(高清版)GBT 39704-2020 真空绝热板有效导热系数的测定

真空绝热板有效导热系数的测定国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会IGB/T39704—2020本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。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。本标准起草单位：南京玻璃纤维研究设计院有限公司、福建赛特新材股份有限公司、长虹美菱股份帝奥节能新材股份有限公司、滁州银兴新材料科技有限公司、青岛德旭新材料有限公司、中国石化国际事业有限公司、国家玻璃纤维产品质量监督检验中心。1GB/T39704—2020真空绝热板有效导热系数的测定1范围本标准规定了真空绝热板有效导热系数的测定方法。本标准适用于真空绝热板。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T4132绝热材料及相关术语GB/T10294绝热材料稳态热阻及有关特性的测定防护热板法GB/T10295绝热材料稳态热阻及有关特性的测定热流计法GB/T13475—2008绝热稳态传热性质的测定标定和防护热箱法GB/T22588闪光法测量热扩散系数或导热系数GB/T37608真空绝热板3术语和定义GB/T4132和GB/T37608界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1有效导热系数effectivethermalconductivity考虑了阻气隔膜边缘影响的整块真空绝热板的表观导热系数。4原理本标准给出三种真空绝热板有效导热系数的测定方法。方法A采用GB/T10294防护热板法的原理，通过消除非计量区域的传热影响，测试与计量区域尺寸相同的真空绝热板的有效导热系数；方法B采用GB/T13475—2008热箱法的原理，通过测量试件的传热系数，然后转化为真空绝热板的有效热阻值与有效导热系数；方法C通过先测量真空绝热板的中心区域导热系数，然后结合阻气隔膜相关信息，计算出真空绝热板的有效热阻与有效导热系数。5方法A采用满足以下要求的导热系数测定仪进行测试：a)满足GB/T10294的规定；2GB/T39704—2020b)具有消除非计量区域的空气对流和辐射传热影响的功能；c)采用真空防护时，防辐射屏的反射率应大于或等于0.95。分度值小于或等于1mm。5.1.3H型测厚仪分度值小于或等于0.1mm。5.2试样试样为正方形真空绝热板。试样尺寸应满足以下要求：a)试样的边长应与GB/T10294规定的设备的计量板的尺寸一致；b)试样的对角线偏差应小于或等于2mm,翘曲应小于或等于3mm,四个角的折边厚度与非折边区的厚度差值应小于或等于1mm。试样应满足5.2.1的要求。试样周围宜采用材质均匀、不透气、热性能稳定的回字形聚氨酯板填充，如图1所示。聚氨酯板应满足以下要求：a)聚氨酯板的厚度应与真空绝热板试样的厚度一致，聚氨酯板的宽度应与GB/T10294规定的防护板的宽度一致；b)聚氨酯板在平均温度25℃的导热系数应小于或等于0.025W/(m·K)。聚氨酯板与试样之间的空隙应用发泡聚氨酯填充，待发泡材料干燥并完全硬化后方可测试。说明：1——真空绝热板试样；2——回字形聚氨酯板填充材料。图1方法A非真空防护的试样制备示意图3GB/T39704—20205.3.1试样应在温度(23±2)℃,相对湿度(50±5)%的条件下进行不少于72h的状态调节。5.3.2用钢直尺测量试样的长度a₁和宽度b₁,用H型测厚仪测量试样的厚度d。5.3.3按照5.2的要求制备试样。5.3.4将试样的整体放入满足5.1.1要求的导热系数测定仪。5.3.6若采用真空防护方式，应在试样四周以及防护板与冷却单元之间配置防辐射屏，再将设备的真5.3.7设定热板与冷板的温差应大于或等于20K。5.3.8温度达到设定值并稳定后，按照GB/T10294的原理计算试样的导热系数。按照以上要求测出的导热系数即为真空绝热板的有效导热系数。6方法B设备应满足GB/T13475—2008标定热箱法的规定。分度值应小于或等于1mm。分度值应小于或等于0.1mm。a)应大于或等于900mm×900mm且小于或等于1200mm×1200mm;b)试样的对角线偏差应小于或等于5mm,翘曲应小于或等于3mm,四个角的折边厚度与非折边区的厚度差值应小于或等于1mm;c)试样周围的聚氨酯填充材料的宽度应大于或等于150mm;d)由试样与聚氨酯构成的整体测试样的尺寸应覆盖设备的开口面积。试样周围应使用材质均匀、不透气、热性能稳定的聚氨酯板填充，如图2所示。聚氨酯板应满足以下要求：聚氨酯板在平均温度25℃的导热系数应小于或等于0.025W/(m·K),聚氨酯板的导热系数应预先按照GB/T10294或GB/T10295测定，测试聚氨酯板的导热系数所选取的平均温度应为预设4GB/T39704—2020热箱与冷箱环境温度的平均值。聚氨酯板与试样之间，聚氨酯板与安装架之间的空隙应用发泡聚氨酯填充，待发泡材料干燥并完全硬化后方可测试。≥150mmA₂≥150mmA3A1A3900mn≤≤1200mm2——回字形聚氨酯板填充材料；3--—标定热箱法的样品安装架。图2方法B的试样制备示意图6.3试验步骤6.3.1试样应在温度(23±2)℃,相对湿度(50±5)%的条件下进行不少于72h的状态调节。6.3.2标定热箱在使用前应进行标定并确定标定系数。6.3.3用钢直尺测量试样的长度a₁和宽度b₁,用H型测厚仪测量试样的厚度d。6.3.4按照6.2.2的要求制备试样，用钢直尺测量聚氨酯板的厚度d₁。6.3.5依据GB/T13475—2008规定的要求依次对试样进行安装，布置温度传感器，检查试样安装气密性，如图3所示。5GB/T39704—2020说明：1——真空绝热板试样；2——回字形聚氨酯板填充材料；3——热箱；4——冷箱；5——安装架；7——热电偶；8--—加热器；9——风扇；图3方法B测试真空绝热板有效导热系数的示意图6.3.6安装及气密性检查无误后，通过安装试样的尺寸计算真空绝热板的面积S₁和聚氨酯板的面6.3.7关闭箱内照明设备，避免箱内照明设备长时间工作产生的热辐射的影响。6.3.8设定热箱和冷箱的环境温差大于或等于20K,箱内的相对湿度小于或等于20%,冷箱应减少制冷设备的载荷并防止结露。6.3.9调节热箱壁内外的环境温度一致，减少热箱壁的漏热量，热箱漏热量的数量级应小于流经试样热量与流经聚氨酯板热量的数量级。6.3.10当箱内温度达到设定值后，每隔3h测量一次冷热箱的环境温度、聚氨酯板的冷热面温度和热箱产生的热量，当连续两次的测量值偏差小于1%,并且结果不是单方向变化，则表示系统已达到稳定状态。在系统达到稳定后，每隔0.5h记录一次冷热箱的环境温度、聚氨酯板的冷热面温度和热箱产生的热量，3h共记录6次测量参数，取6次测量结果的平均值参与计算。6.3.11按照式(1)计算真空绝热板的传热系数：…………式中：U———真空绝热板的传热系数，单位为瓦每平方米开尔文[W/(m²·K)];S₁———真空绝热板的面积，单位为平方米(m²);T₁——冷箱的环境温度，单位为开尔文(K);T₂——热箱的环境温度，单位为开尔文(K);6GB/T39704—2020Q₁——热箱损失的热量，按照GB/T13475—2008中2.9.3规定的方法确定，单位为瓦(W);Q₂——通过已知导热系数的聚氨酯板的热量，单位为瓦(W)。按照式(2)计算通过已知导热系数的聚氨酯板的热量：式中：…………λ——聚氨酯板的导热系数，按照GB/T10294或GB/T10295规定的方法确定，单位为瓦每米开尔文[W/(m·K)];T₂——聚氨酯板的热面温度，单位为开尔文(K);T₁——聚氨酯板的冷面温度，单位为开尔文(K);S₂——聚氨酯板的面积，单位为平方米(m²);d₁—-——聚氨酯板的厚度，单位为米(m)。按照式(3)计算真空绝热板的有效热阻：式中：………Ref——真空绝热板的有效热阻，单位为平方米开尔文每瓦[(m²·K)/W];Rsur——真空绝热板的表面热阻，按照GB/T13475—2008附录A确定，单位为平方米开尔文每瓦[(m²·K)/W],当表面热阻无法确定时，取热面的表面热阻0.13(m²·K)/W,冷面的表面热阻0.04(m²·K)/W。按照式(4)计算真空绝热板的有效导热系数：式中：…………λeff——真空绝热板的有效导热系数，单位为瓦每米开尔文[W/(m·K)];d——真空绝热板的厚度，单位为米(m)。6.4试验误差试验误差来源主要包含仪器仪表的测量误差(温度、电流、电压)、试样尺寸的偏差、试样的安装及测温热电偶的布置引入的误差等。7.1仪器设备7.1.1导热系数测定仪设备应满足GB/T10294或GB/T10295的规定7.1.2均质膜材料导热系数测定仪设备应满足GB/T22588的规定。7.1.3钢直尺分度值小于或等于1mm。7GB/T39704—20207.1.4H型测厚仪分度值小于或等于0.1mm。7.1.5膜厚测量仪分度值小于或等于0.001mm。试样应为完整的真空绝热板。试样尺寸为样品原尺寸。7.3试验步骤7.3.1用钢直尺测量真空绝热板试样的长度a₁和宽度b₁,用H型测厚仪测量真空绝热板的厚度d。7.3.2依据GB/T10294或GB/T10295测量真空绝热板的中心区域的导热系数λ。7.3.3用膜厚测量仪测量阻气隔膜的厚度tf。7.3.4根据厂商提供的阻气隔膜的膜结构信息，按照GB/T22588分别测试阻气隔膜第i层对应的均7.3.5按照式(5)计算平行于阻气隔膜方向的膜的导热系数λ或已知各层膜的导热系数和膜的厚度，按照有限元的方法数值模拟λ:…式中：tf———阻气隔膜的厚度，单位为米(m);n——阻气隔膜的总层数。7.3.6按照式(6)计算真空绝热板的线传热系数：式中：Pedge——真空绝热板的线传热系数，单位为瓦每米开尔文[W/(m·K)];λ。——真空绝热板中心区域导热系数，单位为瓦每米开尔文[W/(m·K)];a₁——7.8,真空绝热板热面对流换热系数，单位为瓦每平方米开尔文[W/(m²·K)];α₂——25,真空绝热板冷面对流换热系数，单位为瓦每平方米开尔文[W/(m²·K)];d——真空绝热板的厚度，单位为米(m);N₁——过程参数1,见式(7),单位为每米(1/m);N₂—-—过程参数2,见式(8),单位为每米(1/m);B——过程参数3,见式(9),单位为每平方米(1/m²);D——过程参数4,见式(10),单位为每四次方米(1/m⁴);K₁—-——过程参数5,见式(11),单位为每米(1/m);8GB/T39704—2020K₂——过程参数6,见式(12),单位为每米(1/m)。 (7) (8) (9)D=(Nỉ—N²)²+4B² (10) (11) (12)按照式(13)计算真空绝热板的传热系数：式中：…………Ueft——真空绝热板的传热系数，单位为瓦每平方米开尔文[W/(m²·K)];Uop——真空绝热板中心区域的传热系数，见式(14),单位为瓦每平方米开尔文[W/(m²·K)];lp——真空绝热板的周长，单位为米(m);sp-—真空绝热板的面积，单位为平方米(m²)。…………按照式(15)计算真空绝热板的有效热阻R:式中：………………真空绝热板的有效热阻，单位为平方米开尔文每瓦[(m²·K)/W]。常见类型的真空绝热板的有效热阻如附录A所示。按照式(16)计算真空绝热板的有效导热系数：式中：…………λeff——真空绝热板的有效导热系数，单位为瓦每米开尔文[W/(m·K)]。8其他尺寸的真空绝热板有效导热系数的换算与已知有效导热系数试样具有相同厚度、相同阻气隔膜、相同制造工艺和相同中心区域导热系数的其他尺寸的真空绝热板的有效导热系数λ'可按式(17)换算：式中：…………λ'——其他尺寸的真空绝热板的有效导热系数，单位为瓦每米开尔文[W/(m·K)];λop——已知有效导热系数试样的中心区域导热系数，单位为瓦每米开尔文[W/(m·K)];9GB/T39704—2020a₂——其他尺寸的真空绝热板的标称长度，单位为米(m);a₁——已知有效导热系数试样的长度，单位为米(m);b₁——已知有效导热系数试样的宽度，单位为米(m);9试验报告试验报告应至少包括以下内容：a)试样编号和试样名称；b)所使用的标准(包括发布或出版年号);c)试样尺寸；d)试验方法和试验日期；f)试验结果。GB/T39704—2020(资料性附录)常见类型的真空绝热板的有效热阻A.1常见类型的真空绝热板的有效热阻根据方法C的计算，本附录提供了五种常见类型的真空绝热板的有效热阻R,参见表A.1~表A.5。表A.1常见类型的真空绝热板的有效热阻(300mm×300mm,阴阳膜)中心区域导热系数真空绝热板厚度真空绝热板的有效热阻7μm铝箔膜/两层镀铝膜7μm铝箔膜/三层镀铝膜(膜厚100μm)0.0026.339.029.300.0042.142.004.214.816.278.330.0062.962.794.424.150.0082.282.182.852.724.544.320.0100.940.912.322.232.782.67GB/T39704—2020表A.2常见类型的真空绝热板的有效热阻(300mm×300mm,双面镀铝膜)中心区域导热系数真空绝热板厚度真空绝热板的有效热阻两层镀铝膜三层镀铝膜(膜厚100μm)0.0024.288.399.540.0042.302.214.564.356.826.479.078.590.0064.694.526.246.010.0082.392.322.982.904.764.620.0100.970.952.412.352.882.82注：两层镀铝膜的导热系数取0.39W/(m·K),三层镀铝膜的导热系数取0.54W/(m·K)。GB/T39704—2020中心区域导热系数真空绝热板厚度真空绝热板的有效热阻7μm铝箔膜/两层镀铝膜7μm铝箔膜/三层镀铝膜(膜厚100μm)0.0026.889.608.520.0042.212.094.364.086.506.058.648.030.0062.904.544.316.040.0082.332.252.912.804.644.450.0100.950.932.362.292.832.74注：铝箔膜的导热系数取160W/(m·K),两层镀铝膜的导热系数取0.39W/(m·K),三层镀铝膜的导热系数取GB/T39704—2020表A.4常见类型的真空绝热板的有效热阻(600mm×400mm,双面铝箔膜)中心区域导热系数真空绝热板厚度mm真空绝热板的有效热阻铝箔厚度0.0022.122.842.632.452.304.022.842.664.634.154.684.280.0042.542.362.212.082.812.612.452.312.192.812.642.504.504.110.0060.980.952.022.442.292.162.052.862.672.512.392.832.680.0080.930.890.860.840.820.792.042.402.262.152.042.912.752.602.482.360.0100.780.760.740.720.700.682.072.682.542.412.302.202.11注：铝箔膜的导热系数取160W/(m·K)。GB/T39704—2020表A.5常见类型的真空绝热板的有效热阻(1300mm×500mm,双面镀铝膜)中心区域导热系数真空绝热板厚度真空绝热板的有效热阻两层镀铝膜三层镀铝膜(膜厚100μm)0.0024.674.529.278.890.0042.422.374.814.716.019.599.360.0064.064.874.796.486