GB 10296-1988 绝热层稳态热传递特性的测定 圆管法

七、建筑用保温隔热材料645

附加说明:

本标准由国家建筑材料工业局提出。

本标准由河南建筑材料研究设计院负责起草。

本标准主要起草人曹声韶,陈爱珠。

10.《绝热层稳态热传递特性的测定圆管法》GB10296-88

本标准参照采用国际标准ISO/DIS8497-1986《热绝缘—稳态热传递特性的测定

—管绝热层装置》。

1主题内容与适用范围

本标准规定了圆管法测定绝热层稳态热传递特性的适用范围、术语及测定装置、试样、

步骤和结果计算。

本标准适用于通常高于周围环境温度的圆管绝热层(包括纵、横接缝、防潮层及覆皮等)

稳态热传递特性的测定。

2引用标准

GB4132绝热材料名词术语

GB10294绝热材料稳态热阻及有关特性的测定防护热板法

3术语、定义与符号

3.1本标准下列术语定义引自GB41320

3.1.1热流量Q(W)o

3.1.2线热流密度qL(W/m)o

3.1.3热流密度q(W/m2)o

3.2本标准中有关符号规定如下:

3.2.1计量段长度(轴线方向)L(m)o

3.2.2指定面的面积A(m2)o

3.2.3管子表面温度To(K)o

3.2.4绝热层外表面温度T2(K)e

3.2.5圆管的外径do(m)o

3.2.6圆形绝热层的外径d2(m)o

3.3本标准中其他术语的定义规定如下:

3.3.1线传热率TrL[W/(m-K)]

在稳态条件下，线热流密度除以管子表面和环境气体的温度差。

TrL=丁‘qLTrL=To-Ta一撰。

(1)

式中T—环境气体温度(K)o

3.3.2线热阻RL(m-K/W)

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646第一部分主要建筑材料的检测方法标准

在稳态条件下，管子表面和绝热层外表面之间的温度差除以线热流密度。

RL

_T一T2

4L

(2)

3.3.3线热导率CLLW/(m"K)J

从管表面到绝热层外表面的线热阻的倒数。

CL

表面传热系数h2[W/(m2"K)l

Q/L

丁。一T2

(3)

3.3.4

稳态条件下，绝热层外表面的热流密度除以外表面和环境气体之间的温差。圆管状绝

热层的表面传热系数为:

h2=crd2"L(T2-T.)

表观导热系数,[W/(m"K)]

(4)

3.3.5

在稳态条件下，对于圆管状绝热层，本标准定义其表观导热系数(以下简称“导热系数”

肠_

式中A,—圆管绝热层导热系数;

I二自然对数。

3.3.6热阻系数r(m"K/W)

Qln(d2/dn)

2n"L(T一T2)

(5)

一1xp

(6)

3.3.7面热阻R(郝"K/W)

在稳态条件下，管表面和绝热层外表面之间的温度差除以热流密度。

R=

To一T2

Q乙A

(7)

式中A—指定表面(通常是测试管表面，有时是绝热层外表面或选定的其他表面)的面

积。

3.3.8面热导率C[W/(澎"K)]

c=1

找

(8)

4方法提要

本标准规定采用圆管防护端头型测定装置(如图1)。在计量段两端头处，依靠用隔缝

分开个别加热的防护段使其轴向热流减到最小。其他类型的测定装置如经证明其测定结果

与本标准规定装置测得的结果的偏差在标准允许的范围之内，可以使用;偏差超过本标准允

许范围时，以本标准规定为准。但附有高轴向热导元件(如金属外壳)的试件，必须用本标准

规定的防护端头型装置测定。

测定装置由被分段加热的测定管和控制、测量测定管各段温度、试件外表面温度、环境

气体温度及耗于计量段加热功率的仪器等组成。

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七、建筑用保温隔热材料647

A-A

匕A

图1防护端头型装置图

1-测定管右防护段;2-测定管计量段;3-测定管左防护段;4一加热管左防护段;5一跨过

加热管隔缝的控制热偶:6-防护端测量热偶;7一跨过测定管隔缝的控制热偶;8-侧定管

计量段测量热偶之一

本标准允许测定管在试件或测定管材料的最高使用温度下运行。测定温度的下限受试

件外表温度和为达到特定的测量精度所需温差的约束。通常测定装置是在15-35℃仔细

控制的静止空气中运行，但可伸延到其他环境温度、流速和其他气体中。试件外表温度可以

靠加热或冷却的外壳、或者使用一层附加绝热层来达到某一温度水平。

按测定要求，试样制备和铺设情况不同，可得到两种显著不同的结果:

a.实际使用性能:

以原试样为试件，按保温施工方式铺设在测试管上，其结果代表试样实际使用性能。

b.材料特性:

将试样选择和修饰成每一块能彼此紧密配合，没有张口的接头和切缝的试件并与测试

管吻合无间。其结果(如xp)仅表征材料的特性。

5装里

5.1外形尺寸

本标准应用于具有圆筒形截面的测定管，其外径为现行公称管径之一。在管子外形尺

寸上不作限制，但计量段应有足够长度、以确信经端头的轴向热损失与测得的总热流相比是

足够的小，以达到所期望的精度。对于一个外径为88.9二的防护端头型装置,0.6m的计

量段长度与约lm的试件总长经证明是满意的。

通常对于一种制品或材料，应至少在接近有关范围内的两种管径上进行测定，测得的导

热系数如相差很远，一个办法是在不同管子尺寸，但在相同绝热层厚及相同温度下测得的同

一热传递特性不同值之间内擂。

为便于各实验室之间比较，推荐三种测定管外径:34mm,88.9mm和159mmo

5.2隔缝

防护端头型装置在测定管和内加热管上用隔缝使计量段和防护段间的热交换减到最

小。但隔缝宽度不超过4mm，其间用绝热材料填满。每个隔缝内部应有隔板阻挡计量段与

防护段的热交换。

测定管和加热管表面每个隔缝两侧不超过25二处应安装温差热电偶或热电堆。在任

何跨越隔缝的高导热支撑部件上也应在对应部位安装示差热电偶。

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648第一部分主要建筑材料的检浏方法标准

5.3方位

本标准一般应用具有水平轴的测定管装置。

5.4测定管表面热电偶布置

测定管计量段表面温度应由至少四支热偶测其平均值，当计量段较长时，每150mm管

长至少一支。它们应被纵向设置在计量段等长度段的中心，并应以螺旋线形沿管周等间距

角整圈数布置，间距角从450--9000

5.5温度传感器

本标准规定一般用裸珠绝缘线热电偶作为温度传感器。热电偶应单独标定或取自经过

标定的同一等级热偶线材。测金属表面温度时，热偶线径不得大于0.6rnm,测非金属表面

温度时不得大于0.4rnm。用几支热偶并联测定平均温度时，各热偶结点间应电绝缘，各支

热偶电阻应相等。

5.6温度测定系统

温度测定系统应具有的准确度要足以把确定温差的误差限制在可接受的范围内。例

如:假定试件径向温差为20K、而温差测量误差允许范围不超过百分之一，则温差测定必须

准确到0.2K以内;温度是个别测定时，假如误差是随机的，则温度的测定必须准确到

0.14K以内。显然，温差较大时，温度和温差测定允许的绝对误差可以大得多。

5.7电源

计量段加热的电源应很好地整定，可以是直流也可以是交流。防护段加热器的电源如

不用温控仪也应加整定。

5.8功率测量

计量段加热器的平均功率测量准确度应不低于士0.5%。必须注意使测得的功率仅是

耗于计量段加热用的。

5.9环境温度控制和测量

有温度控制的封闭室，在测定管和环境空气之间的温差不超过200℃时，环境空气温度

变化应维持在士1℃以内;温差在200℃以上时维持在士2℃以内，并能保持在第4章规定范

围内的任何温度上。

装置周围不得有影响试件表面自然对流换热的任何物件，也不得有总半球发射率低于

0.85,温度与环境空气温度有显著差异的物体或表面。可具有备用设备以便用空气以外的

气体并能模拟风速的影响。

环境气体温度传感器应设计和安置得不会直接受测定管或其他热源的影响。可以用实

验确定合适的位置，需要时应加辐射屏蔽。不允许直接置于装置上部。

5.10外套或外加绝热层

受温度控制的外套或外加绝热层将试件围起，都可用于改变试件外表面温度。在任何

一种情况下，在6.4条里规定的试件外表面温度测量热偶应在外套或外加绝热层放置以前

装好。外套或外加绝热层面对试件的内表面，其发射率应大于0.80

6试件

试件可以是刚性、半刚性、可曲折的(毡类)或是有适当包含的松散材料，不论是否是均

质的或是否各向同性的，可包括切缝、接头、其他覆皮、金属元件或外套。试件应在其全长内

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七、建筑用保温隔热材料649

尺寸和形状均匀(试件本身固有的不均匀性如接缝的错位或其他特意布置的不规则处除

外)。一般试件外形是圆的，与孔径同心。

6.1预处理

一般试件应在紧接测定之前予以干燥或按产品规定条件处理至稳定状态。正常步骤是

在102-120℃的温度下干燥到恒重，特定的试件例外。

6.2安装

试件应按测定要求固定安装在测定管上。封粘剂、捆扎带等的使用应考虑到测定要求。

6.3外形尺寸

试件装配于测定管上后，测量其外形尺寸的平均值，测量误差小于士0.5%。用一把软

钢皮尺测得周长，计算求得直径d2-

计量段全长至少分为四等份，在每一等份的中点测量。每个防护段中心也应进行附加

的测量。

以上测定应避开接缝、箍带等不规则处。每一测定值与计量段的平均值之差超过士5%

时，试件就应废弃。

6.4试件外表面温度

测定试件外表面平均温度T:的热偶，应按下述规定附在绝热层表面上。

6.4.1传感器位置

计量段应至少分成四等份，表面热偶应轴向置于每一段的中心。大型装置要求较大数

目的热偶。热偶测点形成具有整圈数的螺旋线形，相邻位置之间角距为450--900，应尽可能

离开接头或其他不规则物一个等于试件厚度的距离。如需要，可用外加热偶记录该处表面

温度及位置。

6.4.2固定传感器

热偶应系牢在试件表面上，从结点起有一定长度(对非金属表面不少于l00mm，金属表

面不少于lomm)热偶线与试件表面紧密热接触，但不改变邻近表面的辐射发射率。对于表

面温度不均匀的试件，应使用与热偶结点系牢的小金属箔片(约20mmx20mm)。这类金属

箔片的表面发射率近似于试件表面的发射率。

6.4.3高热导率元件

在高轴向热导率元件如金属套和圈上，应安装热偶测量轴向温度计算轴向传热。这些

热偶在元件顶部和底部都应安装，地点应在两侧距隔缝中心约45mm处。

7测定步骤

7.1尺寸测量

测定计量段长度、试件外周长和其他描述外形或另外要求所需的尺寸。在本方法里常

用的尺寸应是在10--35℃的环境温度下测得的。若需要在测定温度下的实际尺寸，应在测

定温度下直接测量。

7.1.1计量长度

本标准规定计量长度为计量段两头隔缝中心线之间的距离。

7.1.2直径

试件的外径应按6.3条规定测定。

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651，第一部分主要建筑材料的检测方法标准

7.2测定管温度

如要在测定管温度范围内进行测定，至少应在该温度范围上、下限和中值附近做三次测

定。如只需某一个温度时的数据，测定可在该温度下进行;或在略高于和略低于所需温度下

进行的测定结果用内插法求得所需值。

7.3防护平衡

调节每个防护段的温度，使测定管表面隔缝的温差趋近于零，或不使计量段测得热流增

加误差超过士1%。为减少隔缝温差引起的测定结果的误差，可用内插法消除或控制隔缝温

差不超过试件温差(T。一T2)的10.5%0

7.4测量周期和稳定态

每隔至少半小时测读一次，直至连续三次测得的试件径向温差与其平均值偏差小于

1%，并且不显出单方面趋势，可以认为装置达到稳态。

7.4.1所需的数据

装置达到稳态后，记录连续三个周期的数据:

a.测定管计量段的平均温度(即管表面温度)To;

b.计量段至防护段的不平衡温差;

。.试件外表面(即绝热层外表面)的平均温度T2;

d.平均环境气体温度T。和气体速度;

e.计量加热器的平均电功率。

7.4.2轴向热流

装置内

对任何内加热管或支撑桥，在计量段和防护段之间的隔缝边界处测量轴向温度梯度(见

5.2条和7.3条)。

试件内

对于有高的轴向热导率元件的试件，按6.4.3规定的方法确定轴向温度梯度，估算总轴

向导热。如总轴向热流超过计量段热功率输人的1%，此测定结果应予以剔除。

8计算

用7.4.1记录的数据的平均值，按式(1)一式(8)的公式计算并记录所需的热传递特性

(见10.1.8)0

9测定的精密度、准确度

9.1估算

测定的精密度、准确度与装置和它的运行以及试件特性和所选的测定条件有关。因而

无法对所有测定进行简单的定量描述。对于每一组测定条件，由参与热传递特性计算的各

项误差，用误差理论估算最后结果的不确定度。

9.2实验室间的比较

实验室间比较测定的情况可以估计本测定方法的精密度。

注:几个实验室间进行的初步比较测定情况表明，用等同试样在平均温度为60-250℃范围内，各个

实验室对材料特性的测定值与平均值相比，偏差不超过士4%0

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七、建筑用保温隔热材料651

10报告

10.1一般要求

报告应记录被测试件、取样法和测定方法，所用的测定装置和测定结果。需要时可作出

试件热特性对平均温度的曲线图。所有数字值都应表明单位。根据需要，报告中可适当说

明下列内容:

10.1.1试件

试件说明和其他鉴定包括商业和制造厂名，材料形式，制造日期或来样日期和来源，公

称尺寸、形状和密度。测定前和测定后试件的任何异常都应予以说明。

10.1.2尺寸和密度

测得的尺寸和测定前后的密度。如果尺寸不是在环境温度下测得的，应注明测定时的

温度和得到尺寸的方法。

10.1.3安装

试件固定于测定管的方法，包括所用捆带或箍的形式、数目和位置、试件接头和切缝或

合缝位置、外套或覆皮的形式(如果用了)，所用的任何封粘物的形式、来源及封粘方法，以及

试件与管子是否紧密吻合无间等。

10.1.4预处理

预处理或干燥的方法，因预处理或千燥所致的密度或尺寸的改变。

10.1.5温度

a.测定管计量段的平均温度To;

b.试件外表面的平均温度T2。对于不规则试件，还要说明不规则处测温热偶位置和

读数(见6.4.1)0

10.1.6环境条件

环境气体的种类，平均温度丁。和强制流动时的风速大小和方向、控制外表温度的方

法，例如用外加绝热层或温度控制壳或毡。

10.1.7功率

计量段平均功率输人和所用的任何修正。

10.1.8热传递特性

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章里规定的平均值。

a.线传热率TrL和对应温度T.;

b.线热导率CL;

:线热阻RL;

d.导热系数A,;

。.热阻系数r;

井绝热