高温热线导热仪(水流量平板导热系数测定仪)技术方案(完整版)

一、简介

本赛特瑞生产的水流量平板导热系数测定仪采用“瞬态热线法+水流量平板补偿”双模式一体化设计,既可用经典热线法快速测定 0.03～12 W/(m·K) 的中低导热系数,又可在 200～1250 ℃ 范围内通过水流量平板法(参照 YB/T 4130-2005)对耐火材料、陶瓷纤维等高温试样进行稳态高精度测试。整机集“加热-冷却-计量-控温-数据采集”于一体,是科研质检、耐火行业及节能材料开发的常用设备。

平板导热系数测定仪设备主要由高温加热炉、微机测控系统、冷却循环水系统、量热器系统及恒压水系统等部分构成。

平板导热系数测定仪满足YB/T4130测试标准,根据傅立叶一维平板稳定导热过程的基本原理,测定稳态时一维热流通过试样热面至冷面后被量热器中的水带走的热量。该热量Q与热导率λ成正比,与试样热面温差△T成反比。本仪器通过测定Q、△T求得热导率λ。

水流量平板导热系数测定仪主要用于测定200～1300℃、导热系数为 0.01～3.0 W/(m·K)的耐火纤维、绝热板、隔热砖等保温材料及多种不定形耐火材料的导热系数。

二、遵循标准

热线法模式

GB/T 11205-2020《松散和粒状材料热导系数的测定 热线法》

ISO 22007-2:2021 Plastics — Determination of thermal conductivity and thermal diffusivity — Part 2: Transient hot-wire method

ASTM C1113-20 Standard Test Method for Thermal Conductivity of Refractories by Hot Wire

水流量平板模式

YB/T 4130-2005《耐火材料 导热系数试验方法(水流量平板法)》

GB/T 17911-2006《耐火材料 陶瓷纤维制品试验方法》

通用安全/计量

GB 4793.1-2007 测量、控制和实验室用电气设备安全要求

JJF(浙)1175-2021(热流计法仪器校准规范)用于周期校准

GB/T 18268.1-2018 EMC 抗扰度要求

三、用途

耐火材料:镁碳砖、高铝砖、氧化铝纤维板 200～1250 ℃ 导热系数测定

节能建材:气凝胶复合板、VIP 板、聚氨酯泡沫 常温～200 ℃ 快速筛查

工业质检:陶瓷纤维毡、玻璃棉、纳米毡生产线在线抽检

科研高校：各向异性样品、填充气体压力相关性研究

四、测量原理

1. 热线法（瞬态）
   将 Ø0.15 mm Pt-Ir 热线夹于两块样品之间，施加阶跃电流 P，记录热线温升 ΔT(t)。对无限介质线热源方程求导：
   λ = P/(4π·dT/dlnt)
   60 s 内完成计算，自动给出 λ、α 估算值。
2. 水流量平板法（稳态）
   中央主热板两侧对称布置试样，外围护环加热抑制侧向热损。主热板功率 Q 被冷却水全部带走，当进出水温差 Δθ 与流量 m 稳定后：
   λ = Q·d/(2A·ΔT) = m·c·Δθ·d/(2A·ΔT)
   

   控温精度 ±1 ℃，结果可直接溯源至比热与质量流量国家标准。

五、主要技术参数

热线模式

测量范围:0.03～12 W/(m·K)

重复性:≤±3 %(标准板)

准确度:≤±5 %

单次测试时间:60 s

最小样品:100 × 50 × 20 mm

水流量平板模式

温度范围:室温 200～1250 ℃(可分段订货)

控温精度:±1 ℃

导热范围:0.03～2.0 W/(m·K)

试样尺寸:230 × 230 × (40-100) mm(1-4 块)

冷却水流量:主板 2.5-25 L h-1;护板 2.5-25 L h-1;总供水 10-100 L h-1

炉体均温区:±2 ℃(试样区域)

通用参数

电源:380 V ±10 %,50 Hz,峰值功率 4 kW

外形:780 × 780 × 1360 mm(可拆分)

通信:RS-232C ×2,USB ×2,支持 Excel 连续记录

使用环境:5～35 ℃,<85 %RH,无凝露

水流量平板导热系数测定仪型号规格主要技术参数

六、可增选配置

1200 ℃ 级 SiC 发热体 + 高纯刚玉均温板

三通道热线探头盒 PD-11N,实现 3 个样品并行瞬态测试

薄膜试样压紧套件(QTM-710 型)20-500 μm

自动循环冷却机组(带恒温水箱,免外接自来水)

质量流量计(0.2 %级)替代浮子流量计,提高稳态法不确定度

计算机闭环气体氛围模块(Air / N2 / Ar,0-1 MPa)

七、结构特点

导热系数测试平板导热仪由控制系统、加热系统、恒压水装置三部分组成:

1、加热炉用4支硅碳棒作为加热元件,三支S型单铂铑热电偶作为测温元件,以及测温信号线的连接;

2、控制柜用于控制加热炉温度,测量试样冷热面温度及中心量热器水温升高的毫伏值;

3、恒压水箱用于供给量热器一个恒定压力的水源, 以及保护量热器不被烧坏;

4、设备炉壳采用40方管焊接主框架;质优碳钢板钣金制作装饰板;表面静电喷塑处理;结构优美耐用;

5、炉膛采用陶瓷多晶纤维加工制作而成,环保节能。

模块描述

主机框架

– 双层不锈钢壳体,夹层填充陶瓷纤维,表面温升 <45 ℃

– 上盖电动液压升降,行程 300 mm,带自锁防坠落

加热/均温模块

– 热线法:Pt-Ir 热线 + 云母绝缘框架,可快速装夹

– 平板法:主热板 ?200 mm,Ni-Cr 丝内嵌,均温铝板 8 mm;护环加热独立 PID,抑制侧向热损

水冷计量系统

– 并联三路玻璃转子流量计(可视),可选质量流量计

– 进出水双 Pt100,差分测温,系统不确定度 ≤0.05 ℃

温控与采集

– PLC + 温度扩展模块,32 位 PID 自整定

– 24-bit ADC,采样率 10 Hz;热线模式自动切换 100 Hz 高速挡

软件

– 中文界面,

– 实时曲线、自动计算 λ、α、R 值,导出 PDF/Excel

– 远程诊断端口,支持 VPN 级维护

安全

– 加热区超温断电,固态继电器无触点,故障率 <0.2 %

– 漏电保护、缺相保护、冷却水欠流报警联锁

八、标准配置清单(单台)

主机(含炉体、热线夹具) 1 套

直径0.15 mm Pt-Ir 热线 5 根(备用 2)

230 × 230 × 40 mm 标准刚玉参比板 2 块(λ=0.33 W/m·K,附带证书)

230 × 230 × 80 mm 高铝隔热砖 2 块(空白样)

玻璃转子流量计 3 套(已安装)

工具包:内六角、万用表、热线张紧器、耐高温手套

中文操作手册、出厂校准报告、合格证

九、易损件与寿命

热线(Pt-Ir) 500 次或 12 个月

云母绝缘片 1000 h

固态继电器 5 年

硅橡胶密封圈 1 年

冷却水过滤器滤芯 6 个月

十、售后质保

自验收合格之日起 12 个月内免费保修(热线、密封圈等易损件除外)

终身技术支持,软件终身免费升级

故障响应:4 h 内电话/远程诊断,48 h 内到场(中国大陆)

第 1 次现场安装调试、培训免费;第二年起校准服务按次计费

十一、包装与运输

小件(热线夹具、标准板、工具包)

– 真空 PE 袋 + 防震泡沫 + 胶合板箱,毛重 ≤20 kg

主机/炉体

– 可拆成 3 段,拉伸膜 + 防震角 + 简易胶合板框,叉车孔预留

– 毛重 ≈220 kg,长宽高 0.9 × 0.9 × 1.5 m

运输标识

“向上”“怕雨”“重心”按 GB/T 191-2008 粘贴,国内默认汽运,出口熏蒸木箱

十二、使用注意事项(含加热元件)

热线为贵金属细丝,装夹时严禁折弯、拉扯;测试完毕须等冷却至 <50 ℃ 再卸样

水流量平板模式升温速率 ≤5 ℃ min?1,禁止超温 1250 ℃,以防 Ni-Cr 丝下垂

冷却水须洁净(颗粒 ≤100 μm),硬度 <120 mg L?1,否则定期结垢清洗

炉体上盖升降时手勿伸入行程,防挤压

更换加热元件前必须总电源断电并悬挂警示牌,确认无残余水压

长期不用时,排净冷却水,热线取下单独存放

十三、标准操作规程(SOP 级,热线法示例)

步骤 1 开机检查

① 确认冷却水、电源、接地线连接正常

② 打开软件 → 系统自检 → 若 Pt100 开路/短路,排除后重启

步骤 2 样品制备

① 将两块样品磨平,厚度差 ≤0.2 mm,长宽 ≥100 × 50 mm

② 对合后缝隙 ≤0.1 mm,必要时涂导热膏(≤0.05 mm)

步骤 3 热线安装

① 戴无尘手套,取新热线置于 V 型槽,两端夹紧张力 2-3 N

② 合上样品,使热线位于中心,锁紧夹具

步骤 4 参数输入

① 输入样品尺寸、密度、预估 λ

② 设置加热功率 P(自动推荐 1-3 W),采集时长 60 s

步骤 5 启动测试

① 点击“开始”,仪器先采集 10 s 基线 → 自动通电 → 实时绘制 ΔT-lnt 曲线

② 完成后蜂鸣提示,自动计算 λ、α,结果保存至数据库

步骤 6 关机与保养

① 升起夹具自然冷却至 <50 ℃

② 拆下热线,用酒精棉轻擦,绕线轮保存

③ 关闭冷却水阀,退出软件,关主电闸

导热系数测试仪

导热系数测定仪

测定导热系数设备