一、前言
建筑及保溫材料越來越廣泛的應用于各種工程中，而這些材料是具有一系列的熱物理特性，在進行熱工計算時，往往涉及到這些熱特性，為使計算準確可靠，就必須正確地選擇材料熱物理指標，使其與材料實際使用情況相符，否則，計算公式無論怎樣準確，所得到的結果與實際情況仍然會有很大的差異。材料的熱物理特性受許多因素的影響，例如：材料的化學成份、密度、溫度、濕度等，其中濕度對材料的影響很大，而在實際使用中，由于受氣候、施工水份，生產和使用狀況等各方面的影響，材料往往會含有一定水份，這樣，將會導致材料的保溫性能下降。所以，在熱工計算中必須考慮這個問題。為此，準確測定含濕狀態下材料的熱物理特性是十分必要的。
我公司生產的TDJG283-2型蓄熱系數測試儀計算機采集、控制和數據處理功能。這臺儀器的特點是：裝置簡單、準確度高、試驗速度快（一次試驗十分鐘左右），在一次試驗中可同時測出材料的蓄熱系數，導熱系數，導溫系數和比熱，并且能測量不同含濕狀態下的熱物理性能。參考標準：JGJT12-2019（代替JGJ51-2002)輕骨料混凝土應用技術標準要求，JG158-2013《膠粉聚苯顆粒外墻外保溫系統》以及JG/T283-2010《膨脹?；⒅檩p質砂漿》附錄B對蓄熱系數的測定.
二、主要技術性能
1、應用范圍：
本儀器適用于測定干燥或不同含濕狀況下勻質板狀、粉未狀材料的蓄熱系數、導熱系數、導溫系數和比熱。被測材料導熱系數范圍在0.035～1.7w/m.k（或0.03～1.5kcal/m.h.℃），蓄熱系數范圍0.1-30W/M2K。
2、電源～220V，50HZ
3、試樣大?。罕≡嚰粔K20×20×（1.5～3）cm
厚試件兩塊20×20×（4～10）cm
4、外形尺寸（長×寬×高）：400×400×520（mm）
5、工作條件①環境溫度10～35℃
②相對濕度≤80%
③室溫要求穩定≤±1.5℃
6、測量結果的準確度優于±5%
7、連接上位機,實現計算機自動測試、數據打印輸出。
三、基本原理
該儀器是以非穩定導熱原理為基礎，在實驗材料中短時間加熱，使實驗材料的溫度發生變化，根據其變化的特點，通過導熱微分方程的解，便可計算出試驗材料的蓄熱系數、導熱系數、導溫系數和比熱。
四、儀器裝置
根據非穩態導熱原理建立的熱工性能試驗裝置是由電源、測溫儀表及一個面加熱器和放置在加熱器兩側相同材料的三塊試件及測溫熱電偶組成。儀器裝置共分三部分：
1、試件部份：包括試件，試件臺及夾具。
為便于放置熱電偶及加熱器，試件分成三塊(二塊厚、一塊薄),試件之間夾以熱電偶與加熱器，并用夾具固緊。
2、加熱系統：
包括加熱器，4650數顯可編程電源。
加熱器是用直徑為0.25毫米的康銅絲繞成三段并聯的形式，并用薄的絕緣綢布固定。
4650數顯可編程電源可精確顯示通過加熱電器的電流值、電壓值、功率。
3、溫度測量系統：
溫度測量采用直徑為0.2mm的銅一康銅熱電偶。測量溫度的儀表是AL716高精度數顯溫度表。
五、使用方法
1、對試件的要求：
（1）試件三塊為一組，其中兩塊厚，一塊薄。試件的長和寬一般等于或大于薄試件厚度的8倍，厚試件和薄試件厚度比應為3：1，通常試件尺寸為：薄試件一塊20×20×（1.5～3）cm
厚試件兩塊20×20×（6～10）cm
若知材料導溫系數時,薄試件厚度可按下列數值選用：
材料的導溫系數：薄試件的厚度：
a（m2/h）δ（mm）
≤1×10-315～20
≥1×10-320～30
（2）一組試件必須為同一配比，其容重差應小于5%；
（3）試件兩表面應平行，且厚度應均勻。薄試件平面度應小于試件厚度的1%。各試件的接觸面應平整且結合緊密；
（4）粉狀材料用圍框的辦法按上述要求處理；
（5）考慮材料的不均勻性，每種材料應取樣3～5組。
2、試件的預處理：
（1）測量干燥條件下導熱系數時，試件應根據材料本身的技術規定在不同溫度條件下進行干燥處理至恒重；
（2）測量不同含濕狀況下的熱特性時，應將干燥試件培養至所需濕度后，放在密閉容器兩天以上，再進行測試，要求一組試件的濕度差小于或等于1%。
3、測試前的準備工作：
（1）將冰瓶裝入冰水混合物，熱電偶冷端放入冰水混合物中。
（2）開啟電源開關。
（3）稱三塊試件的重量、測量其尺寸，計算出密度；
（4）將試件放在試件臺上，放入熱電偶及加熱器，熱電偶的結點放在試件的中心，然后夾具將試件夾緊。對于受壓易變形的試件，應采取措施，防止試件變形；
（5）試件的初始溫度在10分鐘內變化小于±0.05℃，并且薄試件上，下表面溫度差小于0.1℃時，可開始試驗。
4、手動測量步驟：
（1）記錄上表面溫度E′0，下表面溫度E0。
（2）根據加熱器、試樣厚度、試樣密度選取合適電壓（參看后面注意事項5），調節電源上的旋鈕，到合適電壓，按OUTON/OFF開關，輸出電壓，并同時開啟計時開關。
（3）記錄加熱器的功率值為W（電源顯示屏上讀數據）。
（4）當加熱時間為4～5分，并且θ（0，t1）≥10℃時，記錄時間為t1及下加熱面熱電偶溫度值為E1。
（5）當上表面熱電偶溫度比E0高出相當于1～2℃時,記錄計時器讀數，即時間t′,而熱電偶溫度值為E′，此時，要求：t′與t1的間隔時間小于或等于1分鐘；
（6）按OUTON/OFF開關，并同時記錄計時器讀數，即時間為t2，時間t2可以等于t′也可大于t′。當t2＞t′時，要求t2與t′之間的時間間隔不超過30秒；
（9）由于加熱停止，熱源面上的溫度逐漸下降，待t3比t2長3～5分鐘后，記錄計時器的讀數即時間t3，而加熱面熱電偶溫度值為E2。
一次試驗結束，拆卸試件，并裝入密閉容器中，待四小時后，按上述試驗步驟再進行第二次試驗。
4、計算機自動測量步驟：
（1）啟動測試儀軟件，進入測試界面。
（2）輸入試樣重量、試樣長、寬、高，然后“確認”。
（3）按“自動測試”鍵，進入自動測試狀態，實驗步驟欄中顯示自動測試過程。完成后，自動顯示導熱系數、導溫系數、比熱。
（4）按“打印報告”鍵，可另存和打印報告。
六、測量結果的計算
1、試件容重按下式計算：
p=g/v（kg/m3）
式中：g—試件重量（kg）
v—試件體積（m3）
2、試件的重量含水率：
g2－g1
W2=————（％）
g1
式中：g1—干試件重量（kg）
g2—濕試件重量（kg）
3、材料的導溫系數，導熱系數及比熱分別按下列幾式計算：
（1）函數B（y）值：
θ′（x，t′）
B（y）=————————
θ（0，t1）
（2）導溫系數：
d2
根據B（y）查表得y2值，則：a=——（m2/h）
4t′y2
（3）導熱系數：
Q√a（-）
入=———————————（w/m.k）
θ（0,t3）
（4）比熱：
3.6入
C=————（kJ/kg.k）
a.p
式中：θ′（x,t′）t′—薄試件上表面過余溫度℃，及相對應的時間h；
θ（0,t1）t1—升溫過程中熱源面上的過余溫度℃，及相對應的時間h；
θ（0,t3）t3—降溫過程中熱源面上的過余溫度℃，及相對應的時間h；
t2—關閉熱源的時間h；
P—三塊試件的平均容量kg/m3；
d—薄試件的厚度m。
Q—加熱器的功率W/m2，按下式計算；
W
Q=——
S
式中W—加熱器的功率W（電源顯示屏上讀數據）。S—加熱器的面積m2
蓄熱系數計算公式已經編入軟件程序。
七、計算舉例
1、材料名稱：保溫復合涂料
2、測量薄試件厚度四次，取其平均值為厚度計算值，d=0.0151m。
3、加熱器面積為0.039m2。
4、測試記錄（表一）
測試 時間 08年10月18日 | 暖瓶中水溫℃ | E′0 | E0 | E1 | t1 | E′ |
0 | 15.75℃ | 15.76℃ | 33.88℃ | 4′ | 17.6℃ | |
t′ | t2 | E3 | t3 | W | ||
4′26″ | 4′26″ | 25.05℃ | 8′02″ | 3.505w |
5、溫度計算
（1）暖瓶中裝入冰水混合物水溫為0℃。
（2）薄試件上表面溫度值
①初始溫度：
E′0=15.75℃
②加熱時間為t′時的溫度
E′=17.6℃
（3）薄試件下表面（即熱源面上）的溫度
①初始溫度
E0=15.76℃
②加熱時間為t1的溫度
E1=33.88℃
③時間為t3時的溫度
E3=25.05℃
（4）材料熱物理性能計算（見表二）
表二：
Q=A.t2 （w/m2） | θ′（x,t′）=t′-t′0 （℃） | θ（0,t1）=t1-t0 （℃） | θ（0,t3）=t3-t0 （℃） | t1 （小時） | t′ （小時） |
232.12 | 1.85 | 18.12 | 9.29 | 0.0666 | 0.0738 |
t2（小時） | t3（小時） |
|
|
| √t3-t2 |
0.0738 | 0.1339 | 0.2581 | 0.2717 | 0.3659 | 0.2452 |
√t3-√t3-t2
| θ′（x，,t′） B（y）=————— θ（0，,t1） | y2 | d2 a=——— 4t′y2 （m2/h） |
| θ√a（√t3-√t3-t2） 入=————— θ（0,t3）√π （w/m.k） |
0.1207 | 0.09699 | 0.946 | 0.0008165 | 0.02857 | 0.0565 |
加熱器電壓選用參考表
加熱器電阻近似值R（Ω） | 薄試件厚度 d（m） | 密度 P（kg/m3） | 選用電壓 V（V） |
～40 | 0.015 | 100以下 300～400 500～600 700～800 900以上 | 15以下 15～20 25～30 30～40 40～45 |
～40 | 0.0200 | 300以下 400～500 600～700 800～900 1000以上 | 25以下 30～35 35～40 40～45 45以上 |
八、注意事項
1、熟悉儀器各附件設備的使用說明；
2、試驗必須在試件的初始溫度穩定的情況下進行，不能將一組試件連續測量，間隔時間至少4小時以上；
3、當外電源波動較大時，應進行二次穩壓；
4、經常測量加熱器的電阻值，檢查加熱器是否有斷線或碰線；
5、加熱電壓的大小可以根據試件的容量和薄試件的厚度來控制，下表可作選
九、儀器成套性
序號 | 品名及規格 | 單位 | 數量 | 備注 |
1 | 主機 | 臺 | 1 | |
2 | 軟件 | 套 | 1 | 光盤 |
3 | 計算機打印機 | 套 | 1 | 按合同配置 |
4 | 加熱器 | 個 | 1 | |
5 | 熱電偶 | 付 | 2 | |
6 | 使用說明書 | 本 | 1 | |
7 | 說明書 | 本 | 1 | |
8 | 產品合格證 | 份 | 1 |
