物理实验导热系数（精选8篇）
一、实验目的
1、通过实验使学生加深对傅立叶导热定律的认识。
2、通过实验，掌握在稳定热流情况下利用稳态平板法测定材料导热系数的方法。
3、确定材料的导热系数与温度之间的依变关系。
4、学习用温差热电偶测量温度的方法。
5、学习热工仪表的使用方法
二、实验原理
平板式稳态导热仪的测量原理是基于一维无限大平板稳态传热模型，这种方法是把被测材料做成比较薄的圆板形或方板形，薄板的一个表面进行加热，另一个表面则进行冷却，建立起沿厚度方向的温差。
三、实验设备
实验设备如图2所示。
图2平板式稳态法导热仪的总体结构图
1.调压器2.铜板3.主加热板 4.上均热片 5.中均热片
6.下均热片7.热电偶 8.副加热板 9.数据采控系统 10.温度仪表 11.试样装置 12.循环水箱电位器 13.保温材料 14.电位器
键盘共有6个按键组成，包括为“5”、“1”、“0.1”3个数据键，“±”正负号转换键，“RST”复位键，“ON/OFF”开关键。
数据键：根据不同的功能对相应的数据进行加减，与后面的“±”正负号转换键和“shift”功能键配合使用。“±”正负号转换键：当“±”正负号转换键为“+”时，在原数据基础上加相应的数值；为“-”时，减相应的数值。“RST”复位键：复位数据，重新选择。
控制板上的四个发光二极管分别对应四路热电偶，发光二极管发光表示对应的热电偶接通。由一台调压器输出端采用并联方式提供两路输出电压，电位器对每路输出电压进行调整，作为两个加热板的输入电压。
四、实验内容
1、根据提供的实验设备仪器材料，搭建实验台，合理设计实验步骤。调整好电加热器的电压(调节调压器)，并测定相关的温度及电热器的电压等试验数据。
2、对测定的实验数据按照一定的方法测量进行数据处理，确定材料的导热系数与温度之间的依变关系公式。
3、对实验结果进行分析与讨论。
4、分析影响制导热仪测量精度的主要因素。
5、在以上分析结论的基础之上尽可能的提出实验台的改进方法。
五、实验步骤
1、利用游标卡尺测量试样的长、宽、厚度，测试样3个点的厚度，取其算术平均值，作为试样厚度和面积。
2、测量加热板的内部电阻。
3、校准热工温度仪表。
4、向水箱内注入冷却水。
5、通过调整电位器改变提供给主加热板和副加热板的加热功率，通过4位“LED”显示主加热板和副加热板的温度，根据主加热板的温度，调整电位器改变施加在副加热板的电压，使副加热板的温度与主加热板的温度一致。利用数字电压表测量并记录主加热板电压。
6、在加热功率不变条件下, 试样下表面和循环水箱下表面的温度波动每5min不超过±1℃时，认为达到稳态。此时，记录主加热板温度、试样两面温差。
7、通过数据键输入试样面积、厚度等相关参数，由试样面积、厚度、主加热板的电阻、电压、上表面温度及上均热片的上表面温度获得试样的导热系数。
8、改变电位器改变提供给主加热板和副加热板的加热功率件，重复步骤(5至7)测量并记录多个温度下的材料导热系数。
9、关掉电源。
六、实验要求
1、采用精度不低于0.05 mm的厚度测量工具(游标卡尺)，沿试样四周测量四处的厚度，取其算术平均值，作为实验前试样厚度。
2、用酒精将试件及均热片擦洗干净并晾干，晾干后在其上均匀涂抹导热油。
3、用调压器将电压调至一定值，保持不变，经一段时间后，待跟试件上下表面接触的铜片各点温度为一定值时，即导热过程达到稳定后记录各点温度及电热器的电压。
4、改变电加热器的电压(调节调压器)，即改变电热器热量使之维持在另一个数值上，跟试件上下表面接触的铜片各点温度达到新的稳定状态后，重复第3项的测量。
5、用最小二乘法计算不同橡胶材料的导热系数随温度变化的关系式。
五、实验报告要求
1、材料温度可取材料上下表面温度的平均值，即，其中：Tw1为试样材料下表面温度，Tw2为试样上表面温度。
2、实验报告需用专用的实验报告用纸进行书写；
3、实验报告中必须包含实验目的和实验步骤；
4、实验报告中必须包括实验数据的记录；
5、实验报告中必须包括实验数据处理的具体步骤，并有材料的导热系数随温度变化的关系式及关系曲线图；
关键词：线圈,导热系数,数值模拟
1 前言
线圈径向导热系数的测定,对于研究线圈的浇注、固化等过程有着重要的指导作用。基于稳态传热法基本原理[1],采用自设实验装置对模拟线圈径向导热系数进行了测定,获得了线圈内外壁和内部盛水的温度分布情况,按照热力学平衡方程推导线圈的导热系数。为了模拟和多次重复实验过程,采用国际著名的三维计算流体动力学软件FLOW-3D建立了全尺寸线圈基于控制体积的有限差分计算模型[2,3],考虑导热、对流和辐射三种传热方式以及密度扩散方程,计算了导热系数分别为λ=0.25W/(m·K)、λ=0.3W/(m·K)、λ=0.35W/(m·K)和λ=0.4W/(m·K)四种工况,与实验测得的模拟线圈内外壁温度分布进行对比,结果表明λ=0.3W/(m·K)这种工况更接近改进的实验结果。
2 实验测试
2.1 实验备件
准260mm×365mm模拟线圈(不含导线,见图1),加热棒,固态继电器,热电偶,测温仪,笔记本电脑,电度表,空气开关,隔热塑料桶等。
2.2 实验步骤
(1)用玻璃胶将脱模纸平整地粘贴在薄木板上,然后将线圈底部与粘有脱模纸的薄木板密封,以防桶内盛装的水泄露。
(2)在线圈同一环面内外壁相对应的位置粘贴热电偶,具体方案如图2所示。
(3)将60℃的温水倒入线圈中,盖上密封盖,防止热量从顶部散失。同时开启测温仪,每隔10s采集一次扫描点的温度。
(4)图2中的外表面测温点:A1、A2、A3、A4和B1、B2、B3、B4和C1、C2、C3、C4,对应的内表面测温点:D1、D2、D3、D4和E1、E2、E3、E4和F1、F2、F3、F4。
2.3 实验结果及分析
图3出示了同一环面外表面B1、B2、B3、B4和内部水温的实验测试曲线,图4出示了同一环面内表面E1、E2、E3、E4和内部水温的实验测试曲线,图5出示了线圈内水温在不同区域的分布和变化情况,图6出示了外表面B3和内表面E3的实验曲线。
图3可以看出,实验开始持续4000s,线圈外表面处于瞬态传热过程,温度在升高,随后达到稳态,温度缓慢下降并与水温下降保持同步,窗口凸台B4处温度较其它部位温度偏低,主要是由于凸台处较厚,热量传导慢所致。
从图4可以看出,内表面温度与水温有一定差别,主要是由于两种不同介质在界面存在热阻导致。
从图5可看出,上部水温比底部水温偏高约6℃,这主要是由于水的对流扩散引起,即水的温度越高,密度越小,因此线圈内水的温度从底部到顶部逐渐升高,存在明显的温度分层现象。
图6显示了线圈同一高度内外表面温度变化情况,实验开始持续4000s,线圈传热属瞬态过程,随后则达到了稳态(系统处于热平衡状态)。
径向导热系数λ的计算,从图6取4000s到6000s为一个稳态传热单元,线圈内表面E3点在4000s时的温度是55.5℃,在6000s时的温度是54.5℃,温度差△t=1℃,而线圈外表面B3点的温度是41℃。可近似认为E3点在4000s到6000s之间水所损耗的热量约等于线圈从E3到B3传导热量。其中线圈内径d1=210mm,线圈外径d2=260mm,高度h=365mm,t1=54.5℃,t2=41℃,水密度ρ=1.0×1.03kg/m3,水比热c=4.2×103kJ/(kg·K),一个稳态传热单元的时间t=2000s。
水损耗的热量:
线圈传导的热量:
同理,以6000s到8000s为一个稳态传热单元,λ=0.26W/(m·K);以8000s到10000s为一个稳态传热单元,λ=0.28W/(m·K);以10000s到12000s为一个稳态传热单元,λ=0.31W/(m·K)。
实验误差主要来自忽略了线圈外表面辐射换热和环境的对流换热,由于实验中使用了隔热塑料桶,保证线圈周围环境温度均匀且稳定,因此由线圈与环境的对流换热引起的误差很小。另外,水温的不均匀性也是导致误差的主要原因之一,为此改进了实验方法,重新进行了测试。
2.4 改进的实验
为了避免线圈内部水温分层现象,在前面实验将水倒入线圈中,同时加入少量食盐,利用重力使盐的浓度上低下高,因而比重也是上低下高,由此可以抑制因顶部散热而导致的内部上下环流,使温度趋于一致并更接近模型的假设。其它步骤完全相同。
图7出示了同一环面外表面A1、A2、A3、A4和内部水温的实验测试曲线,图8给出了同一环面内表面D1、D2、D3、D4和内部水温的实验测试曲线,图9给出了同一环面外表面A1和内表面D1的实验曲线。
根据图9推算导热系数λ,取5000s到10000s为一个稳态传热单元,线圈内表面D1点在5000s时的温度是52.8℃,在10000s时的温度是49.5℃,温度差△t=3.3℃,而线圈外表面A1点的温度是38.2℃。可近似认为D1点在5000s到10000s之间水所损耗的热量约等于A1点导热所消耗的热量,计算过程同上。
以5000s到10000s为一个稳态传热单元得出:λ=0.31W/(m·K);以10000s到15000s为一个稳态传热单元,λ=0.33W/(m·K);以15000s到20000s为一个稳态传热单元,λ=0.28W/(m·K)。
实验误差主要来自忽略了模拟线圈外表面辐射换热和环境的对流换热,由于实验环境温度基本保持恒定,因此这部分的误差很小,实验结果可靠。
3 模拟线圈导热系数的数值分析
3.1 CFD模型建立
采用Solidwork软件建立试验线圈的三维几何模型[4],如图1所示。采用FAVOR技术对其进行网格剖分,形成流体区域和固体区域,如图10所示。按照试验要求在线圈内部盛满初始温度为60℃的温水。选择传导、对流和辐射换热模型,牛顿流体、密度依赖温度变化模型。线圈初始温度设为27℃,线圈和水的热物性参数见表1。
分别对λ=0.25W/(m·K)、λ=0.3W/(m·K)、λ=0.35W(m·K)和λ=0.4W/(m·K)四种工况进行了模拟,获得线圈和水内部温度分布情况以及导热系数对其温度分布的影响。
3.2 计算模型的验证
为了以实验验证λ=0.31W/(m·K)线圈CFD模型的正确性,图11给出了同一环面外表面和水温度模拟曲线,与图7相比,无论趋势还是具体数值基本吻合。图12给出了同一环面内表面温度模拟曲线,与图8相比,无论趋势还是具体数值基本吻合。图13出示了同一环面内外表面温度模拟曲线,与图9相比,无论趋势还是具体数值基本吻合。图14给出了内部水温分布模拟结果,也存在温度分层现象。对比结果表明,线圈模拟实验的计算模型合理,结果可靠。
4 结论
通过线圈导热系数测定实验和数值模拟,得到以下结论:(1)模拟线圈(不含导线)的导热系数约为0.3W/(m·K)。(2)水中加入少量食盐可改善线圈内盛水的温度分布,有效地减弱了水温分层现象。
参考文献
[1]戴锅生.传热学(第2版)[M].北京:高等教育出版社,1999.
[2]曾攀.有限元方法(第5版)[M].北京:清华大学出版社,2008.
[3]庄茁,岑松.有限元方法(第5版)[M].北京:清华大学出版社,2006.
摘要：固体绝缘材料的导热系数影响电力设备内部整体的导热能力以及温升分布情况，制约其寿命和容量，所以在电力设备的设计开发阶段，针对准确测量电力设备所用绝缘材料的导热系数问题，在综述绝缘材料导热系数测量方法的基础上，采用热流法测量原理，对几种环氧树脂绝缘材料的导热系数进行测量，得到3种材料的导热系数，并对测量结果进行了数据处理。据此，针对电机电器内部绝缘材料难取样的特点，提出了结构不规则绝缘材料导热系数的间接测量方法。本研究对绝缘材料导热性能的探索以及电机电器设计具有理论价值和实际工程意义。endprint
摘要：固体绝缘材料的导热系数影响电力设备内部整体的导热能力以及温升分布情况，制约其寿命和容量，所以在电力设备的设计开发阶段，针对准确测量电力设备所用绝缘材料的导热系数问题，在综述绝缘材料导热系数测量方法的基础上，采用热流法测量原理，对几种环氧树脂绝缘材料的导热系数进行测量，得到3种材料的导热系数，并对测量结果进行了数据处理。据此，针对电机电器内部绝缘材料难取样的特点，提出了结构不规则绝缘材料导热系数的间接测量方法。本研究对绝缘材料导热性能的探索以及电机电器设计具有理论价值和实际工程意义。endprint
摘要：固体绝缘材料的导热系数影响电力设备内部整体的导热能力以及温升分布情况，制约其寿命和容量，所以在电力设备的设计开发阶段，针对准确测量电力设备所用绝缘材料的导热系数问题，在综述绝缘材料导热系数测量方法的基础上，采用热流法测量原理，对几种环氧树脂绝缘材料的导热系数进行测量，得到3种材料的导热系数，并对测量结果进行了数据处理。据此，针对电机电器内部绝缘材料难取样的特点，提出了结构不规则绝缘材料导热系数的间接测量方法。本研究对绝缘材料导热性能的探索以及电机电器设计具有理论价值和实际工程意义。endprint
相对压力系数实验直线拟合的结果分析
评价直线拟合质量宜用A类不确定度,拟合线段外推会使不确定度增大.
作 者：冯云光 郑曙东 常缨 朱鹤年 FENG Yun-guang ZHENG Shu-dong CHANG Ying ZHU He-nian 作者单位：冯云光,郑曙东,FENG Yun-guang,ZHENG Shu-dong(清华大学,物理系,北京,100084;铜仁学院,物理系,贵州,铜仁,554300)常缨,朱鹤年,CHANG Ying,ZHU He-nian(清华大学,物理系,北京,100084)
刊 名：大学物理 PKU英文刊名：COLLEGE PHYSICS 年，卷(期)： 28(8) 分类号：O241.2 O4-33 关键词：相对压力系数 直线拟合 标准偏差皮革材料的保温性能是涉及鞋类、服装等成品热舒适性能的重要指标之一。研究表明,人感觉不舒适大多始于足部的不舒适,足部舒适的要求是:皮肤温度大于33℃,湿度60%左右,一般足部皮肤在25℃,人开始感觉有点冷,到21℃会感觉明显冷,并伴有不舒适感[1]。在寒冷的环境中,具有良好保温性能的帮面皮革材料,可以有效减少成鞋的热量散失,保障脚部整体热环境,从而达到保暖舒适的要求。但如何表征皮革材料的保温性能,目前国内外文献中尚没有相关介绍,也没有一套科学的测试皮革保温性的标准方法,对皮革此项性能进行的研究也较少。本研究借鉴了纺织保温性测试方法—YG(B)606D型织物保温性测定仪和物理试验不良导体导热系数的测定方法[2],并参考了GB/T 11048-2008《纺织品生理舒适性稳态条件下热阻和湿阻的测定》[3]、GB/T 3399-1982《塑料导热系数试验方法护热平板法》[4]、GB/T3139-2005《纤维增强塑料导热系数试验方法》[5]等相关标准,自行设计了一套适用于皮革保温性能的测试装置,并针对不同类皮革材料进行了一系列试验验证和分析,对进一步完善皮革标准检测体系,深化皮革相关性能研究以及制鞋厂家合理选择材料,提高产品质量和附加值等提供一定的理论依据和数据参考。
1 试验部分
1.1 主要材料和仪器
铬鞣黑色黄牛全粒面革、铬鞣黑色黄牛修面革、铬鞣白色黄牛漆光革、铬鞣棕色黄牛磨砂革,广东恩平瑞昌制革有限公司;
黄色猪皮里,浙江平阳县华杰皮业有限公司。
铜盘、加热炉体、铁质厚底传热圆筒,陕西科技大学机械厂;
CP-25冲样机,浙江省余姚轻工机械厂;
铂铑-铂热电偶,上海大德仪表厂;
TDGc-2接触调压器,上海电压调整器厂;
Testo615表面温度计,高铁科技股份有限公司;
SR73型PID智能控温仪,日本岛田公司。
1.2 试验部分
1.2.1 织物的保温性测试
(1)测定原理
织物保温性可用保温率、传热系数和克罗值等系数来表征,保温率是指无试样时的散热量和有试样的散热量之差与无试样时的散热量之比的百分率。保温率测定的原理是模拟人体温36℃以通断电的方式保持恒温,使试验板的热量只能通过试样的方向散发,测定试验板在一定时间内保持恒温所需要的加热时间,来计算试样的保温率、传热系数和克罗值。
(2)织物保温性测试
裁取试样3块,尺寸为30cm×30cm,并在标准空气中调节24h。采用YG(B)606D型织物保温性测定仪,参照国家标准GB/T 11048规定进行检测。
1.2.2 不良导体导热系数的保温性测试
(1)不良导体导热系数测定原理
不良导体导热系数测定方法是建立在傅里叶热传导定律的基础之上的,有稳态法和非稳态法2种,本项目采用稳态法测定不良导体导热系数。傅里叶热传导指出,当物体内部各处温度不均匀时,就会有热量从温度较高处传向较低处,这种现象称为热传导。导热系数的物理意义是指在温度梯度为一个单位的情况下,单位时间内垂直通过单位面积截面的热量。
把样品夹在2块良导体—铜板之间,见图1,使2块铜板分别保持在恒定温度T1和T2,就可能在垂直于样品表面的方向上形成温度的梯度分布。若样品厚度远小于样品直径,由于样品侧积比平板面积小得多,由侧面散去的热量可以忽略不计,可以认为热量是沿垂直于样品平面的方向上传导,即只在此方向上有温度梯度。由于铜是热的良导体,在达到平衡时,可以认为同一铜板各处的温度相同,样品内同一平行平面上各处的温度也相同。这样只要测出样品的厚度h和2块铜板的温度T1、T2,就可以确定样品内的温度梯度(T2-T1)/h。
为了维持一个恒定的温度梯度分布,必须不断地给高温侧铜板加热,热量通过样品传到低温侧铜板,低温侧铜板则要将热量不断地向周围环境散出。当加热速率、传热速率与散热速率相等时,系统就达到一个动态平衡,称之为稳态,此时低温侧铜板的散热速率就是样品内的传热速率。这样,只要测量低温侧铜板在稳态温度T2下散热的速率,也就间接测量出了样品内的传热速率。但是,铜板的散热速率也不易测量,还需要进一步作参量转换,铜板的散热速率与冷却速率(温度变化率)d T/dt有关,其表达式为
式中的m为铜板的质量,C为铜板的比热容,负号表示热量向低温方向传递。
对铜板散热速率的测量又转化为对低温侧铜板冷却速率的测量。铜板的冷却速率可以这样测量:在达到稳态后,移去样品,用加热铜板直接对下铜板加热,使其温度高于稳态温度T2(大约高出10℃),再让其在环境中自然冷却,直到温度低于T2,测出温度在大于T2到小于T2区间中随时间的变化关系,描绘出T-t曲线,曲线在T2处的斜率就是铜板在稳态温度时T2下的冷却速率。
d T/dt是铜板全部表面暴露于空气中的冷却速率,其散热面积为2πRp2+2πRphp(其中Rp和hp分别是下铜板的半径和厚度)然而在试验中稳态传热时,铜板的上表面(面积为πRp2)是被样品覆盖的,由于物体的散热速率与它们的面积成正比,所以稳态时,铜板散热速率的表达式应修正为:
根据前面的分析,这个量就是样品的传热速率。将上式代入热传导定律表达式,并考虑到d S=πR2,可以得到导热系数:
式中:
R—试样的半径,m;
h—试样的厚度,m;
c—铜的比热容,J/(kg·K)
Rp—下铜板的半径,m;
hp—下铜板的厚度,m。
(2)试验装置
保温性测试仪器主要装置如图2所示。装置的主体部分铁质圆铜,圆筒内放置严密的石棉作料绝热壁进行隔热,减少与外界的热量交换,用PID智能控温仪控制炉体的加热速度,使之能达到一定的温度平衡状态,炉体放在上铜块上,使上铜块成为一个稳定的热源,并通过试样向下铜块传热,使用热电偶感应上铜块的温度,使用表面温度计测试下铜块的温度。本研究自行设计的保温性测试仪器,是一种符合GB3398-80导热系数试验方法所要求的平板法试验装置,测试仪对试样的要求:空气调节的时间、温度、湿度一致,且试样表面平整、厚度均匀。
(3)操作步骤
A)用游标卡尺测量上、下铜盘的直径和厚度,用天平称量已空调过的试样、上下铜块的质量,测量3次取平均值。
B)把待测样品放入铁质厚底圆筒内,使待测样品与下铜块接触良好。把上铜块轻放在试样上,使上铜块、试样、下铜块的中心在一条直线上。
C)热电偶插入上铜盘上的小孔时,抹些硅脂,并插到洞孔底部,使热电偶测温端与上铜块接触良好,热电偶另一端接在PID智能控温仪的接线上。
D)Testo615表面温度计对准下铜块的小孔上,打开稳压器电源和PID智能控温仪的开关,设置PID的目标温度为36℃,控温时间为30min,加热炉体开始对上铜块加热,热量通过上铜块-试样-下铜块的方式传递。
E)根据稳态法,必须得到稳定的温度分布,这就要等待较长时间,为了提高效率,可先将电源电压打到“高”档,几分钟后当PID智能控温仪温度达到36℃即可准备读数,每隔30s读Testo615表面温度计的数值,如果在2min内样品下表面温度示值不变,即可认为已达到稳定状态。记录稳态时与PID智能控温仪、Testo615表面温度计对应的T1,T2值。
F)移去样品,继续对下铜块加热,当上铜块温度比T2高出10℃左右时,移去上铜块,让下铜块所有表面均暴露于空气中,使下铜块自然冷却,每隔30s读一次下铜盘的温度示值并记录,直到温度下降到T2以下一定值。作铜盘的T—t冷却速率曲线,选取邻近T2的测量数据来求出冷却速率。根据(3)式计算样品的导热系数λ。
1.3 不良导体导热系数法测试皮革的保温性
(1)不同种类皮革试样的保温性能测试:选取5种不同种类的皮革(按照其透气性、透水汽性优劣排序依次为:猪鞋里革、牛磨砂革、牛全粒面革、牛修面革、牛漆革)进行测试,分别从整张皮革的臀背部上以背脊线为中心,等距离的用冲样机以及刀模裁断取样。进行单一材料的保温性能测定,选择单因素多指标全面试验设计法,每种材料取样24个试样分别进行测定,共做24×5=120次试验,记录平行试验数据,计算各材料的平均值。
(2)各材料不同部位保温性能测试:按照皮革试样取样方法分别在整张牛全粒面革、牛修面革、牛磨砂革、牛漆革材料的脖颈、背、臀、腹和肷等5个部位各取3个试样,置入装有相对密度为1.27的浓硫酸的干燥器内进行空气调节24h后,用不良导体导热系数法测试皮革试样的保温性。
2 结果与讨论
2.1 2种测试方法的结果比较
以全粒面革的3个试样2次平行试验为例,结果见表1和表2
由表1可见:用YG(B)606D型织物保温性测定仪测定时,3个试样的试验时间每次都不同,浮动较大,且2次平行试验测得的传热系数值也不稳定,偶然误差较大,精密度较差。试验操作时是把规格为30cm×30cm的皮革试样平放在试样板上进行加热的,对试样平整度要求比较高,但因为皮革具有较大的弹性,在生产和运输过程中无法保证绝对的平整,故试样容易与仪器平板形成空气层,而空气层具有良好的隔热效果,将使通过试样方向发散的热量减少,导致试验板在试验时间内保持恒温所需加热时间减少,直接影响测试结果的准确性,导致测试误差比较大。另外室内若有风,则风的作用会使试样外表边界空气变薄,还能透入试样中及试样下面的空间,因此,测试操作环境不稳定也会引起较大的试验误差。所以YG(B)606D型织物保温性测定仪不适合测试皮革试样的保温性。
由表2的测试结果可以看出:采用不良导体导热系数方法测定皮革试样的保温性,测试结果比较稳定,精密度高。这是因为测试皮革试样的尺寸较小,与上下铜板接触不存在形成空气层的问题,PID智能控温仪能较精确地控制温度,能较好地使上铜块保持恒温测定状态,因此每组平行试验的数据范围变动相对稳定,偶然误差小,精密度高,操作方便。
综上所述,选用不良导体导热系数测定仪进行皮革试样的保温性试验比较合适,具有可行性。
2.2 不良导体导热系数法测试皮革的保温性的结果
2.2.1 不同种类皮革试样保温性能的测试结果
不同种类皮革试样的保温性能测试结果见表3
2.2.2 皮革材料不同部位保温性能测试结果
皮革材料不同部位保温性能测试结果见表4。
2.2.3 分析与讨论
由表3和表4的测试结果可以看出:采用不良导体导热系数方法测定皮革及不同鞋材试样的保温性,测试结果比较稳定,精密度高。这是因为测试试样尺寸较小,与上下铜板接触不存在形成空气层的问题,PID智能控温仪能较精确地控制温度,能较好地使上铜块保持恒温测定状态,因此每组平行试验的数据范围变动相对稳定,偶然误差小,精密度高,操作方便。
不同材料导热系数测试结果由大到小的排列为猪鞋里革>牛磨砂革>牛全粒面革>牛修面革>牛漆革,这与不同材料自身透气性、透水汽性的排列顺序一致,可以证明导热系数所代表的保温性与透气性、透水汽性之间存在负相关关系,即透气性高的材料其保温性低。
注:1-全粒面革,2-磨砂革,3-修面革,4-漆革
针对牛革不同部位进行的测试结果表明:皮革不同部位的导热系数总体相差不大,但腹部的导热系数较臀背部高,导热系数高说明保温性低,即腹部的保温性不如臀背部的保温性。导热系数是材料气孔、密度、含水率、温度与空气量等多种因素综合影响的结果,一般情况下,气孔率增大会使导热系数下降,腹部与臀背部比较,由于臀背部具有更细密的毛孔,因此,气孔率较腹部高,导热系数也随之下降。
本研究为首次用物理方法-不良导体导热系数测定法测试皮革的保温性,通过试验表明:选用导热系数测定仪进行试样的保温性试验具有可行性,导热系数法为皮革保温性能的检测提供了一种快速便捷的手段。但由于皮革材料的种类、加工工艺和具体用途多种多样,对保温性要求及测试条件存在较大差异,另外,材料的耐压性、吸湿性等也会对保温性测试结果产生影响,下一步需要通过分类测试试验,针对不同的测试对象探索不同的测试条件和评定标准,以期可以获得科学准确、适应面广的研究成果。
影响皮革保温性能和鞋的卫生舒适性的因素较多,其测试研究涉及多个不同学科的知识,只有以最终实际应用为出发点,综合考虑所要解决的各个问题,才能研制出科学、合理、可靠的仪器,促进现有测试手段的成熟和完善,进而建立相关测试标准,促进产品质量提高。
3 结论
由本论文的试验结果可以得出以下结论。
(1)选用不良导体导热系数测定仪进行皮革试样的保温性试验,结果相对稳定,偶然误差小,精密度高,操作方便。具有可行性。
(2)不同材料导热系数测试结果由大到小的排列为猪鞋里革>牛磨砂革>牛全粒面革>牛修面革>牛漆革。
(3)不同部位的导热系数总体相差不大,但腹部的导热系数较臀背部高,保温性低。
参考文献
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[2]钱锋,潘人培.大学物理实验[M].高等教育出版社,2005
[3]GB/T11048-2008纺织品生理舒适性稳态条件下热阻和湿阻的测定[S].北京:中国标准出版社,2008
[4]GB/T3399-1982塑料导热系数试验方法护热平板法[S].北京:中国标准出版社,1982
外墙保温技术的发展与建筑节能材料的革新密不可分, 建筑节能以发展新型节能材料为前提, 建筑节能材料的发展只有与外墙保温技术相结合, 才能真正发挥其作用。正是由于节能材料的不断革新, 外墙保温技术的优越性才日益受到人们重视[2]。外墙保温系统分为外墙外保温、外墙内保温、外墙自保温3种形式。当前, 浙江省常用的保温材料大致分为聚苯乙烯泡沫塑料、保温砂浆、聚氨酯泡沫材料等几种类型, 这几种材料主要用在外墙外保温体系。聚苯乙烯泡沫塑料分为模塑聚苯泡沫板和挤塑聚苯泡沫板两大类。这两种聚苯乙烯泡沫塑料均含有封闭的孔结构, 具有良好的绝热性能和不透水性, 表观密度小, 自重轻;缺点是压缩强度较低, 防火性能较差。聚氨酯泡沫材料分为板状的硬质聚氨酯泡沫塑料和现场喷涂的聚氨酯泡沫塑料。这种材料导热系数小, 是理想的保温材料;但压缩强度低, 造价高, 现场喷涂的材料施工工艺难度大, 在工程中应用相对较少。保温砂浆干密度相对较大, 加水混合后封闭孔结构少, 导热系数较大, 但是其防火性能很好, 强度较高, 适宜在其外层做多种饰面。
为节约成本, 革新建筑节能材料, 采用硅酸盐和常见的建筑垃圾作为主要原料, 调配成低成本的建筑垃圾为细骨料的硅酸盐保温节能材料。目前, 国家对这些材料的质量主要是通过干表观密度、导热系数、压缩强度等指标来控制。在这3项指标中, 导热系数是衡量一种材料绝热性能的重要指标, 干表观密度和导热系数之间的关系最为密切, 一般来讲, 干表观密度的大小直接影响导热系数的大小[3]。但对于不同的材料而言, 导热系数与密度的关系又不尽相同, 由于实验室引进了由沈阳合兴检测设备有限公司生产的DRCD-3030型智能化导热系数测定仪, 因此, 对4种保温材料的导热系数和密度的关系进行试验研究。
1 材料导热系数的影响因素
1.1 材料的组成与结构
有机高分子材料的导热系数小于无机材料。无机材料中, 非金属材料的导热系数小于金属材料;气态物质的导热系数小于液态物质;液态物质的导热系数小于固体。
1.2 表观密度
表观密度是指材料在自然状态下, 单位体积的质量。其体积既包括固体部分的体积, 也包括空隙的体积。随着孔隙率的提高或表观密度的降低, 其导热系数变小。其中, 材料的导热系数并不是随着表观密度的减小而无限降低的, 当表观密度小于某个临界值后, 由于孔隙率太高, 空隙中的空气开始产生对流;同时由于气体对热辐射的阻抗能力很低, 如果孔隙率过高, 辐射传热也相应加强, 这时材料的导热系数反而增大。
1.3 空隙的大小与特征
在表观密度相同的条件下, 材料孔隙的尺寸越小, 导热系数越小。当孔径小到一定尺寸后, 孔隙中的空气完全被孔壁吸附, 导热系降到最小;当孔隙体积大到一定程度, 孔隙内部空气出现对流, 导热系数变大。对于相同孔隙率和孔径尺寸, 当孔隙彼此连通时, 导热系数较大;当孔隙彼此密闭时, 导热系数较小。
2 保温材料的密度和导热系数
在试验中, 我们选取了大量的保温材料导热系数的数据, 对常用的XPS聚苯乙烯泡沫塑料、EPS聚苯乙烯泡沫塑料和水泥基复合保温砂浆的导热系数与密度的关系进行总结, 同时也对建筑垃圾为细骨料的硅酸盐保温节能材料的导热系数与密度及孔径大小进行分析, 进而得到一些结论。
2.1 XPS聚苯乙烯泡沫塑料的密度与导热系数的对应关系
如表1所示, 从表中可以看出, 相同密度的XPS聚沫塑料的导热系数离散很大, 导热系数并不一定随着密度的增大而增加。分析原因, 主要与生产工艺及生产所用的原材料有关, 因为XPS聚苯乙烯泡沫塑料是以聚苯乙烯树脂或其共聚物为主要成分, 添加少量外加剂, 经加热挤塑成型制成的, 含有大量封闭的微小孔隙, 因此在密度相同或相差不大的情况下, 孔隙率越大, 封闭孔隙越多, 其导热系数越小。目前, 工程中常用的XPS聚苯乙烯泡沫塑料的密度集中分布在31~40kg/m3之间, 导热系数集中分布在0.022~0.035W/ (m·K) 范围内。
2.2 EPS保温板表观密度与导热系数的关系
从表2可以看出, 相同密度的EPS聚苯乙烯泡沫塑料导热系数离散也很大, 导热系数并不一定随着密度的增大而增加。分析原因, 这主要与生产工艺及生产所用的原材料有关, 因为EPS泡沫塑料板是由可发性的聚苯乙烯珠粒加热预发泡后, 在模具中加热成型。EPS由完全封闭的多面体形蜂窝构成, 蜂窝直径为0.2~0.5mm, 蜂窝壁厚为0.001mm。EPS由约98%的空气和2%的聚苯乙烯组成, 截留在蜂窝内的空气是惰性气体, 对聚苯乙烯泡沫塑料优良的绝热性能起决定性的作用。由于原料的质量不同, 即使密度相近, 材料内所形成蜂窝的数量及大小也会不同, 从而导致导热系数有很大的差异。目前, 工程中常用的EPS聚苯乙烯泡沫塑料密度集中分布在16~25kg/m3, 导热系数集中分布在0.033~0.041W/ (m·K) 之间。
2.3 水泥基复合保温砂浆表观密度与导热系数的关系
从表3可以看出, 相同密度的水泥基复合保温砂浆导热系数虽不完全相同, 但相差数值不大, 除少量异常数值外, 导热系数随着密度的增大线性增加。目前工程中常用的水泥基复合保温砂浆的密度集中分布在250~450kg/m3, 导热系数集中分布在0.050~0.090W/ (m·K) 之间。
选取不同孔径的水泥基复合保温砂浆, 在材料密度为260kg/m3, 9℃恒重的条件下测定导热系数, 结果如表4。
保温砂浆成型硬化后, 其孔隙的孔径比聚苯乙烯泡沫塑料的要大得多, 孔隙率与密闭孔隙数量和密度有很大关系。相对来说, 密度较小的保温砂浆, 孔隙率较大, 密闭孔隙较多, 导热系数相对较小。对同样密度而言, 大孔径材料比小孔径材料导热系数要大。
2.4 建筑垃圾为骨料的硅酸盐保温材料密度和导热系数的关系
针对国内日益增多的建筑垃圾, 将建筑垃圾粉碎球磨细化后应用于硅酸盐保温材料中, 调配主要使用胶凝材料、填充材料、建筑垃圾、外加剂、增强等材料, 制备具有保温功能的建筑垃圾为细骨料的盐基多孔材料, 并研究这种硅酸盐保温材料导热系数的影响因素和变化规律。同时, 研究这种硅酸盐保温材料导热系数和水泥基复合保温砂浆导热系数进行对照分析。
由表5可知:随着材料密度的升高, 导热系数不断增大, 导热系数与材料容重呈正相关关系。在180-330kg/m3密度情况下, 水泥基复合保温砂浆导热系数导热系数比建筑垃圾为骨料的硅酸盐保温材料要小, 在密度较大时, 两种材料的导热系数基本相同, 但总体都偏大, 也失去了比较保温材料导热系数的意义。通过这些对比研究, 对建筑垃圾为骨料的硅酸盐保温节能材料配方及工艺的进一步改良提供理论依据和指导。
选取不同孔径的建筑垃圾为骨料的硅酸盐保温材料, 在材料密度为260kg/m3, 9℃恒重的条件下测定导热系数, 结果见表6。
由表6可知, 在相同容重条件下, 大孔径材料比小孔径材料导热系数要大, 但是孔径过低 (<0.7mm) , 导热系数反而升高。究其原因, 主要是由于孔径过小时, 气体对流的效应逐渐减弱, 孔壁的数量在不断增加, 传热路径不断延长, 从而造成对流传热的比例减小, 通过导热进行热量传递的比例变大, 从而造成导热系数反而上升[3]。
3 结语
从研究结果来看, XPS聚苯乙烯泡沫塑料和EPS聚苯乙烯泡沫塑料的表观密度和导热系数之间没有表现出特定的关系。在保温材料的各项指标中, 材料的导热系数和表观密度都是重要指标, 导热系数是衡量材料的热工性能, 材料的表观密度也是影响材料导热系数的因素。同样我们也看到, 像水泥基复合保温砂浆等材料, 导热系数和表观密度的关系呈现出明显的线性关系。
采用胶凝材料、填充材料、建筑垃圾、外加剂等原料制备的建筑垃圾骨料的硅酸盐保温节能材料, 将建筑节能和建筑垃圾的减量化结合起来, 对于国家节能减排具有重要意义, 硅酸盐保温节能材料保温性能与材料密度、孔径大小等因素密切相关, 材料导热系数随材料密度增大而升高;同密度条件下大孔径材料比小孔径材料导热系数大;建筑垃圾作为再生骨料应用于硅酸盐保温材料的导热系数与水泥基复合保温砂浆等材料相比, 在保温性能上还有差距, 这也是今后在调配和工艺如何改进, 如何创新的一个重要课题。
参考文献
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[2]贾润根, 周宏.既有建筑节能改造的基础性对策分析[J].铁道建筑技术, 2008 (4) :81-89.
1 分形模型的建立
Li NO3-KNO3/EG复合材料由熔盐晶体、石墨片层以及孔隙三部分组成, 故可看成Li NO3-KNO3/EG应为两相的多孔体系, 即认为将孔隙和石墨片层合并为多孔EG基质。根据Yu等[1,3]对复杂多孔介质体系的分形研究结果, 公式 (1) 给出了复合材料中自相似区域的度量尺度区间、分形维度Df和材料中多孔EG基质的体积分数三者之间的关系。
其中, d表示欧几里德维度。选取d=2二维平面的情况。
复合材料的表观密度为750~1450 kg/m3, EG的质量分数为5%~30%时, 多孔EG基质的体积分数在0.30~0.70范围内。公式 (2) 来计算不同单元的分形维度, 划分相应的
由公式 (1) 和公式 (2) 中Df和EG的体积分数及参数i、j的关系可以求出不同EG基质所对应的分形维度。当i=4时, 不同的分形单元对应的j不相同, 单元A、B、C、D对应的j分别为1, 2, 3, 4。
2 复合材料导热系数的计算
热量从分形单元的上部进入, 简化为一维导热模型。分形单元有效导热系数与其内部结构之间的关系可以通过采用一维导热假设同时类比电导率计算的方式建立。
A型单元导热系数的计算
再根据傅里叶定律可知, 在一维导热的情况下, 其导热系数和热阻有如下关系:
从而求得其零级导热系数。
一级结构的有效导热系数的计算也采用类似的方法。由于Serpinski地毯的零级结构是一级结构的组成部分, 因此可以将零级结构看成是导热系数为的匀质材料, 并用其代替下一级结构中表示孔隙的区域。迭代可得出一级A型分形单元的有效导热系数, 表达式如公式 (5) 所示:
同理可得到n级A型分形单元的有效导热系数:
则式 (6) 所得出的就是A型单元最后的有效导热系数表达式, 记为。
B、C、D型单元导热系数的计算
同理可求得B、C型和D型各个构造的零级导热系数, 采用与上述相同的迭代方式, 可以得到B、C型和D型单元的有效导热系数
依照Ma[1]及Pia[3]等研究者使用的方法, 即认为选用的两个不同类型的分形结构单元沿着热流方向并联连接, 则复合材料的总的有效导热系数的可按照下式计算:
3 复合相变材料导热系数的实验测定
未添加EG的混合熔盐的平均导热系数仅为1.16W/ (m K) , EG含量为5%、10%、15%、20%以及30%的复合材料的平均导热系数分别为5.08W/ (m K) 、9.13W/ (m K) 、11.97W/ (m K) 、15.03W/ (m K) 、16.17W/ (m K) 。
4 结论
通过分形理论计算出的复合材料导热系数与实验数据进行对比。可以得出结果, 复合相变材料的实验值与预测值的误差分别为10%、6.21%、3.55%、1.19%、7.14%, 平均误差在10%左右。说明该导热模型在Li NO3-KNO3/EG复合材料中计算其有效导热系数较为正确。
参考文献
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农作物秸秆通常是各向异性材料, 秸秆砌块的热工性能也表现出一定的各向异性。国内研究的主要是秸秆板[1], 秸秆砌块与秸秆板的加工方式不同, 秸秆砌块与秸秆板的传热性能也存在差异。国外学者对秸秆砌块中秸秆平行和垂直于热流方向的导热系数进行研究, 得出秸秆平行热流方向时的导热系数高于秸秆垂直热流方向的结论[2]。秸秆砌块的各向异性对导热系数的影响, 与秸秆种类, 砌块的制作方式、密度、砌筑技术等因素有关。为了秸秆建筑技术在国内推广应用, 需要对秸秆砖墙的各向异性与导热系数关系进行全面的研究。本文通过对不同密度的麦秸砌块平行与垂直热流方向的导热系数的试验研究和结果分析, 探讨麦秸砌块的各向异性与导热系数的关系, 为麦秸砌块建筑在国内的应用提供依据。
1 传热机理
麦秸砌块墙依据麦秸轴向与热流方向的不同, 可分为麦秸轴向平行热流方向和麦秸轴向垂直热流方向2种关系, 不同的热流方向关系会形成不同的传热方式。
1.1 平行热流方向的麦秸砌块传热
当麦秸轴向平行热流方向时 (见图1) , 麦秸骨架传热的方式是沿麦秸管壁轴向传热, 麦秸间孔隙中的空气处于相对静止状态, 出现与致密固体内部相同的单纯热传导现象, 即空气导热。所以当麦秸轴向平行热流方向时, 麦秸砌块的导热主要是由麦秸固体导热和麦秸空腔内、麦秸之间孔隙内的空气导热2部分组成。
1.2 垂直热流方向的麦秸砌块传热
当麦秸轴向垂直热流方向时 (见图2) , 麦秸骨架传热的方式是由麦秸导热和空气导热2部分组成。麦秸导热包括麦秸导热和麦秸之间的接触导热2部分。由于麦秸轴向垂直热流方向, 麦秸之间存在较大的接触热阻。由麦秸的生物结构可知, 小麦茎秆的壁体大部分由平行轴向的管状维管束构成, 麦秸轴向垂直热流方向的固体导热与平行热流方向也不同。麦秸间孔隙中的空气处于静止状态, 所以当麦秸轴向垂直热流方向时, 主要是麦秸固体接触导热和麦秸之间连通孔隙内空气的传导传热。
2 试验
2.1 试验设计
(1) 试验设备。通常采用试验测试秸秆砖热阻方法有2种:一是用电热盘或测温探针测量秸秆砖性能;二是利用防护热箱法测量秸秆砖墙体性能。第一种方法与第二种方法相比, 虽然可以测试出秸秆砖的热阻, 但是无法真实模拟秸秆建筑墙体的抹灰、砌筑等实际情况。所以本文采用Jw-1型墙体保温性能检测装置 (见图3) 测试密度分别为40、60、80、100、120kg/m3的麦秸砌块与热流方向垂直、平行时的导热系数。
(2) 麦秸砌块制作。试验采用的麦秸来源于山东省寿光市, 为2008年收割。新鲜麦秸在收购时, 松散度较高, 含水率在30%以上, 为了进行试验, 将新鲜麦秸晾晒6~7 d后, 采用农户贮存和仓库贮存相结合的方式存储1年, 经测试堆积密度为27.26 kg/m3, 含水率为6.1%。麦秸无发霉、腐烂现象。
试验采用的麦秸砌块尺寸为500 mm×300 mm×300 mm, 原因有2个:一是麦秸砌块尺寸要符合测试设备开口1 m2大小的要求, 以便模拟麦秸砌块砌筑成墙体的热工性能;二是由于实际砌筑过程中经常会在秸秆砖墙顶部留有缝隙, 为了模拟麦秸砌块墙砌筑过程中存在的尺寸协调问题。在麦秸砌块加工过程中, 先将麦秸截断为长300 mm左右, 初步碾压, 将不同密度相应质量的麦秸放入预先铺设和临时固定尼龙绳 (铁丝) 的木盒中, 对麦秸进行加压。密度为40~80 kg/m3的麦秸砌块可以采用手工施加压力制作, 最后用尼龙绳 (钢丝) 捆绑成二线麦秸砌块, 脱模整理。密度为100~120 kg/m3的麦秸砌块需采用反力架制作 (见图4) 。
(3) 砌筑平行热流方向的麦秸砌块墙。为模拟实际砌筑过程的秸秆砖墙外抹灰, 先将试件架一侧用胶合板密封, 在第1块麦秸砌块与试件架内壁形成的水平缝处预填麦秸, 然后摆放第1块砖, 避免产生缝隙。在麦秸砌块之间形成的中间缝和另外一侧与试件架内壁形成的竖缝处填塞麦秸, 嵌入第2块砖, 这样为砌好第1层麦秸砌块, 依次砌好3层麦秸砌块, 在上部用麦秸填实, 不可过分挤压下面的麦秸砌块。最后清理麦秸砌块墙, 将麦秸墙试件另一侧用胶合板密封。由于木板边部与试件架之间有空隙, 防止有气流通过, 用玻璃棉塞严实, 顶端和底端用高效保温材料密封。
(4) 砌筑垂直热流方向的麦秸砌块墙。垂直热流方向的麦秸砌块砌筑成墙后形成前后竖缝, 竖缝处无法填实。在试验时为确保麦秸砌块墙体密实, 先将试件架一侧用胶合板密封, 然后将试件架放倒, 在麦秸砌块墙的内侧竖缝处, 即两侧和中间的凹缝处预填麦秸。然后, 将麦秸砌块墙外缝用麦秸填实。最后将麦秸墙试件另一侧用胶合板密封, 将试件架立起。在整个砌筑过程中不可过分挤压麦秸砌块。
(5) 试验测试。试验测试冷箱温度为5℃, 热箱温度为25℃, 取4 h测量周期内的热流电势和温度测量值, 计算的热阻偏差在±2%之内, 而且不是单向变化时, 测量即可结束, 记录测试结果。
(6) 拆箱检查。测试完成后开箱进行检查。
2.2 试验结果与分析
不同密度麦秸砌块墙导热系数与热流方向关系的试验结果, 见表1。
由表1可知, 在相同密度条件下, 低密度时 (40 kg/m3) , 垂直热流方向的麦秸砌块墙的导热系数大于平行热流方向的导热系数;随着密度增大 (60~120 kg/m3) , 垂直热流方向的麦秸砌块墙的导热系数小于平行热流方向的导热系数;密度较大时 (120 kg/m3) , 垂直热流方向的麦秸砌块墙的导热系数与平行热流方向的差异有增大的趋势。
(1) 低密度 (40 kg/m3) 的麦秸砌块垂直热流方向的导热系数大于平行热流方向的导热系数, 没有达到预计的结果。试验结束后打开试件架的封板进行检查与分析, 发现产生这种情况的原因主要是麦秸砌块在砌筑成墙的过程中产生了较大的空隙 (见图5) 。麦秸砌块密度较低时, 外形尺寸不规整 (见图6) , 受压后易变形。按照试验中的麦秸砌块的砌筑顺序来看, 平行热流方向的麦秸砌块墙, 麦秸砌块之间的缝隙完全暴露, 比较容易填实缝隙 (见图7) ;而垂直热流方向的麦秸砌块由于砌筑后内侧竖缝不易填密实, 所以比平行热流方向的麦秸砌块墙更容易出现较大空隙 (见图8) , 空隙内空气形成自然对流传热, 使测试的导热系数比平行热流方向的大。
另外, 由于麦秸砌块端部不整齐, 所以麦秸砌块上下层之间竖向交接形成的水平缝隙较大, 只能通过施加压力, 使上下层砌块的麦秸互相交错插接, 以此消除砌块间的缝隙。值得注意的是, 为保证麦秸砌块连接紧密所施加的竖向压力必须适当, 否则易造成麦秸砌块墙在交接处外凸变形, 在麦秸砌块侧面交接处会出现较大的竖向缝隙。这不仅无法消除砌块之间的水平缝隙, 而且不能保持麦秸砌块墙体的垂直状态。如果压力过大, 麦秸砌块受压后产生外凸变形, 变形不一致还可能在外封板与麦秸砌块之间产生较大缝隙。
(2) 随着麦秸砌块密度的增大 (60~120 kg/m3) , 单位体积内麦秸数量增加, 麦秸之间的孔隙率减小, 孔隙较小, 而且分布均匀, 孔隙间空气的流动性差, 麦秸砌块的传热以空气导热为主, 具有较好的绝热特性。同时, 麦秸砌块的形状稳定, 刚度增大, 减少缝隙, 所以导热系数随着密度的增加而减小。垂直热流方向的麦秸砌块, 麦秸之间的接触热阻增加, 麦秸之间形成许多并置的封闭空气层, 因此, 其热阻大于平行热流方向的麦秸砌块。
(3) 在密度较大 (120 kg/m3) 时, 不仅单位体积内麦秸数量增加, 麦秸基本被压为片状结构, 麦秸砌块孔隙率减小, 麦秸之间的孔隙尺寸进一步减小;由于需要较大的压力将松散的麦秸压实, 使麦秸之间紧密接触, 导致麦秸的固体导热和麦秸间的接触导热量增加, 成为麦秸砌块墙的主要传热方式。平行热流方向的麦秸砌块传热, 主要是麦秸的固体导热。垂直热流方向的麦秸砌块传热, 除了麦秸的固体导热, 还有麦秸间的接触传热, 因此, 垂直热流方向的麦秸砌块墙的导热系数小于平行热流方向的导热系数, 而且二者导热系数的差值有增大的趋势。
3 结语
从试验结果分析, 麦秸砌块墙垂直热流方向的热阻大于平行热流方向的热阻。但是应注意, 低密度 (40 kg/m3) 的麦秸砌块当采用垂直热流方向砌筑方式时, 麦秸砌块之间的缝隙不容易密封, 形成空气渗透或空气对流, 造成导热系数比平行热流方向大的实际情况。综上, 在实际应用中, 建议使用垂直热流方向的砌筑方式, 麦秸砌块之间的缝隙应采用适宜的灰浆进行密封处理, 以确保麦秸砌块墙体的保温隔热效果。
参考文献
[1]张洋.麦秸人造板的研究[D].南京:南京林业大学, 2001.
