專利名稱：一種絕熱材料熱面性能試驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種絕熱材料的性能試驗(yàn)裝置，尤其涉及絕熱材料的熱面性能試
驗(yàn)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(píng)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(duì)絕熱材料的最高使用溫度的測(cè)量，對(duì)產(chǎn)品的適用性能評(píng)估、作業(yè)設(shè)計(jì)具有重要的指導(dǎo)意義。我國(guó)沒有一個(gè)統(tǒng)一的具體的試驗(yàn)方法適用于所有類型絕熱材料的最高使用溫度的測(cè)試。如何通過合理的方法和設(shè)備評(píng)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(jì)院在上世紀(jì)90年代初就對(duì)絕熱材料的最高使用溫度評(píng)估方法和測(cè)量?jī)x器進(jìn)行了研究，參考了德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)DIN52271和日本標(biāo)準(zhǔn)JIS相關(guān)內(nèi)容。國(guó)家建材標(biāo)準(zhǔn)化研究所李金平在上世紀(jì)90年代末對(duì)當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)現(xiàn)有評(píng)估絕熱材料最高使用溫度評(píng)估技術(shù)進(jìn)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(qiáng)度收縮率確定。當(dāng)時(shí)南京玻璃纖維研究設(shè)計(jì)院就是開展的基于線收縮率方法的測(cè)量?jī)x器。由河南建筑材料研究設(shè)計(jì)院和北新建材(集團(tuán))有限公司制定的國(guó)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(yàn)條件(熱面性能試驗(yàn))下持續(xù)規(guī)定的時(shí)間，觀察試驗(yàn)期間材料的變化和出現(xiàn)的現(xiàn)象，以及測(cè)定試驗(yàn)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(duì)最高使用溫度進(jìn)行評(píng)估，比之前評(píng)估的三種方法更加接近絕熱材料的實(shí)際使用狀況。主要參考了美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)ASTM C411-82和ASTM C447-85 以及國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IS08142-1990附錄A《確定預(yù)制礦物棉管殼最高試驗(yàn)溫度的試驗(yàn)方法》的部分內(nèi)容。但采用這種方法對(duì)熱面加熱是有要求的，因此在該國(guó)標(biāo)中，對(duì)加熱板有一個(gè)要求是在加熱板上進(jìn)行熱面性能測(cè)試時(shí)，加熱板的任何一點(diǎn)測(cè)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(yàn)面積是900mm*450mm，如此大的面積，在測(cè)試溫度最高達(dá)到900°C甚至以上時(shí)，要求板上的溫差如此小，因此當(dāng)時(shí)雖然制定了以熱面性能試驗(yàn)對(duì)最高試驗(yàn)溫度進(jìn)行評(píng)估的方法，而且該方法更接近實(shí)際使用情況，屬于較好的評(píng)估方法，但受限于技術(shù)問題無(wú)法解決，當(dāng)時(shí)并未開發(fā)出相應(yīng)的測(cè)量?jī)x器。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)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(yàn)裝置，解決根據(jù)熱面性能試驗(yàn)進(jìn)行絕熱材料最高使用溫度進(jìn)行評(píng)估的具體試驗(yàn)裝置缺乏問題及試驗(yàn)裝置中為更好進(jìn)行最高使用溫度的評(píng)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(yàn)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(yàn)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(gè)穿過均熱板的隔縫，隔縫圍繞內(nèi)的區(qū)域?yàn)闇y(cè)試區(qū)域，隔縫空隙用保溫材料填塞，五對(duì)熱電偶埋設(shè)在均熱板的五個(gè)加工好的槽內(nèi)，并加以彌合。進(jìn)一步，所述五對(duì)熱電偶埋設(shè)在加熱板底部的槽內(nèi)，并與計(jì)算機(jī)信號(hào)采集系統(tǒng)連接，采集熱電偶的溫度信號(hào)并傳送至計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，所述硅炭加熱棒與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)連接，由計(jì)算機(jī)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(jìn)行比較，確定并調(diào)節(jié)輸出至硅炭加熱棒的控制信號(hào)，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(jìn)一步，所述隔縫寬度為3mm，每個(gè)隔縫寬度相同，隔縫之間間隔相同。進(jìn)一步，所述硅炭加熱棒按區(qū)域分組，并分組別對(duì)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(jìn)一步，在均熱板下設(shè)置有支撐加熱板的多根支撐桿。進(jìn)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(jìn)一步，所述五對(duì)熱電偶采用鉬-鉬銠熱電偶。所述熱電偶采用鎧裝熱電偶。進(jìn)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(jìn)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(jìn)一步，所述均熱板上試驗(yàn)部件采用鎳鉻-鎳硅鎧裝熱電偶進(jìn)行測(cè)試。有益效果本實(shí)用新型的絕熱材料熱面性能試驗(yàn)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(cè)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(shí)可以減少均熱板與箱體相連部分產(chǎn)生的熱損失，加強(qiáng)了均熱板面的均勻性。

圖1為本實(shí)用新型裝置示意圖；圖2為本實(shí)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(shí)用新型裝置連接安裝有計(jì)算機(jī)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(shí)施方式
[0026]下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。本發(fā)明裝置參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T17430-1998《絕熱材料最高使用溫度的評(píng)估方法》 研制而成，適用于評(píng)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(cè)定試驗(yàn)部件在高溫加熱(熱面)時(shí)內(nèi)部的溫度變化趨勢(shì)，并為其他相關(guān)設(shè)備測(cè)定試驗(yàn)部件經(jīng)高溫處理后的收縮率、抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)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(yàn)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(yàn)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(gè)穿過均熱板3的隔縫5，所述隔縫5寬度為3mm，每個(gè)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?yàn)闇y(cè)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(duì)試驗(yàn)部件的直接輻射，五對(duì)熱電偶6埋設(shè)在均熱板3五個(gè)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(duì)不同組的硅炭加熱棒2分別控制其加熱功率。以檢測(cè)到的五對(duì)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(duì)試驗(yàn)部件進(jìn)行測(cè)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(duì)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(guó)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(shí)間大大減少，又減少了耗能。所述五對(duì)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(yàn)部件采用十一對(duì)鎳鉻-鎳硅鎧裝熱電偶進(jìn)行測(cè)試(其中一對(duì)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?yàn)樗袠?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(shí)施方案中，因?yàn)榉瓷浒?、隔縫5的應(yīng)用，加之對(duì)箱體1和內(nèi)部構(gòu)件的改造，已經(jīng)能夠達(dá)到國(guó)標(biāo)和美標(biāo)中的要求，但是能夠達(dá)到的溫差范圍仍然在國(guó)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(jìn)一步縮小溫差范圍，能夠使該種評(píng)估方法測(cè)試結(jié)果更準(zhǔn)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(jì)算機(jī)信號(hào)采集系統(tǒng)連接，采集熱電偶6的溫度信號(hào)并傳送至計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，所述硅炭加熱棒2與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)連接，由計(jì)算機(jī)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(jìn)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(hào)，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(jì)由可控硅供給，當(dāng)確定并調(diào)節(jié)加熱功率控制信號(hào)時(shí)，將控制信號(hào)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(zhǔn)校正，記錄符合測(cè)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(guó)標(biāo)中要求，但是通過與均熱板3表面溫度對(duì)比的 PID控制方法，能使均熱板3的溫度均勻性更好。經(jīng)實(shí)踐測(cè)試，均熱板3的溫差可以達(dá)到4°C 以內(nèi)，比上述現(xiàn)行的國(guó)標(biāo)要求和ASTM的要求均實(shí)現(xiàn)大幅度的提升。裝置下面可以裝上帶鎖滑輪，便于移動(dòng)和固定。均熱板3上的隔縫5可以設(shè)置為相同長(zhǎng)度(IOmm)，共設(shè)置32個(gè)。
權(quán)利要求1.一種絕熱材料熱面性能試驗(yàn)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(yàn)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(gè)穿過均熱板 ⑶的隔縫(5)，隔縫(5)圍繞內(nèi)的區(qū)域?yàn)闇y(cè)試區(qū)域，隔縫(5)空隙用保溫材料填塞，五對(duì)熱電偶(6)埋設(shè)在均熱板(3)的五個(gè)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(yàn)裝置，其特征在于所述五對(duì)熱電偶(6) 埋設(shè)在均熱板C3)底部的槽內(nèi)，并與計(jì)算機(jī)信號(hào)采集系統(tǒng)連接，采集熱電偶(6)的溫度信號(hào)并傳送至計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，所述硅炭加熱棒(2)與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)連接，由計(jì)算機(jī)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(jìn)行比較，確定并調(diào)節(jié)輸出至硅炭加熱棒( 的控制信號(hào)，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(yàn)裝置，其特征在于所述隔縫(5)寬度為3mm，每個(gè)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(yàn)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(duì)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(yàn)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(yàn)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(yàn)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(yàn)裝置，其特征在于所述五對(duì)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(yàn)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(yàn)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(yàn)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(yàn)裝置，其特征在于所述均熱板 (3)上試驗(yàn)部件采用鎳鉻-鎳硅鎧裝熱電偶進(jìn)行測(cè)試。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種絕熱材料的性能試驗(yàn)裝置，屬于絕熱材料檢測(cè)領(lǐng)域。一種絕熱材料熱面性能試驗(yàn)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(yàn)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(gè)穿過均熱板的隔縫，隔縫圍繞內(nèi)的區(qū)域?yàn)闇y(cè)試區(qū)域，隔縫空隙用保溫材料填塞，五對(duì)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(cè)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(qiáng)了均熱板面的均勻性。
文檔編號(hào)G01N25/18GK202216924SQ201120298100
公開日2012年5月9日 申請(qǐng)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(shí)志洋, 王寧, 鄧為民, 郁佳胤, 金平 申請(qǐng)人:上海建科檢驗(yàn)有限公司, 南京流暢電子儀器有限責(zé)任公司