耐火材料、保溫材料廣泛應用於各種電解槽和窯爐上,導熱係數是一項重要的物理參數,其大小標誌著物質的導熱能力,關係到材料的品質,物質導熱係數的數值與材料、性質、狀態、內部結構等因素有關,對同一物質來說,導熱係數還與溫度、壓力、溼度、密度等因素有關。
以PBD-12-4P型平板導熱係數測試試樣為例,測試樣品外形要求為圓餅形,尺寸規格為ф180mm×h(8-25)mm。在單位時間與單位溫度梯度下沿熱流方向通過材料單位面積傳遞的熱量為導熱係數,它的高低與多孔材料密度即孔隙率著重要關係,計算公式為:
λ=q/(dT/dx)
式中:λ-導熱係數,單位為W/(m·k)
q-單位時間熱流密度,單位為W/m2
dT/dx-溫度梯度,單位為k/m
穩定時熱流在單位時間一維溫度場中縱向通過試樣截面後經流經中心量熱器的水流吸收的熱量,它與試樣兩面的溫差、試樣在該溫度場中的導熱係數和試樣中心量熱器吸熱面面積成正比,而反比於試樣厚度,導熱係數計算公式為:
λ=Q·δ/(A·△T)
式中:λ-導熱係數,單位為W/(m·k)
Q-單位時間內水流吸收的熱量,單位W
δ-試樣厚度,單位為m
A-試樣面積,單位為m2
△T-冷熱面溫差,單位為K
熱量Q與水流的質量、比熱容和水溫升高量成正比,計算公式為:
Q=C·w·△T
式中:Q-水流在單位時間內吸收的熱量,單位為W
C-水的比熱容,單位為J/(g·k)
w-水流量,單位為g/s
△T-水溫升高,單位為K
所以採用水流量平板法測定尖晶石質保溫隔熱耐火材料的導熱係數的最終計算公式:
λ=C·w·△T·δ/(A·△T)