防護熱平板法導熱系數測定儀的試驗操作步驟

防護熱平板法導熱系數測定儀的試驗操作需嚴格遵循穩態熱流測量原理及相關標準（如 GB/T 10294、ISO 8302），確保熱流場穩定、數據準確。以下是詳細的試驗操作步驟：

一、試驗前準備

1、試樣準備與處理

1.1尺寸要求：根據儀器夾具規格裁剪試樣，通常要求試樣為平整片狀，面積不小于主熱板Y效面積（一般≥100 cm2），厚度需均勻（誤差≤±2%），且厚度應覆蓋儀器測量范圍（如 5~50 mm，具體依儀器型號而定）。1.2表面處理：用砂紙或刀具修整試樣表面，Q除毛刺、油污或雜質，確保表面平整光滑（粗糙度≤10 μm），減少接觸熱阻。1.3狀態調節：將試樣置于標準環境（如 23±2℃、相對濕度 50±5%）中至少 24 h，直至溫度穩定，避免試樣內部溫度梯度干擾測試。1.4尺寸測量：用精度≥0.01 mm 的游標卡尺或千分尺，在試樣不同位置（至少 3 點）測量厚度和面積，取平均值作為計算參數（面積以主熱板Y效接觸面積為準，若試樣面積大于熱板，按熱板面積計算）。

2、儀器檢查與預熱

2.1硬件檢查：檢查儀器電源、電纜連接是否正常；確認冷板冷卻系統（如循環水、半導體制冷）工作正常，冷卻介質流量 / 溫度符合要求；清潔主熱板、防護熱板及冷板表面，避免殘留雜質影響熱接觸。2.2軟件與參數初始化：打開儀器主機和控制軟件，檢查溫度傳感器（Pt100）、功率計等模塊是否校準（建議定期溯源，校準周期≤1 年）；初始化軟件參數，確保顯示、數據采集功能正常。2.3儀器預熱：開機后先對熱板系統預熱 30~60 min，使熱板、冷板溫度趨于穩定，減少初始溫度波動對測試的影響。

二、試樣安裝

1、放置試樣：將處理好的試樣小心置于冷板Z央，確保試樣與冷板W全貼合，無偏移（邊緣與熱板邊緣對齊偏差≤2 mm）；若測試多層材料或組合試樣，需保證層間緊密接觸，無空氣間隙。

2、調節夾持壓力：通過機械旋鈕或氣動裝置緩慢施加夾持壓力（壓力范圍通常為 0.02~0.1 MPa，具體依材料硬度而定：軟質材料如保溫棉取低壓力，硬質材料如陶瓷取高壓力），確保試樣與熱板、冷板緊密接觸，但避免試樣過度壓縮變形（厚度壓縮量≤5%）。

3、確認防護結構：檢查防護熱板與主熱板的相對位置，確保兩者等溫區對齊，防護熱板溫度控制系統正常（可通過軟件監控防護熱板與主熱板溫差≤0.5℃），X除主熱板側向熱損失。

三、測試參數設置

在控制軟件中輸入或設置以下關鍵參數：

1、試樣信息：輸入試樣名稱、編號、測量環境溫度、試樣厚度平均值、接觸面積（主熱板Y效面積）等基礎信息。

2、溫度參數：

2.1設定熱側目標溫度（主熱板溫度，Th）和冷側目標溫度（冷板溫度，Tc），根據材料導熱系數范圍選擇合適溫差（ΔT=Th?Tc）：低導熱材料（如保溫材料）溫差宜為 10~50℃，高導熱材料（如金屬）溫差可適當降低（5~20℃），確保熱流穩定且功率測量J準。2.2設定溫度平衡閾值（如熱板、冷板溫度波動≤±0.1℃/h），作為穩態判斷依據。

3、穩態判斷條件：設置穩態持續時間（如 30 min 內溫度波動≤0.05℃，功率波動≤0.5%），確保熱流達到穩定一維狀態。

四、啟動測試與穩態監控

1、啟動測試：點擊軟件 “開始測試" 按鈕，儀器自動調節熱板加熱功率和冷板溫度，逐步逼近目標溫度。

2、實時監控：通過軟件實時觀察主熱板溫度、冷板溫度、防護熱板溫度及加熱功率曲線，記錄溫度上升 / 穩定過程：2.1初始階段：熱板溫度快速升至目標值，功率波動較大，需等待溫度梯度建立。2.2趨近穩態階段：溫度曲線趨于平緩，功率波動減小，此時需重點監控溫差（ΔT）是否穩定。

3、穩態確認：當滿足以下條件時，判定達到穩態：

3.1主熱板溫度Th和冷板溫度Tc波動均≤±0.05℃（持續 30 min 以上）。3.2主熱板加熱功率Q波動≤±0.5%（持續 30 min 以上）。3.3防護熱板與主熱板溫差≤0.2℃，確保無側向熱損失。

五、數據采集與記錄

1、達到穩態后，軟件自動采集并記錄以下數據：

1.1主熱板穩定溫度Th（℃）、冷板穩定溫度Tc（℃），計算溫差ΔT=Th?Tc。1.2主熱板穩定加熱功率Q（W）（扣除熱板自身熱損失后，部分儀器可自動修正）；1.3試樣厚度d（m）、接觸面積A（m2）。

2、手動記錄或通過軟件導出數據，建議連續采集 3 組穩態數據（間隔 10 min），取平均值用于計算，減少隨機誤差。

六、試驗結束與設備清理

1、停止測試：點擊軟件 “停止測試" 按鈕，儀器自動停止加熱，關閉熱板電源，保持冷卻系統運行至熱板溫度降至室溫（≤50℃）。

2、取出試樣：待溫度降至A全范圍后，緩慢釋放夾持壓力，小心取出試樣，避免試樣或儀器表面劃傷。

3、設備清理：用軟布清潔熱板、冷板及夾具表面，Q除殘留試樣碎屑；關閉冷卻系統、儀器主機及控制軟件，斷開電源。

4、試樣后處理：記錄試樣測試后的狀態（如是否變形、分層），若需重復測試，需重新進行狀態調節。

七、數據處理與報告生成

1、導熱系數計算：根據公式計算導熱系數λ：

式中：Q為穩態加熱功率（W），d為試樣厚度（m），A為熱接觸面積（m2），ΔT為溫差（K，與℃數值相同）。

2、結果修正：若儀器未自動修正熱損失，需根據校準數據扣除主熱板側向熱損失、接觸熱阻等附加誤差（G端儀器通常內置修正算法）。

3、報告生成：整理測試數據，包括試樣信息、測試條件（溫度、壓力）、穩態參數、計算結果等，按標準格式生成報告，注明測試標準（如 GB/T 10294）及儀器型號。

八、注意事項

1、測試過程中避免觸碰熱板（高溫危險），保持實驗室環境溫度穩定（波動≤±1℃），減少環境干擾。

2、對于高含水率材料，需先烘干或在測試中控制濕度，避免水分蒸發影響熱流穩定性。

3、若試樣厚度過薄（<5 mm），需使用輔助墊片（如薄銅片）減少接觸熱阻，或選擇小溫差測試模式。

九、總結

通過以上步驟，可確保防護熱平板法測試的準確性和重復性，為材料導熱性能評估提供可靠數據。要想了解更詳細的試驗操作步驟，可隨時聯系河北天棋星子檢測設備有限公司工作人員。