本標(biāo)準(zhǔn)等效采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)草案ISO/DIS 8990《絕熱－穩(wěn)態(tài)傳熱性質(zhì)的測(cè)定－標(biāo) 定和防護(hù)熱箱法》。     許多建筑構(gòu)件中的熱傳遞是導(dǎo)熱、對(duì)流和輻射三種方式的復(fù)合過(guò)程。本標(biāo)準(zhǔn)所描 述的方法只測(cè)量在給定的溫差情況下，從試件一側(cè)傳向另一側(cè)的總傳熱量而不單獨(dú)考 慮某一種傳熱方式。然而熱傳遞性質(zhì)經(jīng)常與試件本身、試件尺寸、傳熱方向、溫度、 溫差、空氣速度和相對(duì)濕度有關(guān)。因此，測(cè)試條件應(yīng)盡量與預(yù)定的使用條件一致。 １  主題內(nèi)容與適用范圍     本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了實(shí)驗(yàn)室測(cè)定板狀建筑構(gòu)件和工業(yè)用類似構(gòu)件穩(wěn)態(tài)熱傳遞性質(zhì)（傳熱 系數(shù)或比熱阻）的測(cè)量過(guò)程、裝置要求和必需報(bào)告的數(shù)據(jù)。     本標(biāo)準(zhǔn)適用于垂直試件（如墻）和水平試件（如屋面板和樓板），不適用于特殊 的構(gòu)件（如窗）。     本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了兩種可供選擇的方法：標(biāo)定熱箱法和防護(hù)熱箱法。     本標(biāo)準(zhǔn)不考慮濕遷移、水氣的重新分布和相變對(duì)熱流測(cè)量的影響以及熱傳遞與通 過(guò)試件的空氣傳質(zhì)復(fù)合作用，但測(cè)定時(shí)，應(yīng)考慮濕遷移對(duì)測(cè)試精度產(chǎn)生的影響。 ２  引用標(biāo)準(zhǔn)     GB 4132   絕熱材料名詞術(shù)語(yǔ)     GB 10294  絕熱材料穩(wěn)態(tài)阻及有關(guān)特性的測(cè)定  防護(hù)熱板法     GB 10295  絕熱材料穩(wěn)態(tài)阻及有關(guān)特性的測(cè)定  熱流計(jì)法 ３  術(shù)語(yǔ)、定義、符號(hào)和單位 ３．１  術(shù)語(yǔ)和定義     除下述規(guī)定的術(shù)語(yǔ)外，本標(biāo)準(zhǔn)所用術(shù)語(yǔ)按GB 4132規(guī)定。 ３．１．１  環(huán)境溫度Ｔn     空氣溫度和輻射溫度的加權(quán)值，用于確定試件表面的熱流量，見附表A． ３．１．２  表面換熱系數(shù)h     穩(wěn)定狀態(tài)下，構(gòu)件表面與周圍環(huán)境之間的熱流密度和溫度差的比值。 ３．１．３  傳熱系數(shù)Ｕ     通過(guò)構(gòu)件的熱流密度除以兩側(cè)環(huán)境溫度之差。 ３．１．４  總比熱阻Ｒo     傳熱系數(shù)的倒數(shù)。 ３．２  符號(hào)和單位     本標(biāo)準(zhǔn)所用符號(hào)及其單位見表１。                                        表 1 ───────┬───────────────────────┬─────────    符    號(hào)   │                 名         稱                │     單   位 ───────┼───────────────────────┼─────────      ?u      │                 總比熱阻                     │     m[2]·K/W ───────┼───────────────────────┼─────────     ?        │                  比熱阻                      │     m[2]·K/W ───────┼───────────────────────┼─────────     ?        │                 傳熱系數(shù)                     │     W/m[2]·K ───────┼───────────────────────┼─────────     ?        │               表面換熱系數(shù)                   │     W/m[2]·K ───────┼───────────────────────┼─────────     ?λ      │                  熱導(dǎo)率                      │     W/m[2]·K ───────┼───────────────────────┼─────────     ?        │                  熱流量                      │        W ───────┼───────────────────────┼─────────     ?p       │           加熱或冷卻的總輸入功率             │        W ───────┼───────────────────────┼─────────     ?1       │          通過(guò)試件計(jì)量面積的熱流量            │        W ───────┼───────────────────────┼─────────     ?2       │     計(jì)量箱周邊區(qū)域平行試件的不平衡熱流量     │        W ───────┼───────────────────────┼─────────     ?3       │            通過(guò)計(jì)量箱壁的熱流量              │        W ───────┼───────────────────────┼─────────     ?4       │           繞過(guò)試件側(cè)面的迂回?zé)釗p             │        W ───────┼───────────────────────┼─────────     ?5       │        在試件邊界處平行試件的周邊熱損        │        W ───────┼───────────────────────┼─────────     ?        │             垂直于熱流的計(jì)量面積             │       m[2]  ───────┼───────────────────────┼─────────     ?        │                   熱流密度                   │       W/m[2] ───────┼───────────────────────┼─────────     ?        │                   試件厚度                   │        m ───────┼───────────────────────┼─────────     ?a       │                   空氣溫度                   │        K ───────┼───────────────────────┼─────────     ?r       │                 平均輻射溫度                 │        K ───────┼───────────────────────┼─────────     ?n       │                   環(huán)境溫度                   │        K ───────┼───────────────────────┼─────────     ?s       │                   表面溫度                   │        K ───────┴───────────────────────┴─────────  ３．３  腳標(biāo)符號(hào)     本標(biāo)準(zhǔn)所用的腳標(biāo)符號(hào)及含義見表２。                                         表 2       ───────┬─────────────────────────────────    符    號(hào)   │                             意              義              ───────┼─────────────────────────────────      i        │                             內(nèi)部的,通常為熱側(cè) ───────┼─────────────────────────────────      e        │                             外部的,通常為冷側(cè)                ───────┼─────────────────────────────────      s        │                                  表面的                   ───────┼─────────────────────────────────      n        │                                  環(huán)境的                      ───────┼─────────────────────────────────      c        │                                  對(duì)流的 ───────┼─────────────────────────────────      r        │                                  輻射的                   ───────┴─────────────────────────────────  ４  原理 ４．１  概述     本標(biāo)準(zhǔn)基于一維穩(wěn)態(tài)傳熱原理，在試件兩側(cè)的箱體（冷箱和熱箱）內(nèi)，分別建立 所需的溫度、風(fēng)速和輻射條件，達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后，測(cè)量空氣溫度、試件和箱體內(nèi)壁的 表面溫度及輸入到計(jì)量箱的功率，就可計(jì)算出試件的熱傳遞性質(zhì)。     試件表面的熱交換包括對(duì)流和輻射。對(duì)流和輻射的傳熱作用綜合在“環(huán)境溫度” 的概念中，見附錄A。     對(duì)于低比熱阻試件來(lái)說(shuō)，表面換熱系數(shù)是傳熱系數(shù)的一個(gè)重要部分，因此正確確 定環(huán)境溫度尤為重要。對(duì)高比熱阻試件，如果試件任何一邊空氣溫度和輻射溫度的不 同不影響準(zhǔn)確度，那么可以只記錄空氣溫度。 4．2  防護(hù)熱箱法     防護(hù)熱箱法中，計(jì)量箱置于防護(hù)箱內(nèi)（見圖1）?？刂品雷o(hù)箱的環(huán)境溫度，使試件     內(nèi)不平衡熱流量Q2和流過(guò)計(jì)量箱壁的熱流量Q2減至最小。 4．3  標(biāo)定熱箱法     標(biāo)定熱箱法的裝置（見圖2）置于一個(gè)溫度受到控制的空間內(nèi)，該空間的溫度可與 計(jì)量箱內(nèi)部的溫度不同。采用高比熱阻的箱壁使得流過(guò)箱壁的熱流量Q3盡量小。輸入 的總功率Qp，應(yīng)根據(jù)箱壁熱流量Q3和側(cè)面迂回?zé)釗pQ4進(jìn)行修正。流過(guò)箱壁的熱流量Q3 和側(cè)面迂回?zé)釗pQ4應(yīng)該用已知比熱阻的試件進(jìn)行標(biāo)定（參見附錄C），標(biāo)定試件的厚度、 比熱阻范圍應(yīng)同被測(cè)試件的范圍相同，其溫度范圍亦應(yīng)與被測(cè)試件試驗(yàn)的溫度范圍相同。 5  裝置     由于被測(cè)構(gòu)件種類和測(cè)試條件是多種多樣的，因此，本章不指定一個(gè)設(shè)奮的特殊設(shè) 計(jì)或尺寸，只給出必須遵循的要求以及必須考慮的內(nèi)容。     圖１及圖2表示被測(cè)試件的典型布置型式及裝置的主要組成部分；圖3及圖4表示另外 一些可供選擇的布置型式。 5．1  計(jì)量箱     計(jì)量面積必須足夠大，使試驗(yàn)面積具有代表性。對(duì)于有模數(shù)的構(gòu)件，計(jì)量箱尺寸應(yīng) 1地為模數(shù)的整倍數(shù)。     計(jì)量面積的尺寸取決于試件的最大厚度，參照GB 10294規(guī)定的原則確定試件大小同 厚度的比例關(guān)系。     計(jì)量箱壁應(yīng)該是熱均勻體，以保證箱壁內(nèi)表面溫度均勻，便于用熱電堆或其他熱流 傳感器測(cè)量流過(guò)箱壁的熱流量Q3。Q3的不確定性引起Q1的誤差不應(yīng)大于±0.5％。     箱壁應(yīng)是氣密性的絕熱體?？梢杂门菽芰匣蛘哂弥虚g為泡沫塑料并有適當(dāng)面層的 夾心板做成。箱壁的表面輻射率應(yīng)大于0．8。     防護(hù)熱箱裝置中的計(jì)量箱的鼻錐應(yīng)緊貼試件表面以形成一個(gè)氣密性的連接。鼻錐密 封墊的寬度不應(yīng)超過(guò)汁量寬度的2％，最大不超過(guò)20mm。     供熱及空氣循環(huán)裝置應(yīng)保證試件表面有均勻的空氣溫度分布，沿著氣流方向的空氣 溫度梯度不得超過(guò)2K／m。平行于試件表面氣流的橫向溫度差不應(yīng)超過(guò)熱、冷側(cè)空氣溫 差的2％。     通常采用電阻加熱器作為熱源。熱源應(yīng)用絕熱反射罩屏蔽使得輻射到計(jì)量箱壁和試 件上的輻射熱量減至最小。     采用強(qiáng)迫對(duì)流時(shí)，建議在計(jì)量箱中設(shè)置平行于試件表面的導(dǎo)流屏。導(dǎo)流屏應(yīng)與計(jì)量 箱內(nèi)面同寬，而上下端有空隙以便空氣循環(huán)。導(dǎo)流屏在垂直其表面方向上可以移動(dòng)，以 調(diào)節(jié)平行于試件表面的空氣速度。導(dǎo)流屏表面的輻射率亦應(yīng)大于0.8。     在垂直位置測(cè)量時(shí)，自然對(duì)流所形成的循環(huán)應(yīng)能達(dá)到所需的溫度均勻性和表面換熱 系數(shù)。當(dāng)空氣為自然對(duì)流時(shí)，試件同導(dǎo)流屏之間的距離應(yīng)遠(yuǎn)大于邊界層的厚度，或者不 用導(dǎo)流屏。當(dāng)自然對(duì)流循環(huán)不能滿足所要求的條件時(shí)，應(yīng)安裝風(fēng)扇。風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)安裝在 計(jì)量箱中時(shí)，必須測(cè)量電動(dòng)機(jī)消耗的功率并加到加熱器消耗的功率上。如果只有風(fēng)葉在 計(jì)量箱內(nèi)，應(yīng)準(zhǔn)確測(cè)量軸功率并加到加熱器消耗的功率上，使得試件熱流量測(cè)量誤差小 于±0．5％，建議氣流方向與自然對(duì)流方向相同，計(jì)量箱的深度在滿足邊界層厚度和容 納設(shè)備的前提下應(yīng)盡量小。 5．2  防護(hù)箱     防護(hù)箱的作用是在計(jì)量箱周圍建立適當(dāng)?shù)目諝鉁囟群捅砻鎿Q熱系數(shù)，使流過(guò)計(jì)量箱 壁的熱流量Q3及試件不平衡熱流量Q2減到最小。     防護(hù)面積大小及邊界絕熱應(yīng)滿足：當(dāng)測(cè)試最大預(yù)期比熱阻和厚度的均質(zhì)試件時(shí)，由 周邊熱損Q5引起的熱流量Q1的誤差應(yīng)小于±0．5％。     防護(hù)箱內(nèi)壁的輻射率，加熱器屏蔽等要求與計(jì)量箱相同。     防護(hù)箱內(nèi)環(huán)境的不均勻性引起不平衡誤差應(yīng)小于±0．5％。為避免防護(hù)箱中的空氣 停滯不動(dòng)，通常需要安裝循環(huán)風(fēng)扇。 5．3  試件框架     試件框架的作用主要是支承試件。標(biāo)定熱箱裝置中試件框架是側(cè)面迂回?zé)釗p的通路， 因此是一個(gè)重要的部件，朝向試件的面應(yīng)由低導(dǎo)熱系數(shù)的材料做成。     典型的防護(hù)熱箱裝置中，不用試件框架，用邊界絕熱的方式將Q5減到最小。如果使  用試件框架，應(yīng)按5．2條的要求，使Q5減到最小。 5．4  冷箱     標(biāo)定熱箱裝置中，冷箱的大小取決于計(jì)量箱的大小；防護(hù)熱箱裝置中，冷箱的大小 取決于防護(hù)箱的大小。可采用如圖1到圖4所示的布置。     箱壁應(yīng)絕熱良好并防止結(jié)露，箱壁內(nèi)表面的輻射率、加熱器的熱輻射屏蔽及溫度均 勻件的要求與計(jì)量箱相同。     制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)器出口處可設(shè)置電阻加熱器，以1調(diào)節(jié)冷箱溫度。為使箱內(nèi)空氣 溫度均勻分布，可設(shè)置導(dǎo)流屏。建議氣流方向與自然對(duì)流方向相同。電機(jī)、風(fēng)扇和蒸發(fā) 器應(yīng)進(jìn)行輻射屏蔽。空氣速度應(yīng)可以調(diào)節(jié)，測(cè)量建筑構(gòu)件時(shí)。風(fēng)速一般為0．1￣10m／s。 5．5  溫度測(cè)量     測(cè)量空氣溫度和試件表面溫度的溫度傳感器（一般采用熱電偶）應(yīng)該盡量均勻分布 在試件表面上，并且熱側(cè)和冷側(cè)互相對(duì)應(yīng)布置。測(cè)量所有與試件進(jìn)行輻射換熱表面的溫 度，以便計(jì)算平均輻射溫度。     除非已知道溫度的分布，各種用途的溫度傳感器數(shù)量至少為每平方米兩支，并且不 得少于9支。     為提高精度，可用示差接法測(cè)量試件兩側(cè)的空氣溫差、表面的溫差和計(jì)量箱壁兩側(cè) 的表面溫差。 5．5．1  裝置和試件表面的溫度測(cè)量     采用熱電偶時(shí)其線徑應(yīng)小于0．5mm。熱電偶的接點(diǎn)及至少10omm長(zhǎng)的偶絲應(yīng)沿等溫面 布置，用粘結(jié)劑或膠帶固定在被測(cè)表面以形成良好的熱接觸，其表面用輻射率與被測(cè)表 面相同的材料覆蓋。 5．5．2  空氣溫度測(cè)量     應(yīng)對(duì)溫度傳感器進(jìn)行熱輻射屏蔽。     在自然對(duì)流情況下，溫度傳感器應(yīng)該置于邊界層的外面。多數(shù)情況下層流邊界層厚 度為幾厘米；紊流情況下邊界層的厚度可能超出0．lm。     強(qiáng)迫對(duì)流時(shí)，試件與導(dǎo)流屏之間應(yīng)有完全擴(kuò)展的紊流。應(yīng)設(shè)置溫度傳感器測(cè)量空氣 的容積溫度（絕熱混合溫度）。 5．5．3  熱電堆     用于監(jiān)視流過(guò)計(jì)量箱壁熱流量的熱電堆接點(diǎn)的安裝要求與５．５．１的要求相同， 并且每０．２５m[2]至少要有一個(gè)接點(diǎn)。 5．6  溫度控制     穩(wěn)態(tài)時(shí)，至少在兩個(gè)連續(xù)的測(cè)量周期內(nèi)計(jì)量箱內(nèi)溫度的隨機(jī)波動(dòng)和漂移應(yīng)小于試 件兩測(cè)空氣溫差 的±１％。本要求原則上亦適用于防護(hù)箱和冷箱，防護(hù)箱的溫度控制引起的附加不平 衡誤差應(yīng)小于±０．５％。 5．7  儀器     溫差測(cè)量的準(zhǔn)確度應(yīng)高于試件兩側(cè)空氣溫差的±1％，建議測(cè)量?jī)x表增加的不確定 性應(yīng)小于±０．０５K。1溫度測(cè)量的準(zhǔn)確度為兩測(cè)空氣溫差的±５％。     熱電堆的輸出、加熱器及風(fēng)扇的輸入功率等的測(cè)量?jī)x器的準(zhǔn)確度應(yīng)該使得被測(cè)試件 的熱流量Q1的準(zhǔn)確度高于±3％。 5．8  裝置的品質(zhì)檢驗(yàn)     當(dāng)建成一臺(tái)新的裝置或?qū)υ醒b置進(jìn)行改進(jìn)后，在開始正常工作之前，必須細(xì)致 地進(jìn)行一系列檢驗(yàn)。 6  測(cè)量步驟     根據(jù)試件的檢查和分析，應(yīng)初步估計(jì)出試件熱工性能的可能范圍值，并評(píng)價(jià)可能 獲得的準(zhǔn)確度。     對(duì)于特殊的試件，應(yīng)該考慮本標(biāo)準(zhǔn)是否可以應(yīng)用，或者用其他方法更恰當(dāng)，如GB 10294或GB 10295規(guī)定的方法，或者通過(guò)計(jì)算。 6．1  試件的狀態(tài)調(diào)節(jié)     為減少試件中熱流受到所含水分的影響，建議試件在測(cè)量前調(diào)節(jié)到氣干狀態(tài)。 6．2  試件的選擇與安裝     測(cè)量試件應(yīng)選擇或做成有代表性的。     對(duì)非均質(zhì)試件應(yīng)作如下考慮： 6．2．1  防護(hù)熱箱法中，如有可能應(yīng)將熱橋?qū)ΨQ地布置在計(jì)量面積和防護(hù)面積的分界 線上，這樣，熱橋面積的一半在計(jì)量箱內(nèi)。另一半在防護(hù)箱內(nèi)。     如果試件是有模數(shù)的，計(jì)量箱的周邊應(yīng)同模數(shù)線外型重合或在模數(shù)線的中間。     如果不能滿足這些要求，可將計(jì)量箱放在不同位置做幾次試驗(yàn)，并且要非常謹(jǐn)慎 地考慮這些結(jié)果，必要時(shí)，輔以溫度、熱流的測(cè)量和計(jì)算。 6．2．2  標(biāo)定熱箱法中，應(yīng)考慮試件邊緣的熱橋?qū)?cè)面迂回傳熱的影響。     試件安裝時(shí)周邊應(yīng)密封，不讓空氣或水氣從邊緣進(jìn)入試件，也不從熱的一側(cè)傳到 冷的一側(cè)，反之亦然。     試件的邊緣應(yīng)絕熱，使Q5減小到符合準(zhǔn)確度的要求。 6．2．3  在防護(hù)熱箱法中，試件中連續(xù)的空腔可用隔板將其分成防護(hù)空腔和計(jì)量空 腔，試件表面為高導(dǎo)熱性的飾面時(shí)，可在計(jì)量箱周邊將飾面切斷。     如果試件表面不平整，可用砂漿、嵌縫材料或其他適當(dāng)?shù)牟牧蠈⑼?jì)量箱周邊密 封接觸的面積填平。     如果試件尺寸小于計(jì)量箱所要求的試件尺寸，將試件鑲嵌在一堵輔助墻板的中間。 這種情況下，輔助墻板與試件之間的邊界范圍內(nèi)的熱流將不是一維的，輔助墻板的比 熱阻和厚度應(yīng)與試件相同。     測(cè)量試件表面溫度的傳感器的數(shù)量、位置及要求與5．5茶所述相同。 6．2．4  對(duì)于非均質(zhì)試件．上述所要求的溫度傳感器數(shù)目將不能保證得到可靠的平均 表面溫度。對(duì)于中等非均質(zhì)試件，每一個(gè)溫度變化區(qū)域應(yīng)該放置輔助溫度傳感器。試 件的表面平均溫度是每個(gè)區(qū)域的表面平均溫度的面積加權(quán)平均值。     上述情況不能用于極為不均質(zhì)的試件。在此情況下，不能測(cè)量試件的比熱阻R，只 能根據(jù)試件兩側(cè)的環(huán)境溫度差確定傳熱系數(shù)U。     當(dāng)試件不均勻性引起的表面溫度的局部差值超過(guò)試件兩側(cè)表面平均溫差的２０％時(shí)， 可認(rèn)為是不均質(zhì)的。 6．2．5  防護(hù)熱箱裝置中監(jiān)視計(jì)量面積與防護(hù)面積間試計(jì)表面的不平衡熱流量Q2的熱 電堆，除要求計(jì)量面積邊長(zhǎng)上每0．5m設(shè)置一對(duì)接點(diǎn)外，安裝要求與5．5．1相同。     熱電堆接點(diǎn)的位置不能太靠近鼻錐，亦不能遠(yuǎn)離鼻錐。參見附錄B。 6．3  測(cè)量條件     測(cè)量條件的選擇應(yīng)考慮最終的使用條件和對(duì)準(zhǔn)確度的影響。最小溫差為20℃。根據(jù) 試驗(yàn)要求調(diào)節(jié)熱、冷側(cè)的空氣速度，調(diào)節(jié)防護(hù)箱的溫度使Q2和Q3盡可能接近零。     按照5．6條的要求控制冷、熱箱的溫度。 6．4  測(cè)量的持續(xù)時(shí)間     接近達(dá)到穩(wěn)態(tài)后，兩個(gè)至少為3h測(cè)量周期內(nèi)功率和溫度測(cè)量值及其計(jì)算的R或U平 均值偏差小于1％，并且每1h的數(shù)值不是單方向變化時(shí)，才能結(jié)束測(cè)量。對(duì)于高比熱阻 或高熱容量的試件，此要求是不夠的，必須延長(zhǎng)試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間。 7  計(jì)算 7．1  穩(wěn)態(tài)的傳熱性質(zhì)按照下列關(guān)系式用6．4條最后兩個(gè)至少為3h的平均值進(jìn)行計(jì)算：                     R＝A（Tsi－Tse）／Q1          ……………（1）                     R＝1／Ｃ[λ]                  ……………（2）                     Rsi＝A（Tni－Tsi）／Q1        ……………（3）                     Rse＝A（Tse－Tne）／Q1        ……………（4）                     Ru＝1／U                      ……………（5）                     U＝Q1／［A（Tni－Tne）］      ……………（6）                     Q1（防護(hù)熱箱）＝Qp－Q3－Q2    ……………（7）                     Q1（標(biāo)定熱箱）＝Qp－Q3－Q4    ……………（8） 式中A為垂直于熱流的計(jì)量面積，其尺寸根據(jù)下述原則確定。     對(duì)于防護(hù)熱箱法，當(dāng)試件厚度與鼻錐寬度相比是厚的時(shí)候，取計(jì)量箱鼻錐中心線 所包括的面積；當(dāng)試件很薄時(shí)．取鼻錐的內(nèi)周邊。對(duì)于標(biāo)走熱箱法，取計(jì)量箱的內(nèi)周 邊面積。 7．2  均質(zhì)試件或不均勻度小于20％的試件（見6．2．4），可根據(jù)表面溫度計(jì)算比熱 阻R，根據(jù)環(huán)境溫度計(jì)算傳熱系數(shù)U和表面換熱系數(shù)h。如超出上面所述的均勻性或者試 件有特殊的幾何形狀，僅能根據(jù)環(huán)境溫度計(jì)算傳熱系數(shù)U。 8  結(jié)果評(píng)價(jià)     試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)同第6章中初步估計(jì)值進(jìn)行比較。按本標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試其準(zhǔn)確度應(yīng)在±5％ 之內(nèi)。存在明顯差異時(shí)．應(yīng)仔細(xì)檢查試件，找出它與技術(shù)要求的差異，然后根據(jù)檢查結(jié) 果重新評(píng)價(jià)。如果仍存在有不可解釋的差異，可能是計(jì)算過(guò)程過(guò)于簡(jiǎn)單或試驗(yàn)的誤差， 應(yīng)找出其根源，并消除之。 9  測(cè)量報(bào)告 9．1  測(cè)量報(bào)告應(yīng)包括下述內(nèi)容：     a．試件名稱和描述（包括各種傳感器的位置）；     b．試驗(yàn)室的名稱、地址及試驗(yàn)日期；     c．試件方位及傳熱的方向；     d．熱、冷側(cè)空氣的平均速度及方向；     e．總輸入功率及流過(guò)試件的純傳熱量；     f．試件試驗(yàn)前后的質(zhì)量、含濕量；     g．測(cè)量裝置的尺寸及內(nèi)表面的輻射率；     h．試驗(yàn)條件與本標(biāo)準(zhǔn)有不符時(shí)的說(shuō)明。 9．2  均質(zhì)試件比熱阻的試驗(yàn)除報(bào)告9．1條內(nèi)容外，還應(yīng)報(bào)告下述各項(xiàng)：     a．熱、冷側(cè)的空氣溫度；     b．熱、冷側(cè)的表面溫度；     c．熱、冷側(cè)的加權(quán)表面溫度；     d．計(jì)算的比熱阻和為計(jì)算傳熱系數(shù)由建筑規(guī)范推薦的常用表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)；        注：a￣d項(xiàng)中所報(bào)告的數(shù)值是第7章中所取數(shù)據(jù)的平均值。     e．估計(jì)的準(zhǔn)確度；     f．測(cè)量的持續(xù)時(shí)間；     g．附加測(cè)量，即作為試件一部分的材料的導(dǎo)熱系數(shù)和含濕量測(cè)量的持續(xù)時(shí)間；     h．試驗(yàn)結(jié)果同第6章的初始估計(jì)值明顯或不能解釋的偏差。試件的檢查結(jié)果及 對(duì)偏差的可能解釋。 9．3  非均質(zhì)試件的傳熱系數(shù)U值的測(cè)量，除報(bào)告9．1條所述內(nèi)容外，還應(yīng)報(bào)告下 述各項(xiàng)：     a．熱、冷側(cè)的空氣溫度；     b．熱、冷側(cè)計(jì)算的環(huán)境溫度；     c．根據(jù)均質(zhì)試件計(jì)算的傳熱系數(shù)和表面換熱系數(shù)；        注：a￣c項(xiàng)中所報(bào)告的數(shù)值是第7章中所取數(shù)據(jù)的平均值。     d．估計(jì)的準(zhǔn)確度；     e．測(cè)量的持續(xù)時(shí)間；     f．附加測(cè)量，即作為試件一部分的材料的導(dǎo)熱系數(shù)和含濕量測(cè)量的持續(xù)時(shí)間；     g．試驗(yàn)結(jié)果同第6章的初始估計(jì)值明顯或不能解釋的偏差。試件的檢查結(jié)果及 對(duì)偏差的可能解釋。   附錄A 表面換熱及環(huán)境溫度 （補(bǔ)充件）      熱量傳入試件或從試件中傳出是通過(guò)試件同箱內(nèi)其他表面的輻射熱交換及試件表 面的對(duì)流換熱進(jìn)行的。第一種機(jī)理，傳熱量取決于所有與試件進(jìn)行輻射換熱表面部位 的平均的輻射平均溫度；第二種機(jī)理，傳熱量取決于鄰近的空氣溫度。因此，通過(guò)試 件的熱流受到冷、熱兩個(gè)側(cè)面中任何一個(gè)側(cè)面的輻射和空氣溫度的影響。 A1  環(huán)境溫度     試件任何一個(gè)側(cè)面的熱平衡方程可寫成：             Q/A = εhr(T'r-Ts)+hc(Ta-Ts)        ……………(A1) 式中：Q  －－表面與環(huán)境熱交換的總熱流量，W；       A  －－表面的面積，m[2]；       T'r－－所有與試件進(jìn)行輻射換熱表面平均的輻射平均溫度，K或℃；       Ta －－鄰近試件的空氣溫度，K或℃；       Ts －－試件的表面溫度，K或℃；       ε －－輻射率；       hr －－輻射換熱系數(shù)，W/m[2]·K；       hc －－對(duì)流換熱系數(shù)，W/m[2]·K；     將輻射溫度和空氣溫度合并成一個(gè)單一的符號(hào)－－環(huán)境溫度Tn。可寫出：                      1               Q/A = ── (Tn - Ts)              ……………(A2)                      Rs     由式(A1)和式(A2)可導(dǎo)出：                       εhr          hc                Tn = ────Tr'+ ──── Ta    ……………(A3)                     εhr+hc      εhr+hc                        1                Rs = ────                    ……………(A4)                     εhr+hc 式中：Rs－－表面比熱阻；       Tn－－環(huán)境溫度，將熱量傳至表面的空氣溫度和輻射溫度適當(dāng)?shù)募訖?quán)值。     通常用兩個(gè)箱之間的環(huán)境溫差來(lái)確定傳熱系數(shù)，而式(A2)是用于確定表面比熱阻。     實(shí)際上在熱箱和冷箱中Tr'和Ta經(jīng)常是很接近的，特別在試件比熱阻遠(yuǎn)大于表面比 熱阻以及使用強(qiáng)迫對(duì)流時(shí)（此時(shí)hc比εhr大得多）。在這些情況下，可以根據(jù)試件兩 側(cè)的空氣溫度來(lái)確定傳熱系數(shù)。     確定試件的比熱阻，僅需平均表面溫度。 A2  環(huán)境溫度度的計(jì)算     如εhr和hc值已知，并已測(cè)得Tr'及Ta值時(shí)，可用式(A3)計(jì)算環(huán)境溫度。     如果用導(dǎo)流屏，并且此屏靠近及平行于試件表面，它的平均溫度可取為Tr'，并且                  1     1      1                ── = ── + ── -1            ……………(A5)                 ε    ε1    ε2                  hr = 4σT[3]m                   ……………(A6)                  Tm = 0.5(Tr' + Ts)              ……………(A7) 式中：ε －－同式(A1)；       ε1－－導(dǎo)流屏的輻射率，0.97；       ε2－－試件表面的輻射率，0.9；       σ －－斯蒂芬常數(shù)，5.67×10[-8] W/m[2]·K[4]；       Tm －－參與輻射換熱表面的平均輻射溫度，Ｋ；       Tr'、Ts－－同式(A1)。     如果除導(dǎo)流屏外，還有其他表面直接對(duì)試件輻射，則必須直接測(cè)量所有的表面溫 度并且恰當(dāng)?shù)貙⑺鼈兙C合在一起以得到Tr'。     對(duì)流換熱系數(shù)hc與各種因素有關(guān)，如空氣－表面溫度差、表面的粗糙度、空氣速 度、熱流方向，因而不易預(yù)計(jì)。     垂直表面的自然對(duì)流換熱系數(shù)hc的典型值為3.0W/m[2]·K。強(qiáng)迫對(duì)流時(shí)，hc遠(yuǎn)大 于3.0W/m[2]·K。     當(dāng)hc值不確定時(shí)，可以根據(jù)式(A1)、(A2)消去hc而得到：                   TaQ/A + εhr(Ta-Tr')Ts             Tn = ────────────        ……………(A8)                     Q/A + εhr(Ta-Tr')     這個(gè)方程式對(duì)于熱流傳入（或傳出）表面均是正確的。對(duì)熱流傳入表面，符號(hào)Q取 正值（即熱側(cè)為正，冷側(cè)為負(fù)）。     使用式(A8)還需要確定試件平均表面溫度Ts。對(duì)于非均質(zhì)的試件Ts可能是不知道 的，此時(shí)，可用式(A3)計(jì)算Tn，式(A3)中的hc值可由另一種均質(zhì)試件試驗(yàn)得到。 例：在一次傳熱試驗(yàn)中，得到下述讀數(shù)：     輸入至計(jì)量箱的功率      Q=31.8W     計(jì)量面積                A=1.5m[2]     則流經(jīng)試件單位面積的熱流量    Q/A=21.2W/m[2]     熱側(cè)的溫度為：     空氣平均溫度      Ta1=30.98℃     導(dǎo)流屏平均溫度    Tr1'=29.78℃     表面平均溫度      Ts1=27.60℃ 因此：                 Tm = 0.5(Tr1' - Ts1) = 28.69℃ = 301.7K                 hr = 4×5.67×10[-8]×301.7[3] = 6.23W/m[2]·K  取ε為0.9，得εhr為5.61W/m[2]·K     hr值未知時(shí)，用式(A8)：                    30.98×21.20 + 5.61×(30.98-29.78)×27.60             Tn1 = ──────────────────────                            21.20 + 5.61×(30.98 - 29.78)                 = 30.17℃     冷側(cè)的溫度為：     空氣平均溫度    Ta2=7.39℃     導(dǎo)流屏平均溫度  Tr2'=7.69℃     表面平均溫度    Ts2＝8.75℃     取ε為0.9，得εhr為4.54，計(jì)算得Tm等于281.3K，根據(jù)式(A8)：                       7.39×(-21.20)+4.54×(7.39-7.69)×8.75               Tn2 = ──────────────────────                             -21.20+4.54×(7.39-7.69)                   = 7.47℃ 因此：                  Q                U = ────── = 0.94 W/m[2]·K                     A(Tn1-Tn2) 且表面比熱阻為， 熱側(cè)：                      A(Tn1-Ts1)                Rs1 = ─────  = 0.12 m[2]·K/W                          Q 冷側(cè)：                       A(Tn2-Ts2)                 Rs2 = ─────  = 0.06 m[2]·K/W                           Q   附錄Ｂ 誤差分析 （參考件）  B1  前言     防護(hù)熱箱法和標(biāo)定熱箱法主要是用于測(cè)量非均質(zhì)試件，由于試件內(nèi)部、試件與裝 置表面間的熱傳遞是復(fù)合的傳熱模式，因此很難估計(jì)方法的不確定性。     本附錄中給出的是理想情況（測(cè)量一個(gè)均質(zhì)試件）的不確定性。 B2  理想情況 B2．1  防護(hù)熱箱法的誤差     防護(hù)熱箱法的誤差可能包含以下各項(xiàng)。 B2．1．1  溫度測(cè)量     a．所測(cè)量溫度的代表性（溫度傳感器的位置）；     b．熱電偶（或溫度傳感器）的標(biāo)定；     c．熱電偶參考接點(diǎn)的準(zhǔn)確度；     d．熱電偶連接和補(bǔ)償導(dǎo)線；     e．溫度傳感器輸出的測(cè)量準(zhǔn)確度（數(shù)字電壓表或數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)）；     f．平均溫度的計(jì)算。 B2．1．2  表面換熱系數(shù)     a．空氣溫度的確定；     b．對(duì)流和輻射傳熱復(fù)合效應(yīng)；     c．沿計(jì)量箱邊緣的溫度不均勻性；     d．平板均質(zhì)試件與其他試件的比較；     e．沿計(jì)量箱鼻錐的均勻性。 B2．1．3  計(jì)量箱周邊區(qū)域平行試件的不平穩(wěn)熱流量Q2。 B2．1．4  計(jì)量箱壁熱流量Q3 B2．1．5  防護(hù)不充分引起的熱流量誤差 B2．1．6  飄移和噪聲     a．穩(wěn)態(tài)條件的確定；     b．長(zhǎng)期飄移；     c．短期波動(dòng)（噪聲）。 B2．1．7  濕度影響 B2．1．8  裝置的幾何尺寸     a．計(jì)量面積的確定     b．測(cè)量計(jì)量面積的準(zhǔn)確度；     c．確定試件厚度的準(zhǔn)確度；     d．非均質(zhì)試件取代均質(zhì)試件對(duì)確定計(jì)量面積的影響。 B2．1．9  輸入功率     a．導(dǎo)線損失；     b．測(cè)量風(fēng)扇功率的準(zhǔn)確度；     c．計(jì)量箱內(nèi)有冷卻系統(tǒng)時(shí)，測(cè)量冷卻功率的準(zhǔn)確度。 B2．2  標(biāo)定熱箱法的誤差     標(biāo)定熱箱法的誤差可能包含以下各項(xiàng)。除B2．2．3和B2．2．5外，各條內(nèi)容與 B2．1各對(duì)應(yīng)項(xiàng)相似。 B2．2．1  溫度測(cè)量。 B2．2．2  表面換熱系數(shù)。 B2．2．3  確定側(cè)面迂回?zé)釗pQ4的誤差。 B2．2．4  計(jì)量箱壁的熱流量Q3。 B2．2．5  試件框架絕熱不足引起的周邊熱損Q5，通常與B2．2．4一起考慮，見 B2．1．5。 B2．2．6  飄移和噪聲。 B2．2．7  濕度影響。 B2．2．8  裝置的幾何尺寸。 B2．2．9  輸入功率。 B3  誤差討論 B3．1  輸入功率     只要用四線測(cè)量技術(shù)（即在箱的入口處測(cè)量功率），導(dǎo)線電阻不引起測(cè)量誤差。 否則應(yīng)確定導(dǎo)線誤差并進(jìn)行修正。     測(cè)量直流功率比交流功率的準(zhǔn)確度高；測(cè)量正弦波功率比測(cè)量高波形系數(shù)的交流 功率的準(zhǔn)確度高。     施加在純電阻負(fù)載的功率能測(cè)量到±0.01%。施加在電感性負(fù)載如電動(dòng)機(jī)的功率能 測(cè)量到±0.5%。     小型電動(dòng)機(jī)中軸摩擦力是總功率中相當(dāng)可觀的部分，且不是恒定的，因此不可能 準(zhǔn)確測(cè)量其功率。由于整流子波紋，確定加于小型直流電動(dòng)機(jī)的功率幾乎不可能使準(zhǔn)確 度高于±1%。     測(cè)量小于2W的交流功率亦是很困難的。     風(fēng)扇電機(jī)不裝在計(jì)量箱內(nèi)，測(cè)量風(fēng)扇的軸功率更困難。     當(dāng)計(jì)量箱中需要進(jìn)行冷卻時(shí)，必須測(cè)量冷卻功率，通常是測(cè)量冷卻液的質(zhì)量流量和 在計(jì)量箱進(jìn)、出口處冷卻液的溫度差。這兩項(xiàng)都難以測(cè)準(zhǔn)，因此測(cè)量冷卻功率的總準(zhǔn)確 度很難高于±2％。 B3．2  溫度測(cè)量     測(cè)量表面溫度時(shí)要注意減少接觸熱阻。對(duì)低比熱阻試件，宜用高導(dǎo)熱的膠而不采 用通常的膠帶紙固定熱電偶。可能存在的空氣泡的附加熱阻會(huì)降低測(cè)量表面溫度的準(zhǔn) 確度。     溫度測(cè)量準(zhǔn)確度取決于溫度傳感器的標(biāo)定、儀器的準(zhǔn)確度及參考點(diǎn)的準(zhǔn)確度。     熱電偶的標(biāo)定精度通常高于±0．5K或±0．5％，因此，當(dāng)測(cè)量溫差時(shí)，宜采用 示差連接法。     當(dāng)用熱電偶檢測(cè)小溫差時(shí)應(yīng)特別小心，除熱電偶接點(diǎn)外，不應(yīng)有導(dǎo)線接頭。若接 插件、補(bǔ)償導(dǎo)線不是與熱電偶絲嚴(yán)格等溫，將導(dǎo)至零點(diǎn)幾度的誤差。     仔細(xì)準(zhǔn)備的冰瓶其參考接點(diǎn)可準(zhǔn)確到±0．01K。電子冰點(diǎn)儀可準(zhǔn)確到±0．02K， 電子冷瑞補(bǔ)償通常準(zhǔn)確到±0．1－0．5K。     數(shù)字電壓表通常分辨率為1μV，某些高質(zhì)量?jī)x表的分辨率為0．1μV。大多數(shù)數(shù)據(jù) 采集器的掃描噪聲為1￣2μV。對(duì)數(shù)字電壓表除分辨率外，還應(yīng)考慮全刻度準(zhǔn)確度（通 常高于±0．0l％）和長(zhǎng)期穩(wěn)定性及飄移（24h、30和90d）。最后一項(xiàng)可能為幾個(gè)微伏 。因此，每次測(cè)量時(shí)先要進(jìn)行校核。在自動(dòng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，必須用程序消除長(zhǎng)期飄 移的影響，某些數(shù)據(jù)采集器裝有數(shù)字變換程序或模擬計(jì)算回路進(jìn)行數(shù)字－溫度變換。 大多數(shù)這種設(shè)備具有有限的準(zhǔn)確度，一般不適合準(zhǔn)確的溫度測(cè)量，尤其是小溫差測(cè)量。     測(cè)量空氣溫度時(shí)要特別小心，首先要確定溫度傳感器應(yīng)設(shè)置的位置。     自然對(duì)流時(shí)，假定在表面與不運(yùn)動(dòng)的空氣之間存在一個(gè)溫度差，因此溫度傳感器應(yīng) 設(shè)置在邊界層之外。     強(qiáng)迫對(duì)流時(shí)，有許多方法確定表面與空氣之間的溫差。當(dāng)需要計(jì)算空氣流的能量 時(shí)，最有用的空氣溫度的定義是容積溫度或絕熱混合溫度。無(wú)論采用什么定義，在空氣 流中僅有小區(qū)域的溫度接近定義的溫度，該區(qū)域隨氣流形式（層流或紊流）和是否充分 擴(kuò)展（邊界層是否占滿整個(gè)氣流）而變。因而，溫度傳感器不能置于距表面固定的距離 ，而應(yīng)根據(jù)邊界層厚度進(jìn)行調(diào)整，對(duì)充分?jǐn)U展的強(qiáng)迫對(duì)流，在距離試件表面為試件到導(dǎo) 流屏之間距離的2/3￣3/4處測(cè)量空氣溫度，可得到較正踴的結(jié)果。 B3．3  表面換熱系數(shù)     由于對(duì)表面換熱系數(shù)不準(zhǔn)確的理解或由于試件、設(shè)備表面換熱系數(shù)不均勻而出現(xiàn)了 某些問(wèn)題，在測(cè)試低比熱阻試件時(shí)，這些問(wèn)題尤為突出。     首要的困難是確定出于對(duì)流換熱引起的溫度差。如果分別以容積溫度、平均邊界層 溫度、邊界層邊緣溫度等作為參考溫度，表面換熱系數(shù)是不同的。確定表面換熱系數(shù)正 確值的另一困難是事實(shí)上空氣溫度和設(shè)備壁的表面溫度是不相等的。因此，簡(jiǎn)單地根據(jù) 環(huán)境溫度推算球形表面換熱系數(shù)[h為hr與hc（輻射和對(duì)流）之和]是不真實(shí)的。以防護(hù) 熱箱法中試件部分的熱面與被這部分“看到”的設(shè)備表面的熱傳遞為例。計(jì)量箱表面 與熱側(cè)空氣近似平衡，而防護(hù)箱壁因傳熱到實(shí)驗(yàn)室之間（其溫度通常比裝置的熱側(cè)的溫 度低），所以面對(duì)試件的防護(hù)箱內(nèi)表面溫度低于計(jì)量箱表面的溫度。     在計(jì)量面積邊緣，空氣速度和邊界層受到箱壁的影響。因此，局部對(duì)流換熱系數(shù)在 試件的全表面是不均勻的。     防護(hù)熱箱法中表面換熱系數(shù)不均勻性可能導(dǎo)致度件表面溫度難以或甚至不可能達(dá)到 要求的平衡程度。下面簡(jiǎn)單敘述局部表面換熱系數(shù)不均勻造成計(jì)量面積邊緣溫度的不平 衡，其結(jié)果示于圖B1。自然對(duì)流中表面換熱系數(shù)從頂?shù)降资亲兓?，而在?qiáng)迫對(duì)流中， 由于與試件的熱交換，空氣流本身的溫度是變化的。     如果試件一邊為自然對(duì)流，為計(jì)算被測(cè)試件的Ｕ值，試探性地假設(shè)平均表面換熱系 數(shù)h為hr與hc之和，由此得到自然對(duì)流側(cè)試件與空氣的溫度差。然后，代入葛拉曉夫數(shù)表 達(dá)式，導(dǎo)出局部對(duì)流換熱系數(shù)，并由此計(jì)算新Ｕ值，以及新的空氣到試件表面的溫差，與 初始值比較，可按要求重復(fù)此過(guò)程以得到實(shí)際的局部表面換熱系數(shù)、表面溫度，從而得 到計(jì)量面積邊緣的溫度局部不平衡。     強(qiáng)迫對(duì)流時(shí)沿高度方向（Ｘ方向）空氣流的絕熱混合溫度Taax是變化的。如果沿試件 的縱向傳熱可忽略。那么表面溫度的變化，可假設(shè)為空氣流的溫度變化。想象一個(gè)比熱 阻R為3m[2]·K/W的試件安裝在1.5m×1.5m的防護(hù)熱箱裝置中，熱側(cè)（Ｔ＝295K）為自然 對(duì)流。冷側(cè)為強(qiáng)迫對(duì)流（冷側(cè)空氣速度ua=5m/s，頂部的空氣混合溫度Taao=270K，邊界 層厚度δ=0.05m），首先假定裝置的表面為一個(gè)全反射體，從表B1中假定熱面的平均對(duì) 流換熱系數(shù)hc=1.5W/m[2]·K，從表B2查得冷面的h=10.7W/m[2]·K。由此可得出熱側(cè)空 氣與試件表面的溫差Ta-Ts=4K，冷側(cè)溫差Ta-Ts=0.6K。Taax的估算表明它維持在0.03K 內(nèi)，因而可假定為常數(shù)，然后用疊代法算出局部表面溫度和對(duì)流換熱系數(shù)。假定設(shè)備 和試件表面的總半球輻射率ε為0.9，進(jìn)行類似計(jì)算。結(jié)果示于圖B1，頂部相應(yīng)于裝置 的頂部，曲線A為試件防護(hù)面積沿垂直截面的溫度分布曲線，曲線B為跨過(guò)計(jì)量面積沿 垂直截面的溫度分布曲線，可用在防護(hù)箱頂部、計(jì)量箱頂部和計(jì)量箱外底部的邊界層 空氣分布狀態(tài)相同來(lái)解釋曲線A和B的形狀。     圖B1的分析表明，計(jì)量面積頂部的表面溫度不平衡是不均勻的，并且與底部的不 均勻是不同的（見曲線B）。相反，在計(jì)量面積的側(cè)邊，相同高度處的不平衡是相同的 。但整個(gè)邊上是不均勻的（見曲線A和B之差）。                                        表 B1 ─────────┬───────┬───────┬────────┬──────┬───────── 沿試件表面的高度?│葛拉曉夫準(zhǔn)數(shù)Gr│熱側(cè)的空氣速度│努謝爾特準(zhǔn)數(shù)?ux│邊界層厚度δ│對(duì)流表面換熱系數(shù)?         m         │              │   ?m,m/s    │                │     m      │     W/m[2]·K ─────────┼───────┼───────┼────────┼──────┼─────────        0.05       │  3.72×10[4] │    0.019     │     5.24       │   0.019    │       2.73        0.125      │  5.81×10[5] │    0.031     │     10.4       │   0.024    │       2.17        0.25       │  4.65×10[6] │    0.043     │     17.5       │   0.029    │       1.82        0.50       │  3.72×10[7] │    0.061     │     29.5       │   0.034    │       1.53        0.75       │  1.25×10[8] │    0.074     │     40.0       │   0.038    │       1.39        1.00       │  2.97×10[8] │    0.086     │     49.6       │   0.040    │       1.29        1.25       │  5.81×10[8] │    0.096     │     58.6       │   0.043    │       1.22        1.50       │  1.00×10[9] │    0.106     │     67.2       │   0.047    │       1.17        2.00       │  2.38×10[9] │      -       │       -        │     -      │         -        3.00       │  8.03×10[9] │      -       │     240.0      │     -      │       2.08 ─────────┴───────┴───────┴────────┴──────┴──────────                                       表 B2 ───────────┬───────┬────────┬───────────                 冷側(cè)空氣速度?[a] │    雷諾數(shù)?  │努謝爾特準(zhǔn)數(shù)?u │對(duì)流表面換熱海數(shù)?[c]                                         m/s         │              │                │      W/m[2]·K ───────────┼───────┼────────┼───────────          0.5          │    1 666     │      -         │           -                                              1.0          │    3 333     │     6.14       │         3.19                                               3.0          │   10 000     │    14.00       │         7.28                                               5.0          │   16 667     │    20.50       │        10.70                                             10.0          │   33 333     │    34.50       │        20.00                                    ───────────┴───────┴────────┴───────────                                      B3．4  幾何尺寸     計(jì)量面積的準(zhǔn)確度分為裝置尺寸的準(zhǔn)確度和定義計(jì)量面積的準(zhǔn)確度。計(jì)量面積測(cè)量 的準(zhǔn)確度可高于±0.1%，因此不影響評(píng)定計(jì)量面積的最終準(zhǔn)確度。     測(cè)試均質(zhì)試件時(shí)，計(jì)量面積應(yīng)為鼻錐中心線確定的面積或計(jì)量箱內(nèi)邊所確定的面積，  計(jì)量面積的最大誤差小于上述兩種計(jì)算結(jié)果的差值。      有時(shí)需測(cè)量試件的厚度。例如計(jì)算均質(zhì)試件的導(dǎo)熱系數(shù)時(shí)。此時(shí)測(cè)量本身可準(zhǔn)確到  ±1%或±2%。但是當(dāng)試件表面不是很平（波狀或開槽）時(shí)，就難以定義1和明確的試  件厚度。  B3．5  平行試件的不平衡熱流量Q2      B3．3的例子表明，沿著計(jì)量箱鼻錐的局部溫度不可能是均勻的，甚至內(nèi)部和外部 的分布輪廓亦不相同。因此，難以測(cè)定表面到表面或空氣到空氣的溫度不平衡和造反檢 測(cè)表面到表面溫度不平衡的溫度傳感器位置，傳感器鼻錐太近可能探測(cè)到局部表面換熱 系數(shù)不均勻的影響，離鼻錐太遠(yuǎn)可能檢測(cè)到其他誤差源的（周邊熱損或側(cè)面迂回?zé)釗p） 影響。     沿試件的傳熱和鼻錐存在的影響可通過(guò)圖B2中所示的原理模型進(jìn)行探索。假定鼻錐 的一邊為均勻的表面換熱系數(shù)，Q2假定與計(jì)量箱的周長(zhǎng)成比例。腳標(biāo)i和e各代表試件的 熱側(cè)和冷測(cè)，λ是試件導(dǎo)熱系數(shù)?？傻玫饺缦率阶樱?           Bi[i]=h[i]d/λ和Bi[e]=h[e]d/λ        ……………(B1)                   2            2           F1=───── + ─────            ……………(B2)               1+2/Bi[i]    1+2/Bi[e]                   2         1           F2=───── ×──                  ……………(B3)               1+2/Bi[i]    F1      設(shè)式中Bi為畢奧數(shù)，F(xiàn)1、F2為函數(shù)。計(jì)量箱的邊界處Ｘ為0，計(jì)量箱區(qū)域內(nèi)Ｘ為 “＋”，防護(hù)區(qū)Ｘ為“－”，腳標(biāo)m和g分別用于定義計(jì)量計(jì)量和防護(hù)區(qū)域的F1和F2 值，表示為F1m、F1g、F2m、F2g。     如果計(jì)量區(qū)的Ｘ遠(yuǎn)大于d和防護(hù)區(qū)的－Ｘ遠(yuǎn)大于d，且F1m·Xm/d，F(xiàn)1g·Xg/d都大 于3（Xm是計(jì)量箱邊（長(zhǎng)）的一半，Xg是防護(hù)寬度），設(shè)計(jì)量箱的周長(zhǎng)為P，平行試件 的熱流量Q2可估算為：                 TeimF2m-TeigF2g          Q2 = P─────────               ……………(B4)                     1     1                   ── + ──                    F1m    F1g     Teim、Teig分別為計(jì)量箱和防護(hù)箱內(nèi)的空氣溫度。式(B4)考慮了計(jì)量區(qū)和防護(hù)區(qū)的 溫度和表面換熱系數(shù)的差異，但假定試件為均質(zhì)的。 B3．6  計(jì)量箱壁熱流量Q3     經(jīng)驗(yàn)表明，很難同時(shí)使計(jì)量箱每邊的熱流量都為“０”，熱電堆的輸出為“０”只 意味著熱流量的總和為“０”。     Q3受箱子的尺寸影響，為了使計(jì)量箱的表面積減至最小，只要能容納下所有必要的 設(shè)備（如電風(fēng)扇、加熱器等），它的深度應(yīng)盡量小。 B3．7  周邊熱損Q5     其原理與防護(hù)熱板法法相同，定量關(guān)系可參考GB 10294，但在比較兩種裝置時(shí)應(yīng)小 心，因?yàn)樵跓嵯渲?，由裝置向試件傳熱是通過(guò)對(duì)流（自由或強(qiáng)迫）和輻射，而在熱板中 僅通過(guò)高導(dǎo)熱性能的金屬板表面的接觸。 B3．8  飄移和噪聲     飄移包括儀器的飄移，裝置控制器的飄移和室溫變化而引起的試件及裝置的溫度飄 移。     短期飄移和波動(dòng)引起的誤差可通過(guò)多次順序測(cè)量并取平均值予以消除。 B3．9  濕度影響     濕度影響熱品質(zhì)，嚴(yán)格講，它不是一個(gè)誤差源。但要記住，試件中的濕度使熱平衡 的時(shí)間顯著加長(zhǎng)。測(cè)定試件含濕率的不確定性應(yīng)作為熱品質(zhì)的一個(gè)誤差源來(lái)考慮。 B3．10  實(shí)際狀態(tài)的誤差     當(dāng)測(cè)量非均質(zhì)試件時(shí)，除上面所列的誤差外，還應(yīng)考慮試件的非均質(zhì)性影響。非均 質(zhì)性除造成傳熱系數(shù)和溫度的局部不均勻外，還造成熱流單向偏離。因此，使定義表面 平均溫度，估算試件的比熱阻，檢測(cè)通過(guò)試件的不平衡，定義計(jì)量面積，用測(cè)量數(shù)據(jù)評(píng) 定誤差變得困難或不可能。    當(dāng)試件為波狀或溝槽的表面時(shí)，試件為不規(guī)則形狀或非均質(zhì)時(shí)，表面換熱系數(shù)是不 均勻的，與傳熱阻相近的平表面試件上測(cè)得的表面換熱系數(shù)不同。     當(dāng)測(cè)試非均質(zhì)試件或試件安裝在輔助墻板中間試驗(yàn)時(shí)，正確定義計(jì)量面積就變得非 常困難．成為主要的誤差源。這種情況下試件內(nèi)可能存在著熱流場(chǎng)畸變，導(dǎo)至估算Q2和 計(jì)量面積的更大不確定性。     現(xiàn)將試件中經(jīng)常出現(xiàn)的某些非均質(zhì)性的影響簡(jiǎn)述如下：     試件中水平鋪設(shè)的龍骨或類似的非均質(zhì)性增加了不平衡熱流量Q2和側(cè)面迂回?zé)釗pQ4， 并改變了局部的溫度分布。但大多數(shù)情況下，它們?cè)谟?jì)量箱左、右側(cè)的影響是對(duì)稱的。 相反，當(dāng)龍骨是垂直布置時(shí)，頂部和底部的局部表面換熱系數(shù)通常是不同的，因而引 起了附加的溫度不平衡；     由其他材料代替試件的一部分引起非均質(zhì)時(shí)，兩種材料間形成的溫度差是不同和不 均勻的。在兩種材料交界處存在三維熱流，因此局部表面換熱系數(shù)亦不相同。當(dāng)交界處 不是遠(yuǎn)離計(jì)量箱周邊時(shí)．溫度不均勻性影響不平衡檢測(cè)和確定計(jì)量面積。     因?yàn)闇y(cè)試結(jié)果受表面換熱系數(shù)的影響．在解釋試驗(yàn)結(jié)果時(shí)應(yīng)該小心；     當(dāng)存在上述非均質(zhì)性并又帶有厚度變化（測(cè)試窗戶）時(shí)，由于兩種非均質(zhì)性的復(fù)合 使上述問(wèn)題更為復(fù)雜，以至要求專門的測(cè)試過(guò)程；     高導(dǎo)熱系數(shù)的表面層容易形成不平衡熱流Q2和側(cè)面迂回?zé)釗pQ4的通路。沿著計(jì)量箱 周邊切開面層可減小Q2。當(dāng)各層是均質(zhì)時(shí)，可用防護(hù)熱板法或熱流計(jì)法單獨(dú)測(cè)量每一層 材料；     試件存在空洞時(shí)，試件內(nèi)存在自然對(duì)流而造成不可知的不平衡熱流量Q2。此時(shí)應(yīng)考 慮安裝隔壁。 B3．11  總誤差     不確定性分析包括各單項(xiàng)不確定性的計(jì)算。     誤差應(yīng)分為系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差。隨機(jī)誤差可用通常的方法處理。但上述誤差中大 部分是系統(tǒng)誤差，因此總誤差是相加的，然而，全部誤差作用在同一方向上的概率是有 限的。     正確定義最大或然誤差要求復(fù)雜的統(tǒng)計(jì)分析，但如果不存在一項(xiàng)誤差遠(yuǎn)大于其他誤 差時(shí)，最大或然誤差在總誤差的50％～70％范圍內(nèi)。       附錄C 裝置品質(zhì)檢驗(yàn) （參考件）  C1  電氣接連和自動(dòng)控制?    裝置中安裝一個(gè)薄的低比熱阻試件，整臺(tái)裝置與溫度可準(zhǔn)確控制的實(shí)驗(yàn)室空氣達(dá)到 熱平衡時(shí)，所有溫度傳感器的指示必須接近室溫。檢查每個(gè)溫度傳感器的干擾電壓及所 有電氣回路的電氣絕緣，計(jì)算預(yù)期加到加熱器的最大電壓，將此電壓加在裝置加熱器 的一根導(dǎo)線和接地點(diǎn)之間（應(yīng)沒有電流過(guò)）。如果溫度傳感器電氣絕緣、接地、屏蔽 等均正確，不應(yīng)觀察到干擾電壓和電氣絕緣數(shù)值的變化。由于水分凝結(jié)可能影響電氣 絕緣，當(dāng)測(cè)量含濕試件時(shí)，應(yīng)重復(fù)這項(xiàng)檢查。     對(duì)照控制器的技術(shù)規(guī)格，檢查所有自動(dòng)控制系統(tǒng)的干擾電壓。 C2  溫度傳感器     使裝置工作在預(yù)期最大溫度不均勻狀態(tài)。驗(yàn)證局部流速、邊界層厚度、邊界層溫 度和流速的分布。要特別小心驗(yàn)證防護(hù)熱箱裝置中的計(jì)量箱邊界（內(nèi)部和外部）和試 件邊界處的所有這些參數(shù)。     檢查表面溫度。     當(dāng)上述檢查全部成功后，驗(yàn)證與邊界層厚度有關(guān)的測(cè)量環(huán)境溫度傳感器的位置。 C3  不平衡誤差     用已知熱性質(zhì)的不同試件和人為的一組溫度不平衡值進(jìn)行測(cè)定。以驗(yàn)證溫度不平衡 對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，其中包括通過(guò)計(jì)量箱壁的熱流量Q3（與溫度不平衡成正比，與試件 無(wú)關(guān)）和熱流量Q2（與試件導(dǎo)熱系數(shù)和局部表面換熱系數(shù)有關(guān)）。     強(qiáng)烈建議變化計(jì)量箱內(nèi)或防護(hù)箱內(nèi)的表面換熱系數(shù)以驗(yàn)證誤差分析?；蝌?yàn)證在確 定的測(cè)定條件下所要求的準(zhǔn)確度。 C4  周邊熱損     對(duì)于防護(hù)熱箱法，保持裝置在恒定溫度而人為變化實(shí)驗(yàn)室溫度若干度，以檢查周 邊熱損。此頂試驗(yàn)雖然不易做，但可得到環(huán)境溫度變化對(duì)周邊熱損的影響。如果影響 較大，需要在試件周圍設(shè)立邊界系統(tǒng)（電加熱的金屬板或控制溫度的液體循環(huán)冷卻系 統(tǒng)），使其溫度接近測(cè)量平均溫度。     對(duì)于標(biāo)定熱箱法．需采用邊界系統(tǒng)以檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室溫度變化對(duì)周邊熱損的影響程度。 C5  標(biāo)定 C5．1  計(jì)量箱壁的標(biāo)定     標(biāo)志的目的是根據(jù)計(jì)量箱壁的熱流量Q3；修正輸入到計(jì)量箱的Qp值。     用已知比熱阻的均質(zhì)試計(jì)以不同的計(jì)量箱壁溫度差進(jìn)行測(cè)定。繪出計(jì)量箱壁熱電 堆輸出值與Q3曲線或方程。     當(dāng)溫差為若干度時(shí)（通常為試驗(yàn)的極端情況），這個(gè)關(guān)系可假定為線性關(guān)系。 C5．2  側(cè)面迂回?zé)釗p的標(biāo)定     用已知比熱阻的試件在穩(wěn)定下試驗(yàn)，得到側(cè)面迂回?zé)釗p的標(biāo)定系數(shù)。當(dāng)側(cè)面迂回 熱損與試件厚度的關(guān)系為非線性時(shí)，標(biāo)定的試件厚度應(yīng)包括測(cè)量時(shí)預(yù)期使用的厚度范 圍。如果試件單位厚度的比熱阻值變化很大，標(biāo)定過(guò)程在預(yù)期使用的R與d的比值范圍 內(nèi)重復(fù)進(jìn)行。     測(cè)面迂回?zé)釗p與熱、冷側(cè)的溫度差及裝置與所置房間的溫度差有關(guān)，裝置的標(biāo)定 應(yīng)在預(yù)期使用的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。 C6  線性試驗(yàn)     裝置通過(guò)上述全部試驗(yàn)后，準(zhǔn)備一個(gè)由穩(wěn)定的均質(zhì)材料沮導(dǎo)熱系數(shù)是溫度線性函 數(shù)的試件（試件的兩側(cè)面上鑲貼不透氣及防止?jié)襁w移的面層），然后測(cè)量試件在同一 平均溫度但不同溫差（如10，20和40K）時(shí)的導(dǎo)熱系數(shù)，其結(jié)果必須與溫差無(wú)關(guān)，如有 可能，在另一平均溫度下重復(fù)此試驗(yàn)。 C7  性能驗(yàn)證     完成上述檢驗(yàn)后，至少用兩個(gè)熱性質(zhì)穩(wěn)定的材料制作的試件（高密度礦物棉板或老 化的泡沫塑料），在裝置的工作范圍內(nèi)典型的一個(gè)（最好兩個(gè)）平均溫度上進(jìn)行測(cè)量。 這些材料的導(dǎo)熱系數(shù)應(yīng)先經(jīng)國(guó)家認(rèn)可的實(shí)驗(yàn)室測(cè)定。應(yīng)仔細(xì)研究測(cè)量結(jié)果的差異以確定 其原因和如何消除，并采取相應(yīng)的措施。只有成功地對(duì)比后，才能用該裝置鑒定材料的 熱性質(zhì)。     建議定期復(fù)查。   附錄D 裝置設(shè)計(jì) （參考件）  D1  要求的品質(zhì)     設(shè)計(jì)防護(hù)熱箱或標(biāo)定熱箱裝置時(shí)，必須對(duì)下列參數(shù)作出決定：     a．所測(cè)試件的最大厚度和最小厚度；     b．最小和最大的試件比熱阻；     c．測(cè)量時(shí)要求的最大和最小表面換熱系數(shù)；     d．試件兩側(cè)的最小和最大溫差；     e．試件中預(yù)期有規(guī)則的非均質(zhì)性的大??；     f．冷側(cè)最低溫度；     g．熱側(cè)最高溫度；     h．在最不利情況下，裝置的總準(zhǔn)確度；     i．對(duì)熱、冷側(cè)濕度控制的要求；     j，框架中所裝試件的最大重量。 D2  試探性地選擇裝置的尺寸     如果預(yù)期要測(cè)量有規(guī)律的非均質(zhì)試件時(shí)，裝置的尺寸應(yīng)盡可能是非均質(zhì)性尺寸的 整倍數(shù)。     首先試探性地取試件尺寸大于被測(cè)試件最大厚度的8倍，計(jì)量箱尺寸為試件最大厚 度的4倍。然后，對(duì)防護(hù)熱箱裝置通過(guò)估算周邊熱損Q5和不平衡熱流量Q2。對(duì)標(biāo)定熱箱 裝置通過(guò)估算側(cè)面遷回?zé)釗pQ4，檢驗(yàn)這些尺寸。參考附錄C。 D3  表面換熱系數(shù)     總的表面換熱系數(shù)包括輻射和對(duì)流傳熱系數(shù)兩部分。對(duì)于中等數(shù)值的表面換熱系 數(shù)，建議以輻射為主。     如果試件的一邊為自由對(duì)流，用表B1和有關(guān)公式計(jì)算局部換熱系數(shù)，然后檢查溫度 的均勻性。應(yīng)在最小和最大允許的試件比熱阻及最小和最大的溫差情況下重復(fù)計(jì)算。導(dǎo) 流屏表面與試件的距離應(yīng)為邊界層厚度的幾倍。     強(qiáng)迫對(duì)流時(shí)，應(yīng)先設(shè)定空氣的質(zhì)量流量，選擇不同的空氣流速和導(dǎo)流屏到試件表面 距離。使質(zhì)量流量和雷諾數(shù)均滿足要求。     強(qiáng)烈建議工作在以試件表面到導(dǎo)流屏的距離δ計(jì)算的雷諾數(shù)Reo大于１００００的紊 流狀態(tài)。如果空氣流速低于1m/s，自然對(duì)流可能部分地與強(qiáng)迫對(duì)流重疊。此時(shí)應(yīng)細(xì)致地 分析邊界層。     由此確定試件與導(dǎo)流屏間的最小和最大距離，最小和最大空氣流速及空氣質(zhì)量流量。 D4  溫度均勻性     用最小的表面換熱系數(shù)，最小的試件比熱阻，最小溫差和最大質(zhì)量流量及流速，驗(yàn) 算溫度均勻性。亦應(yīng)驗(yàn)證某些典型情況。     驗(yàn)算是否可能出現(xiàn)層流向紊流過(guò)渡的可能性，因?yàn)檫@將造成幾乎不可預(yù)測(cè)的波動(dòng)。 裝置應(yīng)避免工作在不充分?jǐn)U殿的紊流或?qū)恿鞔鷳B(tài)。當(dāng)試件與導(dǎo)流屏間的流速和屏后的流 速不是相差很遠(yuǎn)時(shí)，將獲得最好的結(jié)果（邊界層流速分布沒有大的變化）。 D5  周邊熱損     標(biāo)走熱箱裝置中，解決周邊熱損的辦法是控制試件邊緣溫度或采用試件邊緣絕熱使 試件邊緣溫度接近試件的平均溫度。     估算實(shí)驗(yàn)室溫度變化對(duì)周邊熱損的影響，并確定實(shí)驗(yàn)室溫度穩(wěn)定性。     對(duì)于防護(hù)熱箱裝置，用GB10294中的有關(guān)公式，檢驗(yàn)以最小溫差測(cè)量最大厚度和最 大比熱阻的試件時(shí)，保護(hù)是否足夠。 D6  不平衡誤差     對(duì)防護(hù)熱箱裝置，首先驗(yàn)證表面換熱系數(shù)不均勻性的影響。如果計(jì)量箱邊界處試件 的表面溫度不平衡超過(guò)允許范圍，為達(dá)到要求的表面換熱系數(shù)，應(yīng)修改設(shè)計(jì)，如仍不滿 足，則用較高的表面換熱系數(shù)（反射性表面改為輻射性表面或由自然對(duì)流改為強(qiáng)迫對(duì)流 或兩者同時(shí)采用）。     計(jì)算在試件內(nèi)側(cè)溫差最小、試件比熱阻和厚度最大時(shí)的表面溫度的不平衡。應(yīng)同時(shí) 計(jì)算相應(yīng)于最大允許不平衡誤差所允許的最大溫度不平衡值。這個(gè)數(shù)值應(yīng)大于前一步計(jì) 算的接近計(jì)量箱邊界處的溫度不平衡值。如果小于計(jì)算的不平衡值，應(yīng)修改表面換熱系 數(shù)、裝置尺寸、試件兩側(cè)的溫度，然后重新開始設(shè)計(jì)。 D7  裝置的詳細(xì)設(shè)計(jì)     應(yīng)該根據(jù)通過(guò)箱壁的最大允許熱流量Q3，計(jì)量箱內(nèi)、外部最大溫差，以及預(yù)計(jì)的最 大溫度波動(dòng)和不均勻性設(shè)計(jì)防護(hù)熱箱裝置和標(biāo)定熱箱裝置的計(jì)量箱壁。     當(dāng)采用強(qiáng)迫對(duì)流時(shí)，應(yīng)保證整個(gè)試件寬度上流速均勻。     加熱和冷卻設(shè)備的布置應(yīng)使它周圍存在紊流，讓空氣溫度迅速混合均勻。     為計(jì)算環(huán)境溫度，必須檢查所有裝置的表面溫度，應(yīng)小心使加熱器或冷卻器不在裝 置的表面上產(chǎn)生熱或冷點(diǎn)。     確定溫度傳感器的數(shù)量和位置。自然對(duì)流時(shí)，測(cè)定空氣溫度的溫度傳感器應(yīng)在邊界 層之外。強(qiáng)迫對(duì)流時(shí)，應(yīng)能檢測(cè)絕熱混合溫度（容積溫度）。     應(yīng)確定最大和最小加熱和冷卻功率。當(dāng)測(cè)試高比熱阻試件和采用強(qiáng)迫通風(fēng)時(shí)，熱側(cè) 風(fēng)扇的功率可能超過(guò)通過(guò)試件的熱流量Q1，為此需添加冷卻裝置，熱側(cè)露點(diǎn)溫度有特殊 要求時(shí)，熱側(cè)也可能要用冷卻裝置。     根據(jù)溫度不平衡和溫度穩(wěn)定性的分析以及考慮在最小溫差時(shí)要求的穩(wěn)定性，確定飄 移和長(zhǎng)期穩(wěn)定性，選擇控制系統(tǒng)。     電氣干擾噪聲和長(zhǎng)期穩(wěn)定性引入的誤差應(yīng)是可忽略的，即應(yīng)遠(yuǎn)小于允許的空氣溫度 波動(dòng)和不均勻性。     如果采用試件周邊溫度控制系統(tǒng)，應(yīng)確定其控制方法。     驗(yàn)算在最不利條件下的總誤差是否滿足設(shè)計(jì)要求。   附加說(shuō)明：  本標(biāo)準(zhǔn)由國(guó)家建筑材料工業(yè)局提出。 本標(biāo)準(zhǔn)由河南建筑材料研究設(shè)計(jì)院技術(shù)歸口。 本標(biāo)準(zhǔn)由國(guó)家建筑材料局蘇州混凝土水泥制品研究院及河南建筑材料研究設(shè)計(jì)院負(fù)責(zé)起草。 本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人劉成昌、曹聲含、王吉林、陳愛珠、陳惠余。