DB51/T 2434-2017 材料热导率和热扩散系数的瞬态测量—脉冲法

ICS17.200.20

A42

DB51

四川省地方标准

DB51/T2434—2017

材料热导率和热扩散系数的瞬态测量—脉冲法

2017-12-20发布2018-01-01实施

四川省质量技术监督局发布

DB51/T2434—2017

目次

前言...............................................................................II

引言..............................................................................III

1范围..............................................................................1

2规范性引用文件....................................................................1

3术语和定义........................................................................1

4基本原理..........................................................................2

5测量装置..........................................................................3

6测量系统..........................................................................4

7测量..............................................................................5

8绝干材料导热系数和热扩散系数的测量................................................8

9测量报告..........................................................................8

附录A（规范性附录）关于B(y)函数的求解............................................10

附录B（规范性附录）操作系统和数据处理.............................................12

参考文献............................................................................13

I

DB51/T2434—2017

前言

本标准按照GB/T1.1-2009规定的规则起草。

本标准由四川省经济和信息化委员会提出并归口。

本标准由四川省质量技术监督局批准发布。

本标准起草单位：西南科技大学。

本标准参加起草单位：西南应用磁学研究所，深圳欣旺达股份有限公司

本标准主要起草人：陈昭栋、陈丕、霍冀川、黄鹤燕、郭宝刚、易勇、王哲、陈立、陈芬、罗浩。

II

DB51/T2434—2017

引言

材料热物性的测量有稳态法和瞬态法之分。基于平衡态热力学理论的测量方法，称为稳态法。目前，

国内外一般都采用稳态法测量材料的热导率。基于传热学理论的测量方法，称为瞬态法。它是在温度变

化的过程中进行测量的，能同时测量材料的热导率、热扩散系数。在已知材料的密度时，可以计算材料

的定压比热容，在已知热作用周期时，也能计算材料的蓄热系数。

III

DB51/T2434—2017

材料热导率和热扩散系数的瞬态测量-脉冲法

1范围

本标准规范了采用平面热源，以恒定热流强度脉冲加热，瞬态测量固体材料热导率和热扩散系数的

基本原理、计算公式、试件制备、测量装置、测量系统、操作系统和数据处理、测量操作要点以及测量

结果的表达等方面的内容。

本标准适合用于含湿状态或绝干状态下,在室温附近，测量保温绝热材料、导热材料等固体板材的

热导率和热扩散系数，测试范围分别为0.01W·m-1·K-1＜λ＜500W·m-1·K-1和5×10-8m2·s-1≤α≤10-4

m2·s-1。

2规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文

件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T32064-2015建筑用材料导热系数和热扩散系数瞬态平面热源测试法

GB/T10294-2008绝热材料稳态热阻及有关特性的测定-防护热板法

GB/T4132-1996绝热材料及相关术语

GJB1485-92材料物理性能测量方法的精密度、准确度和不确定度

3术语和定义

下列术语和定义适用于本标准。

3.1

材料的热物性thermalpropertiesofmaterials

包含材料的热导率λ（即导热系数），热扩散系数a（即导温系数）,定压比热容cp和蓄热系数S

等，为材料热物理性质的统称，简称材料的热物性。

3.2

瞬态测量transientmeasurement

根据传热学理论，在加热升温，或停止加热后的降温过程中，快速完成热测量，且测量系统无需实

现或保持热平衡状态的一种测量方法。

3.3

脉冲法pulsemethod

1

DB51/T2434—2017

材料热物性的一种瞬态测量方法。指平面热源用恒定热流强度，在均匀无限大介质中，从0–τ的

脉冲加热时间内，造成一定的温度升高。由于介质的传热，在温度降低的变化过程中，实现热物性测量

的一种方法。

3.4

均匀和无限大uniformandinfinite

均匀，指待测试件具有足够的尺度，从这个尺度看材料是均匀的；无限大，实际上只要求在热测量

的时间内，热流前锋尚未达到待测试件边界的情况。

3.5

热扩散系数thermaldiffusioncoefficient

待测材料的热导率与密度和定压比热容的积的比值。表示材料的温度扩散性质，也称为导温系数。

注：单位采用秒分之米平方m2·s-1。

3.6

热导率thermalconductivity

热流强度与温度梯度比值的负值。负号反映能量从高温向低温方向传递。表示材料的导热性质，也

称导热系数。

注：单位采用米开尔文分之瓦W·m-1·K-1。

3.7

定压比热容specifikheatcapacityatconstantpreessure

在保持压力不变的条件下，单位质量的物体，温度升高1K，所需要供给的能量。表示材料吸收（或

λ

放出）能量与温度变化的比值。定压比热容：c=，式中，ρ为材料的密度。

pρa

注：单位采用等千克开尔文分之余焦尔J⋅kg−1⋅K−1。

3.8

蓄热系数heatstorageconffcient

一定厚度的单一材料层，一侧受到谐波热作用时，表面温度将按同一周期波动，定义表面上的热流

波幅与表面温度波幅之比为蓄热系数S，表示材料的蓄热能力。反映周期热作用下，材料表面温度升高

（或降低）℃时，秒内，2表面积贮存（或释放）的热量。可以证明：λ2。式中，为

111mS=0.04178Th

Tha

热作用周期，单位s。

注：单位采用米平方开尔文分之瓦W·m-1·K-1。

4基本原理

本测量方法以一维半无限大传热模型的精确解，以及平面热源用恒定热流强度脉冲加热测量装置

后，获得的热源表面降温过程的规律，导出B(y)函数的测量表达式。然后用温升（或降）随时间变化

2

DB51/T2434—2017

的测量数据，计算B(y)函数的测量值，再用此值代入B(y)函数的定义式，反解出y函数的数值，实现

对材料热物理性质的测量。

5测量装置

5.1脉冲法瞬态测量装置的布置如图1所示。

X

l/m

辅件2

d/m

温差电