[发明专利]一种高温中防火材料导热率的测定方法

说明书

技术领域

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

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计。

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℃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

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℃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。

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：

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；

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；

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；

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；△t时间内单头加热棒A 产生的热量用Q₁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Q₁＝U×I×Δt；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Δx表示，传入的热量用Q₂表示，试验所测板状防火材试样高温侧与低温侧的温差用 △T表示，温度梯度用ΔT/Δx表示，根据傅里叶定律可得Q₂＝K×A×(△T/△x)×Δt；由于△t 时间内单头加热棒A产生的热量Q₁通过加热芯板全部传入板状防火材试样中，即Q₁＝Q₂，所 以由Q₁＝Q₂，可得公式：U×I×△t＝K×A×(△T/△x)×Δt，即推导出公式：导热率 K＝U×I×A^-1×(△T/△x)^-1；

E、将测得的板状防火材试样两侧的温度差ΔT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；

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℃左 右，低温侧芯板的设定温度比电炉的设定温度高3℃左右。

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℃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

图1是高温中防火材料导热率的测定装置的结构示意图；