炉，8.单头加热棒A,8-1.单头加热棒B，9.热电偶A，9-1.热电偶B，10.直流稳定电源，11.温度调节器，12.数据采集仪，13.电脑。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图对本发明作进一步详细描述:
[0022]如图1至图7所示，一种高温中防火材料导热率的测定装置，该装置包括加热芯板
1、绝热层3、低温侧芯板4、导热板5、电炉7、单头加热棒A8、单头加热棒B8-1、热电偶A9、热电偶B9-1、直流稳定电源10、温度调节器11、数据采集仪12以及电脑13。安装时，首先将所述导热板5平放，在导热板5正中间放置一块低温侧芯板4，将一块板状防火材试样2置于低温侧芯板4上方，再将加热芯板I放置在板状防火材试样2上方，所述板状防火材试样2、低温侧芯板4分别为两块且关于加热芯板I对称分布，通过低温侧芯板4的设置，可以防止电炉7中的热量逆流到板状防火材试样2中，提高测试结果的准确性，所述板状防火材试样2关于加热芯板I对称分布，这样可以计算出两块板状防火材试样2导热率的平均值，达到减小误差的目的；加热芯板1、板状防火材试样2和低温侧芯板4的四周均采用绝热层3包裹，四角开有螺孔的两块导热板5置于两块低温侧芯板4的外侧，将螺栓6穿过导热板5的四个螺孔，紧固螺丝使导热板5夹紧加热芯板1、板状防火材试样2、绝热层3和低温侧芯板4形成一个整体结构，将此整体结构竖直旋转，然后置于具有恒温功能的高温电炉7中，加热芯板I的厚度面插有单头加热棒A8和热电偶A9，低温侧芯板4的厚度面也插有单头加热棒B8-1和热电偶B9-1，所述单头加热棒A8、单头加热棒B8-1的另一端与直流稳定电源1连接，直流稳定电源1再与温度调节器11连接;热电偶A9、热电偶B9-1的另一端与温度调节器11连接，温度调节器11再与数据采集仪12连接，数据采集仪12与电脑13连接;所述温度调节器11可以调节通过单头加热棒A8、单头加热棒B8-1的电流，使高温加热芯板I和低温侧芯板4的温度稳定，并维持在设定的温度，从而提高测试结果的准确性;还可以根据加热芯板I和低温侧芯板4的尺寸调节板状防火材试样2和岩棉3的尺寸来测试不同尺寸的板状防火材试样2的导热率，该装置通用性较强。
[0023]作为本发明的进一步改进，所述加热芯板1、低温侧芯板4与板状防火材试样2之间分别放置铝箔纸，所述铝箔纸的尺寸与板状防火材试样2外侧的尺寸相同，这样可以使板状防火材试样2均匀受热。
[0024]作为本发明的进一步改进，所述单头加热棒A8、单头加热棒B8-1的直径为6.2mm，所述热电偶A9、热电偶B9-1的直径为Imm ；所述加热芯板I和低温侧芯板4均为304不锈钢板，其长度和宽度分别与板状防火材试样2的