專利名稱：一種絕熱材料熱面性能試驗裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種絕熱材料的性能試驗裝置，尤其涉及絕熱材料的熱面性能試
驗裝置。
背景技術(shù)：
最高使用溫度是工業(yè)用絕熱材料的重要性能。正確評估絕熱材料的最高使用溫度，是保證絕熱材料在使用溫度下正常使用的重要工作。最高使用溫度與材料成分、材料厚度、溫度梯度、加熱速率、使用狀態(tài)等因素有關(guān)，因此對絕熱材料的最高使用溫度的測量，對產(chǎn)品的適用性能評估、作業(yè)設(shè)計具有重要的指導(dǎo)意義。我國沒有一個統(tǒng)一的具體的試驗方法適用于所有類型絕熱材料的最高使用溫度的測試。如何通過合理的方法和設(shè)備評估絕熱材料在使用環(huán)境下的最高使用溫度成為需要研究探討的課題。南京玻璃纖維研究設(shè)計院在上世紀90年代初就對絕熱材料的最高使用溫度評估方法和測量儀器進行了研究，參考了德國標(biāo)準DIN52271和日本標(biāo)準JIS相關(guān)內(nèi)容。國家建材標(biāo)準化研究所李金平在上世紀90年代末對當(dāng)時國內(nèi)現(xiàn)有評估絕熱材料最高使用溫度評估技術(shù)進行了分類總結(jié)，主要有3類方法①熱荷重厚度收縮率確定，②線收縮率確定，③ 抗壓強度收縮率確定。當(dāng)時南京玻璃纖維研究設(shè)計院就是開展的基于線收縮率方法的測量儀器。由河南建筑材料研究設(shè)計院和北新建材(集團)有限公司制定的國標(biāo)GB/ T17430-1998采用的是將絕熱材料處于接近使用狀態(tài)的模擬試驗條件(熱面性能試驗)下持續(xù)規(guī)定的時間，觀察試驗期間材料的變化和出現(xiàn)的現(xiàn)象，以及測定試驗后材料的有關(guān)性能，可預(yù)見材料在使用溫度下的問題，來對最高使用溫度進行評估，比之前評估的三種方法更加接近絕熱材料的實際使用狀況。主要參考了美國標(biāo)準ASTM C411-82和ASTM C447-85 以及國際標(biāo)準IS08142-1990附錄A《確定預(yù)制礦物棉管殼最高試驗溫度的試驗方法》的部分內(nèi)容。但采用這種方法對熱面加熱是有要求的，因此在該國標(biāo)中，對加熱板有一個要求是在加熱板上進行熱面性能測試時，加熱板的任何一點測得的溫度與要求的溫度相差不能超過0 5%或0 15°C (取小者)，要求的加熱板的最佳試驗面積是900mm*450mm，如此大的面積，在測試溫度最高達到900°C甚至以上時，要求板上的溫差如此小，因此當(dāng)時雖然制定了以熱面性能試驗對最高試驗溫度進行評估的方法，而且該方法更接近實際使用情況，屬于較好的評估方法，但受限于技術(shù)問題無法解決，當(dāng)時并未開發(fā)出相應(yīng)的測量儀器。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種絕熱材料熱面性能試驗裝置，解決根據(jù)熱面性能試驗進行絕熱材料最高使用溫度進行評估的具體試驗裝置缺乏問題及試驗裝置中為更好進行最高使用溫度的評估解決的熱面加熱板均勻性問題。技術(shù)方案—種絕熱材料熱面性能試驗裝置，其特征在于包括耐熱的箱體和設(shè)置在箱體內(nèi)的硅炭加熱棒，在硅炭加熱棒上方設(shè)置有用于放置試驗部件的耐熱的均熱板，所述均熱板將箱體內(nèi)分為上面的受熱區(qū)和下面的加熱室，在硅炭加熱棒下方，箱體的內(nèi)底面設(shè)置有反射板，將硅炭加熱棒輻射向下的熱量經(jīng)由反射板輻射返回，所述均熱板各邊沿離開邊緣 75mm的邊線上間隔設(shè)置有多個穿過均熱板的隔縫，隔縫圍繞內(nèi)的區(qū)域為測試區(qū)域，隔縫空隙用保溫材料填塞，五對熱電偶埋設(shè)在均熱板的五個加工好的槽內(nèi)，并加以彌合。進一步，所述五對熱電偶埋設(shè)在加熱板底部的槽內(nèi)，并與計算機信號采集系統(tǒng)連接，采集熱電偶的溫度信號并傳送至計算機控制系統(tǒng)，所述硅炭加熱棒與計算機控制系統(tǒng)連接，由計算機控制系統(tǒng)根據(jù)采集的熱電偶的溫度與均熱板表面溫度預(yù)定值進行比較，確定并調(diào)節(jié)輸出至硅炭加熱棒的控制信號，改變硅炭加熱棒的加熱功率，使均熱板按設(shè)定的升溫曲線升溫。進一步，所述隔縫寬度為3mm，每個隔縫寬度相同，隔縫之間間隔相同。進一步，所述硅炭加熱棒按區(qū)域分組，并分組別對不同組的硅炭加熱棒分別控制其加熱功率。所述硅炭加熱棒采用九根，按照左中右位置分為三組，每組為三根。進一步，在均熱板下設(shè)置有支撐加熱板的多根支撐桿。進一步，所述箱體采用耐熱外殼，在外殼內(nèi)填充保溫隔熱的氧化鋁纖維。進一步，所述五對熱電偶采用鉬-鉬銠熱電偶。所述熱電偶采用鎧裝熱電偶。進一步，所述均熱板和均熱板下方的高溫區(qū)內(nèi)的所有構(gòu)件采用相同材料的不銹鋼構(gòu)件。進一步，在所述箱體內(nèi)，反射板下設(shè)置有支撐反射板的支撐桿。進一步，所述均熱板上試驗部件采用鎳鉻-鎳硅鎧裝熱電偶進行測試。有益效果本實用新型的絕熱材料熱面性能試驗裝置在加熱板之外增加了反射板，將硅碳加熱棒輻射向下的熱量返回，一方面提高了硅碳加熱棒的加熱效率，也增加了加熱的均勻性， 避免了熱量的流失，而在均熱板上設(shè)置一圈隔縫環(huán)繞測試區(qū)域，使加熱室在傳熱過程中，均熱板內(nèi)熱流更接近一維傳熱，降低了不均勻材料和制品(如顆粒較大的松散材料和不均勻的建筑材料)的影響，同時可以減少均熱板與箱體相連部分產(chǎn)生的熱損失，加強了均熱板面的均勻性。

圖1為本實用新型裝置示意圖；圖2為本實用新型裝置中加熱板仰視示意圖；圖3為圖2中A-A剖視示意圖；圖4為本實用新型裝置連接安裝有計算機控制系統(tǒng)和電源的電器柜的示意圖。其中1-箱體，2-硅炭加熱棒，3-均熱板，4-反射板，5-隔縫，6_熱電偶，7_支撐桿，8-氧化鋁纖維。
具體實施方式
[0026]下面結(jié)合具體實施例和附圖，進一步闡述本實用新型。本發(fā)明裝置參照國家標(biāo)準GB/T17430-1998《絕熱材料最高使用溫度的評估方法》 研制而成，適用于評估松散填充絕熱材料、氈、毯、塊、板等制品的最高使用溫度，也可測定試驗部件在高溫加熱(熱面)時內(nèi)部的溫度變化趨勢，并為其他相關(guān)設(shè)備測定試驗部件經(jīng)高溫處理后的收縮率、抗壓強度、抗折強度、傳熱性能等性能變化提供條件。一種絕熱材料熱面性能試驗裝置，包括耐熱的箱體1和設(shè)置在箱體1內(nèi)的硅炭加熱棒2，在硅炭加熱棒2上方設(shè)置有用于放置試驗部件的耐熱不銹鋼均熱板3，所述均熱板 3將箱體1內(nèi)分為上面的受熱區(qū)和下面的加熱室，在硅炭加熱棒2下方，箱體1的內(nèi)底面設(shè)置有反射板4，將硅炭加熱棒2輻射向下的熱量經(jīng)由反射板4輻射返回，所述均熱板3由含鈦耐熱不銹鋼加工而成，尺寸為900*600mm，各邊沿離開邊緣75mm的邊線上間隔設(shè)置有多個穿過均熱板3的隔縫5，所述隔縫5寬度為3mm，每個隔縫5寬度相同，隔縫5之間間隔相同，四邊的隔縫5圍繞內(nèi)的區(qū)域為測試區(qū)域，隔縫5保證了加熱板3溫度的均勻特性，隔縫 5空隙用保溫材料填塞，避免硅炭加熱棒2對試驗部件的直接輻射，五對熱電偶6埋設(shè)在均熱板3五個加工好的槽內(nèi)，并加以彌合。所述硅炭加熱棒2按區(qū)域分組采用九根，按照左中右位置分為三組，每組為三根， 并分組別對不同組的硅炭加熱棒2分別控制其加熱功率。以檢測到的五對熱電偶6的溫度數(shù)據(jù)就可以來調(diào)整給予硅炭加熱棒2的加熱功率，從而控制均熱板3的溫度均勻性，然后對試驗部件進行測試。為增加均熱板3的剛度，減少其在高溫下的變形，在相應(yīng)的部位用同質(zhì)材料的可調(diào)支撐桿7支撐，設(shè)置在均熱板3下設(shè)置。反射板4下也可以設(shè)置有支撐反射板4的支撐桿。所述箱體1采用耐熱外殼，在外殼內(nèi)填充保溫隔熱的氧化鋁纖維8，以減少散熱損失和對人體的熱輻射傷害。采用高溫下保溫性能較好而隨熱惰性又小的氧化鋁纖維保溫， 舍棄了國標(biāo)中的耐火磚和保溫磚，使整體裝置重量大大減輕，而且，隨著裝置重量的減輕， 其熱容量大大減小，降低了它的熱惰性，改善了加熱室的調(diào)節(jié)性能，加熱到同樣溫度所需時間大大減少，又減少了耗能。所述五對熱電偶6采用鎧裝鉬-鉬銠熱電偶，如附圖二所示位置埋設(shè)在均熱板3 內(nèi)。均熱板3上試驗部件采用十一對鎳鉻-鎳硅鎧裝熱電偶進行測試(其中一對備用)，延熱流方向的中間溫度和冷表面分布。所述均熱板3和均熱板3下方的高溫區(qū)內(nèi)的所有構(gòu)件采用相同材料的不銹鋼構(gòu)件，如此因為所有構(gòu)件具有相同的熱膨脹系數(shù)，可以有效的減少均熱板3加熱過程中的形變。在上述實施方案中，因為反射板4、隔縫5的應(yīng)用，加之對箱體1和內(nèi)部構(gòu)件的改造，已經(jīng)能夠達到國標(biāo)和美標(biāo)中的要求，但是能夠達到的溫差范圍仍然在國標(biāo)(15度以內(nèi)) 和ASTM(14度以內(nèi))要求的上限范圍值徘徊。為進一步縮小溫差范圍，能夠使該種評估方法測試結(jié)果更準確，將所述熱電偶6 埋設(shè)在均熱板3底部的槽內(nèi)，并與計算機信號采集系統(tǒng)連接，采集熱電偶6的溫度信號并傳送至計算機控制系統(tǒng)，所述硅炭加熱棒2與計算機控制系統(tǒng)連接，由計算機控制系統(tǒng)根據(jù)采集的熱電偶6的溫度與均熱板3表面溫度預(yù)定值進行比較，采用PID控制方法，確定并調(diào)
5節(jié)輸出至硅炭加熱棒2的控制信號，改變硅炭加熱棒2的加熱功率，使均熱板3按設(shè)定的升溫曲線升溫。均熱板3由硅碳加熱棒2加熱，其加熱功率設(shè)計由可控硅供給，當(dāng)確定并調(diào)節(jié)加熱功率控制信號時，將控制信號輸出給可控硅，即可改變硅碳加熱棒2的加熱管的加熱功率， 使均熱板3按預(yù)先設(shè)定的升溫曲線升溫。所述均熱板3表面溫度預(yù)定值可在使用前作標(biāo)準校正，記錄符合測試要求的溫度值作為預(yù)定值。這種熱電偶6設(shè)置方法不同于國標(biāo)中要求，但是通過與均熱板3表面溫度對比的 PID控制方法，能使均熱板3的溫度均勻性更好。經(jīng)實踐測試，均熱板3的溫差可以達到4°C 以內(nèi)，比上述現(xiàn)行的國標(biāo)要求和ASTM的要求均實現(xiàn)大幅度的提升。裝置下面可以裝上帶鎖滑輪，便于移動和固定。均熱板3上的隔縫5可以設(shè)置為相同長度(IOmm)，共設(shè)置32個。
權(quán)利要求1.一種絕熱材料熱面性能試驗裝置，其特征在于包括耐熱的箱體(1)和設(shè)置在箱體 (1)內(nèi)的硅炭加熱棒O)，在硅炭加熱棒( 上方設(shè)置有用于放置試驗部件的耐熱的均熱板(3)，所述均熱板C3)將箱體(1)內(nèi)分為上面的受熱區(qū)和下面的加熱室，在硅炭加熱棒(2) 下方，箱體(1)的內(nèi)底面設(shè)置有反射板G)，將硅炭加熱棒( 輻射向下的熱量經(jīng)由反射板(4)輻射返回，所述均熱板(3)各邊沿離開邊緣75mm的邊線上間隔設(shè)置有多個穿過均熱板 ⑶的隔縫(5)，隔縫(5)圍繞內(nèi)的區(qū)域為測試區(qū)域，隔縫(5)空隙用保溫材料填塞，五對熱電偶(6)埋設(shè)在均熱板(3)的五個加工好的槽內(nèi)，并加以彌合。
2.如權(quán)利要求1所述的絕熱材料熱面性能試驗裝置，其特征在于所述五對熱電偶(6) 埋設(shè)在均熱板C3)底部的槽內(nèi)，并與計算機信號采集系統(tǒng)連接，采集熱電偶(6)的溫度信號并傳送至計算機控制系統(tǒng)，所述硅炭加熱棒(2)與計算機控制系統(tǒng)連接，由計算機控制系統(tǒng)根據(jù)采集的熱電偶(6)的溫度與均熱板C3)表面溫度預(yù)定值進行比較，確定并調(diào)節(jié)輸出至硅炭加熱棒( 的控制信號，改變硅炭加熱棒( 的加熱功率，使均熱板C3)按設(shè)定的升溫曲線升溫。
3.如權(quán)利要求1或2所述的絕熱材料熱面性能試驗裝置，其特征在于所述隔縫(5)寬度為3mm，每個隔縫(5)寬度相同，隔縫(5)之間間隔相同。
4.如權(quán)利要求1或2所述的絕熱材料熱面性能試驗裝置，其特征在于所述硅炭加熱棒(2)按區(qū)域分組，并分組別對不同組的硅炭加熱棒( 分別控制其加熱功率。
5.如權(quán)利要求4所述的絕熱材料熱面性能試驗裝置，其特征在于所述硅炭加熱棒(2) 采用九根，按照左中右位置分為三組，每組為三根。
6.如權(quán)利要求1或2所述的絕熱材料熱面性能試驗裝置，其特征在于在均熱板(3)下設(shè)置有支撐均熱板(3)的多根支撐桿(7)。
7.如權(quán)利要求1或2所述的絕熱材料熱面性能試驗裝置，其特征在于所述箱體(1)采用耐熱外殼，在外殼內(nèi)填充保溫隔熱的氧化鋁纖維(8)。
8.如權(quán)利要求1或2所述的絕熱材料熱面性能試驗裝置，其特征在于所述五對熱電偶(6)采用鉬-鉬銠熱電偶。
9.如權(quán)利要求8所述的絕熱材料熱面性能試驗裝置，其特征在于所述熱電偶(6)采用鎧裝熱電偶。
10.如權(quán)利要求1或2所述的絕熱材料熱面性能試驗裝置，其特征在于所述均熱板 (3)和均熱板(3)下方的高溫區(qū)內(nèi)的所有構(gòu)件采用相同材料的不銹鋼構(gòu)件。
11.如權(quán)利要求1或2所述的絕熱材料熱面性能試驗裝置，其特征在于在所述箱體 (1)內(nèi)，反射板(4)下設(shè)置有支撐反射板(4)的支撐桿。
12.如權(quán)利要求1或2所述的絕熱材料熱面性能試驗裝置，其特征在于所述均熱板 (3)上試驗部件采用鎳鉻-鎳硅鎧裝熱電偶進行測試。
專利摘要本實用新型涉及一種絕熱材料的性能試驗裝置，屬于絕熱材料檢測領(lǐng)域。一種絕熱材料熱面性能試驗裝置，其特征在于包括耐熱的箱體和設(shè)置在箱體內(nèi)的硅炭加熱棒，在硅炭加熱棒上方設(shè)置有用于放置試驗部件的耐熱的均熱板，所述均熱板將箱體內(nèi)分為上面的受熱區(qū)和下面的加熱室，在硅炭加熱棒下方，箱體的內(nèi)底面設(shè)置有反射板，所述均熱板各邊沿離開邊緣75mm的邊線上間隔設(shè)置有多個穿過均熱板的隔縫，隔縫圍繞內(nèi)的區(qū)域為測試區(qū)域，隔縫空隙用保溫材料填塞，五對熱電偶埋設(shè)在加熱板的槽內(nèi)，并加以彌合。本裝置增加了反射板，且在均熱板上設(shè)置隔縫環(huán)繞測試區(qū)域，使熱流更接近一維傳熱，減少均熱板與箱體相連部分產(chǎn)生的熱損失，加強了均熱板面的均勻性。
文檔編號G01N25/18GK202216924SQ201120298100
公開日2012年5月9日 申請日期2011年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月16日
發(fā)明者張蓓軍, 時志洋, 王寧, 鄧為民, 郁佳胤, 金平 申請人:上海建科檢驗有限公司, 南京流暢電子儀器有限責(zé)任公司