[发明专利]防护热板法测量真空绝热板有效导热系数的装置及方法

说明书

本发明公开了一种防护热板法测量真空绝热板有效导热系数的装置及方法，通过本装置及方法可直接测量出包含“边缘效应”的真空绝热板的整体导热系数，解决了采用现有技术测试真空绝热板的导热系数，测量值和实际值之间存在误差，测量值不能代表整块真空绝热板的有效导热系数，也无法反映整块真空绝热板的保温性能的技术问题，为真空绝热板整体保温性能的评价提供有力的证据。

技术领域

本发明涉及热工测试技术领域，具体涉及一种防护热板法测量真空绝热板有效导热系数的装置及方法。

背景技术

真空绝热板(Vacuum Insulation Panel)，简称VIP，是近几年开发的一种导热系数非常低的新型高效绝热材料，其导热系数约为普通EPS板、纤维类保温材料的十分之一，并且它不含任何有毒物质，对环境无污染，因此具有极好的发展和应用前景，被广泛应用于建筑保温，冰箱保冷，冷链运输等领域。

真空绝热板是由芯材2、外覆膜1和吸气剂3构成的真空器件，参见图1(a)。由于外覆膜的导热系数(如铝箔160W/(m·K))远远大于内部芯材的导热系数(如0.030W/(m·K))，因此它最显著的特征是具有“边缘效应”,参见图1(b)，即有一部分热流量将沿着外覆膜传递，导致其边缘的热流密度要大于中心区域的热流密度，这一各向异性的热流传递特征是区别于其他传统均质保温材料的显著特点，参见图2(a)、图2(b)。真空绝热板的有效导热系数是指包含了“边缘效应”的导热系数，它是衡量真空绝热板整体保温性能的重要参数。

现有保温材料导热系数的测试方法主要有防护热板法和热流计法，两种方法都是通过计量试样中心区域的热流量来计算材料的导热系数，如防护热板法的测试原理是：根据一维稳态情况下，通过试件的热量Q和被测导热系统λ、平板两面的温差ΔT成正比，和试件的厚度成反比的关系设计的，原理公式见式(1)：

λ＝Qd/A(T₁-T₂) (1)

Q-加热单元计量部分的平均热流量，其值等于平均发热功率，单位为W；

d-试件平均厚度，单位为m；

T₁-试件热面温度平均值，单位为K；

T₂-试件冷面温度平均值，单位为K；

A-计量面积(双试件装置需乘以2)，单位为m²。

由于真空绝热板具有“边缘效应”，如果采用现有测试设备只能测量出其中心导热系数，并不能代表整块真空绝热板的有效导热系数，也无法反映整块真空绝热板的保温性能。

现有技术中，对于真空绝热板整体有效导热系数的测试方法十分有限，主要有两种方法，一种是理论计算，首先测量出中心导热系数，再按照公式(2)计算整体有效导热系数：

式中：

λ_eff-真空绝热板的有效导热系数；

λ_cop-真空绝热板的中心导热系数，采用传统的导热仪测得；

l-真空绝热板的周长；

d-真空绝热板的厚度；

s-真空绝热板的面积；

-真空绝热板的线传热系数。

与真空绝热板的尺寸、外覆膜的厚度与膜的导热系数有关，一般通过理论计算或试验确定，理论计算或实验所得真空板线传热系数存在近似值，因此采用上述方法导致计算值与实际值存在误差。