防护鞋隔热性试验机

[color=#990000]摘要：针对低密度隔热材料在实际工程中的应用，介绍了两个新型表征参数，分别在固定厚度和固定热阻情况下，对低密度隔热材料进行评价、选材和优化。同时，还推荐采用瞬态法测量隔热材料的热扩散系数，可以在准确表征隔热性能的同时，还能简化测试设备及其造价。[/color][hr/][b][color=#990000]1. 问题的提出[/color][/b] 在低密度隔热材料的实际工程应用中，往往存在着以下两方面的问题： （1）普遍认为隔热材料的密度越低，隔热性能越好，从而在保温板等行业内将密度视为影响保温板隔热性能的唯一因素和产品指标，但实际情况并非如此。 （2）在隔热系统设计中，往往需要根据事先明确的隔热层热阻指标，来选择合理的隔热材料并进行优化。但根据热物理性能参数（如导热系数和密度）如何对隔热材料进行正确的优化选择，并没有一个简便和有效的方法。 本文将针对以上问题，介绍了两个新型表征参数，以便更直观、更具有物理意义和更简便的对隔热材料进行评价，来满足实际工程应用中隔热材料的选择和优化需要。[color=#990000][b]2. 新表征方式的提出[/b]2.1. 密度因子（λ/ρ）[/color] 隔热材料的导热系数与材料密度有很强的相关性，大多数隔热材料都为多孔材料，随着隔热材料孔隙率的提高或密度的降低，其导热系数变小，但导热系数并不是随着密度的减小而无限降低，如图2-1所示，当密度小于某个临界值后，由于孔隙率太高，空隙中的气体开始产生对流，辐射传热也相应加强，这时隔热材料的导热系数反而增大[1]。因此对于多孔材料隔热性能的评价，不仅只采用导热系数这个参数，还要同时考虑密度的影响。[align=center][img=,618,884]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/02/202002172009301230_3093_3384_3.png!w618x884.jpg[/img][/align][align=center][color=#990000]图2-1 不同温度下采用不同稳态热流计法设备（PMA2和PMA4）测试不同密度氧化铝纤维毡导热系数的结果[/color][/align] 在隔热材料的各个热物理性能参数之间，有以下关系存在：[align=center][img=,690,193]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/02/202002172009580845_1756_3384_3.png!w690x193.jpg[/img][/align] 由上式可以看出，密度因子的大小决定了材料的隔热能力，密度因子越小代表隔热能力越强。其物理意义在于：在材料厚度固定情况下，密度与热阻乘积表征了材料的隔热能力，乘积越大，隔热能力越强。 密度因子应用的典型案例是评价不同类型膨胀聚苯乙烯（EPS）板[2]，四种牌号的EPS板热物理性能如图2-2所示。从图中可以看出，四种牌号EPS板的导热系数随着蜜豆的增大而单调降低，密度越大反而导热系数越大。[align=center][img=,690,207]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/02/202002172010225882_6318_3384_3.png!w690x207.jpg[/img][/align][align=center][color=#990000]图2-2 四种牌号EPS板的热物理性能[/color][/align] 将四种牌号EPS板的密度因子绘制成直方图，如图2-3所示，由此可见，密度更高的EPS 150和200板具有最好的隔热能力。[align=center][img=,690,476]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/02/202002172010432515_6258_3384_3.png!w690x476.jpg[/img][/align][align=center][color=#990000]图2-3 密度因子的直方图[/color][/align] 另外，从上式中还可以看出，材料的隔热性能还可以通过直接测量热扩散系数进行表征，这在实际测试中有着十分重要的意义。因为导热系数的直接测量往往十分复杂，通常必须检测量热流量。此外在这种导热系数直接测试实验中，通常情况下，加热器产生的一些热量不会流过样品，而是通过辐射损失掉。而在直接测量热扩散系数的方法中，大多采用瞬态法，只需测量温度随时间的变化，往往无需考虑辐射热损带来的影响，由此可以使得测试装置大大简化，这在高温下的测试中效果尤为明显。[color=#990000]2.2. 隔热效率（ρλ）[/color] 隔热的主要功能是限制热流，当热流密度为q的热流通过厚度为d 、具有有效导热系数λ （有效热阻R ）的隔热层，那么贯穿整个厚度的温差为△T ，它们之间的关系由傅里叶传热定律给出：[align=center][img=,690,259]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/02/202002172011074275_944_3384_3.png!w690x259.jpg[/img][/align] 因此，上式的物理意义在于：对于给定的所需热阻R，单位面积所需的隔热质量与密度和导热系数的乘积成正比。即对于任何设计要求的热阻，最小化隔热效率参数ρλ可以最小化稳态传热中每单位面积所需的隔热质量。 隔热效率参数应用的典型案例是评价航天飞行器金属热防护系统用不同类型隔热材料的评价[3,4]，在0.1Pa的高真空下，测试研究了多种纤维隔热材料样品隔热效率参数作为温度的函数，如所示图2-4。所提供的数据包括密度分别为96、96、107、267和202.4 kg/m3的Q-Fiber、Saffil、APA、ZYF和OFI五种纤维类隔热材料。从图中可以看出，OFI的隔热效率参数最低，对于特定的应用，其单位面积的质量要求更低。Q-Fiber和Saffil有相似的性能。在高达1000 K的温度下，APA的性能类似于Saffil和Q-Fiber，但在较高温度下性能稍差。ZYF在整个温度范围内具有最高的隔热效率参数，但具有更高的使用温度。Q-Fiber、Saffil、APA、ZYF和OFI五种纤维类隔热材料长期使用的极限温度分别为1370、1760、1760、2200和1600 K。[align=center][img=,690,476]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/02/202002172011243545_7239_3384_3.png!w690x476.jpg[/img][/align][align=center][color=#990000]图2-4 空气中0.1Pa压力下多种隔热材料隔热效率参数岁温度变化的比较。[/color][/align][color=#990000][b]3. 结论[/b][/color] 综上所述，针对低密度隔热材料在不同工程应用中的评价，引入了物理意义明确的两个实用参数，即： （1）在材料厚度固定情况下对材料隔热能力进行评价时，可以选择隔热因子参数，隔热因子越小，隔热能力越强。 （2）在材料热阻固定情况下对材料隔热能力进行评价时，可以选择隔热效率参数，隔热效率参数越小，隔热效率越高。 （3）采用直接测试隔热材料热扩散系数的瞬态法，可以忽略传热边界条件对测量的影响，简化测量装置，在高温下可以采用结构非常简单的设备来完成隔热材料热扩散系数的准确测量。 总之，上述介绍两个新型表征参数对于初步比较十分有用，但隔热材料在实际使用中会经历热流、气压和周围材料温度的变化，因此它们很少达到稳定状态，这使得在复杂的瞬态环境中很难建立一个简单参数来精确比较材料的隔热性能。确定特定热系统中使用最有效的隔热材料是一项复杂的任务，不仅需要考虑隔热材料本身的瞬态热性能，还必须考虑与其他部件的相互热作用，以及在不降低性能情况下抵抗其他环境影响。然而，上述两个表征参数，至少可以在实际工程应用中粗略比较稳态条件下现有的各种隔热材料。[b][color=#990000]4. 参考文献[/color][/b]（1） Wulf R, Barth G, Gross U. Intercomparison of insulation thermal conductivities measured by various methods[J]. International journal of thermophysics, 2007, 28(5): 1679-1692.（2）Lakatos á. Thermal conductivity of insulations approached from a new aspect[J]. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 2018, 133（1）: 329-335.（3）Daryabeigi K, Cunnington G R, Knutson J R. Combined heat transfer in high-porosity high-temperature fibrous insulation: Theory and experimental validation[J]. Journal of thermophysics and heat transfer, 2011, 25(4): 536-546.（4）Daryabeigi,K., "Effective Thermal Conductivity of High Temperature Insulations for Reusable Launch Vehicles," NASA TM-1999-208972, February 1999.[align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align]

几天前我们的实验室来了一批参观的专家，其中一个专家问看到了我们去年购置的一台材料试验机，问多大吨位的，我们回答是20T的，这位专家立即说，哎呀！这么大吨位的万能材料试验机怎么不安装防护网呢？如果测试材料在断裂时飞溅呢？这是可是安全隐患啊！当时我们就给问懵了，我们如实解释回答，我们使用的材料试验机是用于铝合金和玻璃钢材料的拉伸试验，此类型的试验机已经使用了近8年，做过几万次的实验，还从没发生过断裂飞溅这样的危险，况且试验机的厂商也没提供相应的知识和防护，专家听了后认为应当有安全意识，虽然没出事，但并不代表不会出事，应当安装一个防护装置。由于我们还真没考虑过这方面的问题，也没有这方面相关的知识，因此 想请大家帮忙看看，我们应该如何加装防护装置，如果哪位版友有示例图片给予参考，请不吝赐教。这里先拜谢啦！（问题已经得到有效解决，真相在31楼，大家迅速围观啦！）http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/06/201306261620_447865_1606772_3.jpg

1. 概述 随着保温隔热材料在各个领域内的广泛应用，体现保温隔热材料性能的导热系数指标也逐渐成为重要的测试和考核参数，使得测试保温隔热材料导热系数的防护热板法测试仪器得到了广泛的应用，众多机构和实验室采用多种型号的防护热板法导热系数测试仪器对保温隔热材料的导热系数进行测试评价。但在防护热板法导热系数测试设备的应用中，出现以下问题： （1）同一保温隔热材料产品经不同实验室采用不同防护热板法设备测试后出现不同测试结果。 （2）同一保温隔热材料产品经不同实验室采用相同防护热板法设备测试后出现不同测试结果。 （3）一台防护热板法设备测试同一材料在不同时期和不同温度区间出现不同测试结果。 由此可见，由于设备、人员、环境条件和操作方法等不同存在不同的测试误差。也就是说，不同实验室和不同防护热板法设备之间，甚至同一防护热板法测试设备，存在不同“测量不确定度”造成的测试数据差异。在实际工程应用中，这些差异严重影响了保温隔热材料产品的性能评定，很多时候甚至会误导材料研制、使用和设计部门对材料的客观准确认识以及正确使用。 由于目前国内外防护热板法测试设备缺失相应的计量校准和溯源，防护热板法测试设备仅能通过美国国家标准与技术研究院（NIST）提供的有限标准参考材料来进行室温附近的校准，无法实现较宽泛范围内的防护热板法测试设备的校准。鉴于此种特殊情况，国内外测试机构和实验室一般都采用一些性能稳定的材料来进行实验室比对测试。 按照GB/T 27043-2012“合格评定能力验证的通用要求”规定，所谓实验室比对，是指在规定条件下，对相同准确度等级或者指定不确定度范围的同种测量仪器复现的量值之间进行比较的过程。测试设备实验室间比对的目的是确定实验室能力，识别实验室间的差异和实验室存在的问题，而关键是要对最终比对结果进行评价。在实验室间比对过程中，应特别考虑各参加实验室所声明的测量不确定度。在国内的以往实验室间比对中，对各实验室测试设备测量不确定的认识严重不足，几乎只注重比对测试结果的一致性，而完全忽略了结果的测量不确定度。虽然多个实验室进行了测试给出了结果，但没有提供各实验室的测量结果不确定度分析报告，使得实验室间比对工作只有组织和实施而缺少正确合理的评价，不知道结果之间相差多大为合理，多大为不合理，甚至于一味地追求结果的一致性，忽视了比对实验的真正目的。 由此可见，要提高保温隔热材料导热系数测试的准确性和可靠性，就应统一测试结构和实验室的防护热板法测试设备的检定和校准工作，正确运用测量不确定度分析，在规定的范围内开展量值传递工作，做好计量标准考核和管理工作。 其实，针对目前国内防护热板法测试设备缺失相应的计量校准和溯源的现状，防护热板法测试设备的测量不确定评定，不仅仅适应于计量机构和国际量值比对，同时更适用于各级检测实验室、校准实验室和质检机构。 因此，为了规范检测机构测试标准的运行，提高测试管理水平，保证保温隔热材料测试数据的准确可靠，客观、公正和科学反映检测机构和实验室综合技术水平，应开展各实验室防护热板法测试设备的测量不确定度分析，开展各实验室之间防护热板法测试设备比对，制定相应的实施方案，以便各实验室在参加比对工作中共同遵守。 此次保温隔热材料防护热板法导热系数测试实验室间比对只在国内少数几家具有防护热板法导热系数测试设备的重要机构和实验室内进行，通过实验室间比对，拟达到以下几方面的目的： （1）识别实验室防护热板法测试设备存在的问题，这些问题可能与诸如不适当的检测或测试程序、人员培训和监督的有效性、设备校准等因素有关； （2）建立防护热板法导热系数测试的有效性和可比性； （3）识别实验室间各防护热板法测试设备的差异； （4）确认各实验室声称的导热系数测量不确定度； （5）评估防护热板法的性能特征——通常被称为协作试验； （6）增强实验室客户的信心； （7）根据比对的结果，帮助参加实验室提高能力； （8）用于导热系数标准物质/标准样品的赋值，以及评定其用于导热系数检测或测量程序时的适用性。2. 基本原则2.1. 实验室间比对参与实验室的动机 此次保温隔热材料防护热板法导热系数测试实验室间比对的主要目的是在国内有限范围内建立防护热板法导热系数测试的有效性和可比性。此次比对并不具有通常意义上的实验室合格评定和能力验证的作用，主要是通过实验室间比对识别实验室防护热板法测试设备存在的问题、识别实验室间各防护热板法测试设备的差异和明确各自实验室导热系数测量不确定度，为改进措施的实施提供明确的方向。因此，这就需要参与比对的机构和实验室具有不怕暴露自身问题的态度，能客观真实的进行比对实验和展示比对结果，更有利于发现问题和解决问题，促进这个技术领域的发展。 总之，此次防护热板法导热系数测试实验室间比对，以及今后的其他热物理性能测试方法和测试参数的比对，都属于自发组织、自愿参加，大家一起努力来提高整个材料热物理性能测试水平。2.2. 实验室比对的组织 在进行比对时要事先制定比对计划，针对比对目的和方法，包括采用的传递标准、仪器设备的要求、数据的处理及报告、比对结果的评价及利用等环节，策划好比对方案。特别要根据比对项目的目的，确定具有相当技术能力的主导实验室和一定数量符合条件的参比实验室。组织比对时应着重考虑以下三点： （1）比对方法首选国家计量检定规程或国家计量技术规范规定的相关程序。在某些情况下也可以采用特定方法，但应通过适当途经（例如协作实验）确认。如果参比实验室的仪器设备和实验人员差异较大，或者对比对方法有歧义，则应事先对实验条件作更为详尽的说明，以便排除可能产生的干扰并识别真实差异。 （2）比对参考（指定）值通常由高等级的实验室（例如国家、大区或省市计量院）给出，也可由主导实验室和参比实验室共同协商提出。在实际工作中，有时是自行组织的人员比对、设备比对或者是两个或两个以上的实验室间比对。这时无法确定参考值，往往只能比较两个或两个以上测量结果之间的差异，而这种差异的可接受性往往可以用En值来判断。如果差异显著，则很难确定出错在哪一方。 （3）鉴于测量结果及其不确定度均要参与最终比对结果的评判，所以在比对前应列出不确定度的主要分量、评定方法，并给出相应的置信水平和自由度。2.3. 实验室比对的路线 在传统的实验室间比对过程中，典型的比对路线如图 2‑1所示，A表示主导实验室，B、C、D、E、F、G表示参比实验室。在圆环式中，传递标准首先由主导实验室A按规定程序进行校准，得出数据后传递给参比实验室B，经B校准后依次传递给其他实验室，最后由G返回到A进行复校，以验证传递标准的示值变化是否正常。该方式适用于传递标准稳定性好、便于搬运的情况。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/07/201507221657_556704_3384_3.jpghttp://bbs.instrument.com.cn/xheditor/xheditor_skin/blank.gif图2‑1 实验室比对传递线路图 在星形式中，传递标准首先由主导实验室A按规定程序进行校准，得出数据后传递给参比实验室B，经B校准后直接返回A复校，以验证传递标准的示值变化是否正常。若变化在允许范围内则比对有效，可取A前后两次的平均值与B比较，计算出A、B两个实验室的差异。若差异在允许的范围内，表明符合要求；若差异显著，则应检查是否存在系统偏差。依此类推，逐次比对到G。该方式也适用于多台传递标准从A出发同时进行比对，即使某一台传递标准出问题，也只影响某一个实验室的比对结果。 花瓣式由三个小的圆环式组成, 在按圆环方式进行了两个实验室的比对后，将传递标准返回主导实验室A复校，以及时验证在此过程中传递标准示值的变化

[color=#ff0000]摘要：针对目前隔热材料导热系数测试中存在的使用条件和测试条件不一致，以及隔热材料导热系数测试方法选择不合理的问题，本文对低密度隔热材料导热系数测试技术进行了分析，介绍了等效导热系数和导热系数基本概念，介绍了如何选择合理的测试方法，并用试验测试数据验证了不同测试方法所得的等效导热系数和导热系数之间的差异。[/color][align=center][color=#ff0000]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/color][/align][size=18px][color=#ff0000]一、问题的提出[/color][/size]在高低温隔热防护领域中，经常会听到防热结构设计人员和隔热材料使用机构提出隔热材料无法满足使用要求的问题，经常会出现隔热性能样品测试结果与实际隔热考核试验效果相差巨大的现象。在隔热材料实际应用中，如果按照隔热材料导热系数测试结果进行设计，经常会出现防隔热系统根本无法达到隔热设计要求的现象。出现这种现象主要是由于以下几方面的原因：（1）隔热材料使用条件和测试条件出现严重偏离。（2）隔热材料导热系数测试方法选择不合理。为解决上述问题，本文将针对当前低密度隔热材料导热系数测试技术进行分析，介绍合理的测试方法选择，并用试验测试演示不同测试方法所得的等效导热系数和导热系数之间的差异。[size=18px][color=#ff0000]二、等效导热系数、导热系数及其测试方法分析[/color][/size]各种隔热材料在实际应用中，一般都会在材料的隔热厚度方向上形成较大温差，即隔热材料的一面面对高温热源或低温冷源，隔热材料另一面经隔热后的温度越接近于环境温度（如室温）越好。在高温防隔热系统中，这种温差往往有几百至上千度；在低温绝热系统中，这种温差也会有200~300℃左右（如液氮和液氦冷源）。另外在隔热过程中，隔热材料内部的传热形式主要有导热、辐射和对流三种传热形式，特别是对于低密度多孔隙的隔热材料，冷热面之间的温差越大，辐射和对流的作用越明显。因此，为了准确测试表征隔热材料的实际隔热性能，需要在隔热材料厚度方向上模拟出与实际应用接近的大温差后再进行测试，这种大温差条件下测试得到的导热系数包含了导热、辐射和对流三种传热形式的综合作用，这种包含了复杂综合传热效果的导热系数称之为等效导热系数（effective thermal conductivity），或表观导热系数（apparent thermal conductivity）。目前大多数隔热材料导热系数测试过程中，并未在隔热材料厚度方向上形成较大温差，一般是将温差控制在10~40℃范围内，此时获得的测试结果为导热系数（thermal conductivity），也称之为真导热系数（ture thermal conductivity），主要包括隔热材料内的固体材质和气体的导热系数之和，这种较小温差使得隔热材料内存在的辐射和对流热传递可以忽略不计。真导热系数的另外一个显著特点是与被测样品的厚度无关，即测试不同厚度的相同隔热材料样品应得到相同的真导热系数，此特点常用于考核导热系数测试仪器的准确性。由此可见，由于小温差测试中不包含辐射和对流传热，这使得测试相同隔热材料测试时，大温差下测试得到的等效导热系数数值往往会普遍大于小温差下测试得到的真导热系数。因此，如果用真导热系数来进行防隔热系统的设计，自然无法得到合理的隔热设计效果。总之，为了得到隔热材料的真实准确数据，隔热材料的导热系数测试条件必须尽可能的与实际隔热温差接近。依上所述，在隔热材料导热系数测试过程中，要根据隔热材料实际应用情况，导热系数测试设备要在被测样品厚度方向上建立相应的大温差或小温差，并在所建立的温差条件下进行测试。因此必须对测试方法和测试设备进行合理的选择，这样才能得到合理的隔热性能测试结果。以下为几种常用于低密度隔热材料导热系数表征的测试方法以及它们的相应温差条件说明。（1）稳态保护热板法：稳态保护热板法是目前导热系数测量精度最高的一种稳态测试方法，也是一种绝对测试方法，其典型标准为GB/T 10294和ASTM C177，测试温度范围可以覆盖-160℃~600℃。由于这种方法在被测样品厚度方向上只能形成20~30℃的小温差，所以测试得到的是真导热系数。保护热板法适合测试导热系数小于1W/mK的各种低导热防隔热材料，但对于超低导热系数（0.01W/mK）测试中，准稳态法的表现显着尤为突出，这主要是因为准稳态法具有从低温至高温的很宽泛测试温度范围，并能测试大温差下的等效导热系数，同时配套的校准技术相对简单，并具备多参数（导热系数、热扩散系数和比热容）测试能力和和更快的测试效率，另外准稳态法测试设备具有相对较低的造价。（2）对于具有超低导热系数（0.01W/mK）的绝热材料，其常温至低温下导热系数测试推荐采用蒸发量热计法，一方面是因为这种方法灵敏度和准确度都非常高，另一方面是可以测试大温差下的等效导热系数。[size=18px][color=#ff0000]三、等效导热系数和导热系数测试对比[/color][/size]为了更直观的说明和了解等效导热系数与导热系数之间的区别，我们分别对石墨毡隔热材料在高温和真空下分别采用不同稳态热流法法和稳态防护热板法进行了测试验证。样品：石墨毡，样品尺寸300mm×300mm×30mm，密度91.7kg/m3。测试环境：真空环境，真空度始终控制在100Pa左右。测试方法和设备：（1）稳态保护热板法（ASTM C177），测试设备为德国耐驰公司的GHP 456,如图1所示。样品热面最高温度为620℃，样品厚度方向上的温差为20℃。（2）稳态热流计法（ASTM C518），测试设备为上海依阳公司的TC-HFM-1000,如图2所示。样品热面最高温度为1000℃，冷面温度控制在50℃以上，最大温差980℃。[align=center][img=大温差下测试等效导热系数,500,333]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/05/202205171059034061_2954_3384_3.jpg!w690x460.jpg[/img][/align][align=center]图1 德国耐驰公司GHP 456导热测试设备[/align][align=center][/align][align=center][img=大温差下测试等效导热系数,500,388]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/05/202205171059379893_798_3384_3.jpg!w500x388.jpg[/img][/align][align=center]图2 上海依阳公司TC-HFM-1000导热测试设备[/align]采用热流计法和保护热板法得到的测试结果如表1所示，绘制成拟合曲线如图3所示。[align=center]表1 采用热流计法和保护热板法测试石墨毡导热系数结果[/align][align=center][img=大温差下测试等效导热系数,690,220]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/05/202205171059504021_3983_3384_3.png!w690x220.jpg[/img][/align][align=center][img=大温差下测试等效导热系数,690,421]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/05/202205171100113433_2123_3384_3.png!w690x421.jpg[/img]图3 石墨毡等效导热系数和导热系数测试结果对比图[/align]从上述测试结果可以明显看出，保护热板法在20℃小温差下测得的导热系数随温度变化基本呈线性关系。热流计法在大温差下测得的等效导热系数随温度变化呈曲线关系，并随着温差增大，导热系数快速增大，其中的热辐射传热效应非常明显。在500℃平均温度下，等效导热系数要比真导热系数增大了将近60%多。由此可见，如果在防隔热系统中采用的是导热系数而非等效导热系数进行设计，则会出现严重错误。[size=18px][color=#ff0000]四、总结[/color][/size]为了满足实际工程应用中对隔热材料的隔热性能准确测试表征，需特别注意以下内容：（1）根据隔热材料的设计和应用场景，选择合理的测试方法，相应测试方法和测试设备要求具备模拟隔热材料实际应用中高温下的大温差能力。（2）为同时实现大温差和尽可能高的测试温度，推荐的测试方法为热流计法和准稳态法。（3）对于超低导热系数绝热材料（如气凝胶类隔热材料）的测试，要仔细考量和解决热流计的校准问题和准稳态法中量热计的漏热问题。（4）稳态保护热板法是目前热流计校准唯一较准确的方法，为了实现对超低导热系数测试中更小热流的准确测量，势必要大幅度降低保护热板法校准设备的微小漏热问题，但此问题的解决难度大，现有技术基本已经达到了极限，从而造成目前所有超低导热系数测试普遍偏高的现象。因此迫切需要在新技术上有所突破，解决微小漏热难题，特别是在高灵敏度热流计和微小热流精密校准方面取得突破。[align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align]

[color=#990000]摘要：本文介绍国内耐火砖及其隔热性能测试技术现状，非常清楚的说明了印度航母锅炉爆炸的主要原因很可能就是我国民用耐火砖及其测试技术不过关。本文的另一个目的是借印度航母锅炉爆炸事故，使大家对高温隔热材料及其性能测试有一个清晰的认识和引以为戒，为今后选择合理的测试方法和手段提供参考。[/color][color=#990000]关键词：印度航母、锅炉爆炸、耐火砖、隔热性能、导热系数[/color][align=center][color=#990000][img=,631,395]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/05/201905292206432395_9347_3384_3.jpg!w631x395.jpg[/img][/color][/align][color=#990000][/color][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align][b][color=#990000]1. 引言[/color][/b] 前几年，印度从俄罗斯引进的航母发生了大范围的锅炉爆炸事故，造成人员和设施的重大损失，印度和俄罗斯这两个欢喜冤家由此打起口水仗。印度抱怨俄国航母制造技术不过关，俄国指责印度航母使用技术不到位，挣来吵去相互推卸责任，最终把问题责任归结到用于航母锅炉隔热的“中国耐火砖”上，似乎是先进的俄罗斯制造技术加上印度高超航母使用技术被中国落后的耐火砖脱了后腿。 尽管我们看不到印俄两国针对航母锅炉耐火砖隔热性能上做出的分析报告，但可以从国内耐火砖及其隔热性能测试技术现状进行分析，同样可以得出问题确实出在中国耐火砖上的结论。 本文介绍国内耐火砖及其隔热性能测试技术现状，非常清楚的说明了印度航母锅炉爆炸的主要原因很可能就是我国民用耐火砖及其测试技术不过关。本文的目的是借印度航母锅炉爆炸事故，使大家对高温隔热材料及其性能测试有一个清晰的认识和引以为戒，为今后选择合理的测试方法和手段提供参考。[color=#990000][b]2. 当前国内耐火砖和隔热性能测试水平[/b]2.1. 耐火砖材料水平[/color] 国内耐火砖和相应的高温隔热材料，多年来一直是饱受诟病的一类产品，由于使用温度不高（1200℃以下）和使用环境不是很苛刻，在工业领域的多年来国产耐火砖一直勉强能够使用，而考核一个国家耐火砖的最高水平就是看耐火砖是否能在航母锅炉上得到使用。 舰用锅炉在工作过程中，炉膛内最高温度超过1800℃，起热防护作用的耐火砖要在很小的厚度范围内，使迎火面1800℃的高温传到背火面时低于300℃，并且能抵抗住内部气流、火炮射击、导弹发射和大风浪航行形成的强烈振动和冲击，否则锅炉的钢铁外壳就可能发软变形，因此对耐火材料有很高要求。 在舰用耐火砖使用上，我们军工部门曾对国内外的耐火砖进行过详细的调研和考察，但国产耐火砖无一能达到使用要求。为了，海军工程大学杨自春教授带领的团队开展了多年艰苦研究，确定用新型陶瓷材料取代传统的耐火砖材料，在制造工艺上提出了“梯度密度”的概念，利用新技术、新工艺，做出的新型耐火陶瓷样品，大幅度提高产品的耐火和隔热性能。成品在国产驱逐舰上的实验中不断改进，最后奇迹般的超过进口产品耐火度的2倍，而成本仅有进口产品的1/6。这不能不说是个奇迹，一举解决了国产武器的巨大问题缺陷。2017年1月9日，在北京人民大会堂举行的2016年度国家科学技术奖励大会上，杨自春教授凭借研制的“舰船新一代高温热防护材料和技术”荣膺国家科技进步奖二等奖。[color=#990000]2.2. 高温隔热性能测试水平[/color] 高温热防护材料的另一项核心技术就是隔热性能测试技术。到目前为止国内耐火材料隔热性能测试标准还是冶金行业标准YB/T 4130-2005“耐火材料导热系数试验方法（水流量平板法）”。此标准借鉴了美国ASTM C201“耐火材料导热性的标准测试方法”和英国BS 1902-505“耐火材料导热系数标准测试方法（平板/水量热计法）”，并从技术难度和制造成本考虑，此标准还大幅度简化了上述英美标准测试方法，因此按照YB/T 4130-2005标准执行的相应测试设备在实际测试中存在以下严重问题： （1）英美标准测试方法的导热系数测试范围为0.05~28W/mK，YB/T 4130标准中标称的范围为0.03~2W/mK。尽管YB/T 4130标称可以对隔热材料导热系数低至0.03W/mK进行测试，但大量应用证明YB/T 4130只能勉强测试大于0.5W/mK的导热系数，对小于0.5W/mK的导热系数测试误差极大。 （2）国内很多耐火材料和隔热材料权威检测机构采用执行YB/T 4130标准的高温导热仪进行的大量测试证明，YB/T 4130标准导热仪测试的导热系数值普遍大幅度偏低，也就是会将普通隔热性能的材料测试出优良隔热性能的超低导热系数结果，这往往会误导隔热材料设计和使用单位。 鉴于国内在高温隔热性能测试技术上存在的严重问题，国内军工系统为了满足军工产品的需求，分别开展下以下两方面的研究并获得了满意的结果： （1）为了对舰用高温热防护材料进行隔热性能评价，海军工程大学杨自春教授带领的团队曾采用过YB/T 4130标准和相应设备进行过测试考核，但同样发现测试结果误差大、导热系数大幅度偏低的严重问题。为此，杨自春团队自行开发的高温测试方法和设备，尽管没有任何文献报道，不知具体采用什么方法，但在以往会议交流过程中杨自春教授称已经圆满解决了这个测试难题。 （2）我们航天系统涉及到大量高等级高温隔热材料的使用，需要准确测量不同温度、不同真空度和不同气氛下的隔热材料导热系数，以了解空间环境和星际环境下材料的隔热性能。为此，我国航天系统不惜重金引进过3~4套德国耐驰公司的防护热板法高温导热仪，但由于耐驰公司的防护热板法高温导热仪最高温度只能达到700℃，而且还经常发生高温故障，所以目前常用的最高温度仅为500多度。同样，航天系统也采用过YB/T 4130标准和相应设备，同样出现测试结果太离谱的现象。为真正解决更高温度的导热系数准确测量，中国飞机强度研究所、哈工大和航天材料工艺研究所分别采用热流计法和非稳态阶跃式平面热源法研制了高达1500℃的真空型高温导热仪，上海依阳实业有限公司根据热流计法研制生产了最高温度1000℃的高温导热仪。这些设备的研制和应用，很好的解决了航天系统高温隔热材料的测试评价难题。[color=#990000][b]3. 印度航母锅炉爆炸事故中耐火砖问题分析[/b][/color] 综上所述，我国耐火砖造成了印度航母锅炉爆炸事故，我们分析主要原因如下： （1）海军工程大学杨自春教授带领的团队研制生产的舰用高温热防护材料已经非常成熟，并成功替代进口耐火砖在舰船中得到了应用。我国这些军工系统的高温热防护材料目前根本就没有转为民用和扩散到社会上，因此更不可能还销售给印度军方，因此印度军方得到的中国耐火材料只能是廉价低性能的民用耐火砖产品。 （2）国产民用耐火材料一般都会经过国内耐火材料权威机构进行检测，能进行高温耐火材料检测的国内民用产品权威检测机构无一例外采用的都是YB/T 4130标准和相应导热仪，对国内民用耐火砖的导热系数测试结果一定会远低于实际导热系数，出具的检测报告自然会满足航母锅炉隔热性能的要求。但自从印度航母锅炉爆炸事故后，国内个别权威检测机构已经不再采用YB/T 4130标准和相应导热仪出具导热系数低于0.03W/mK的检测报告，以避免不必要的风险和责任。 （3）一般来说，按照军工配套产品的订购管理规程，所订购材料除了需要生产厂家出具材料性能检测报告之外，还需要订购机构或第三方进行验证检测。也就是说印度军方订购了中国耐火砖后，除了中国耐火砖厂家出具中国权威结构的检测报告外，还需要在印度国内进行第三方验证检测。但从我们查到的相关资料可以看出，印度直到2017年才仿制完成德国耐驰的防护热板法高温导热仪，但测试温度范围仅为50~300℃。由此可见，在印度军方当年进口中国耐火砖时，要么没有进行印度国内的第三方测试，要么印度国内第三方测试与中国国内测试一样存在问题。 （4）印度航母锅炉爆炸后，印度，特别是俄罗斯一定会对锅炉耐火砖进行全面检测，检测结果一定差于设计指标要求，由此印度和俄罗斯会认定中国耐火砖存在问题而造成锅炉爆炸。 总之，如果印度航母锅炉使用了从中国引进的耐火砖，那一定是中国民用级别的耐火砖，而错误的导热系数测试结果一定很低并在纸面上满足航母锅炉的高温隔热要求，这才误导印度军方将这些品质较低的中国耐火砖堂而皇之的使用在航母锅炉上，使得这些“物美价廉”的耐火砖给印度航母带来了灾难。[color=#990000][b]4. 总结[/b][/color] 本文仅从高温隔热材料的隔热性能角度分析印度航母锅炉爆炸的原因，也有可能其他性能对锅炉用高温隔热材料带来严重影响。本文希望通过印度航母锅炉爆炸事故来展现目前国内耐火材料及其隔热性能测试技术方面存在的严重问题，以使印度航母锅炉爆炸事故能为我们提供更好的警示作用。 本文的另一个重点是说明目前国内采用的YB/T 4130标准和相应导热仪，由于YB/T 4130标准在照搬国外标准过程中过于简化，获得的导热系数测试数据基本都是错误的，测试的导热系数严重偏低，因此在使用YB/T 4130标准和相应导热仪时要十分谨慎。有关简化国外标准带来的误差影响将专文进行分析。[color=#990000][b]5. 参考文献[/b][/color]（1）YB/T 4130-2005耐火材料导热系数试验方法（水流量平板法）（2）ASTM C201-93（2019）Standard Test Method for Thermal Conductivity of Refractories.（3）BSI - BS 1902-5.5 Methods of testing Refractory materials - Part 5: Refractory and thermal properties - Section 5.5 Determination of thermal conductivity (panel/calorimeter method) (method 1902-505).（4）秦强, 蒋军亮, 王琦, et al. 大温差测试条件下热防护材料高温导热系数试验方法. 科学技术与工程, 2014, 14(35):56-60.（5）解维华, 张博明, 杜善义, et al. 高温绝热毡有效热导率的理论分析与实验研究. 材料研究学报, 2006, 20(6).（6）杨景兴, 何凤梅, 陈聪慧, et al. 高温长时使用隔热材料热导率评价. 复合材料学报, 2013(s1):279-282.（7）高温热流计法导热仪（TC-HFM-1000）：上海依阳实业有限公司；http://www.eyoungindustry.com/2011/1122/7.html（8）Reddy K S, Jayachandran S. Investigations on design and construction of a square guarded hot plate (SGHP) apparatus for thermal conductivity measurement of insulation materials. International Journal of Thermal Sciences, 2017, 120: 136-147.[align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align]

环境试验箱温度均与度是试验检测的重点，影响均匀度因素有很多，其中保温材质就是一项，保温材质是决定试验箱性能的一大方面。一般行业采用的保温层材料分为两种：一是聚氨酯硬质发泡，二是超细玻璃纤维棉。这两种材质具备很好的保温效果，设备外形是冰冷的不会发热，如果质量要是差些的，外箱就会发烫温度很高影响到试验室内的均匀度。下面我们来详细分析一下这两种材质：[align=center][img=,348,348]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/03/202103221538562982_5984_1037_3.jpg!w348x348.jpg[/img][/align]　　一、环境试验箱硬质的聚氨酯材料塑料泡沫，通称聚氨酯材料硬泡，它在聚氨酯制品中的使用量仅次聚氨酯软泡。聚氨酯材料硬泡多见网膜囊构造，具备隔热好用、重量较轻、强度大、工程施工便捷等优质特点，另外还具备隔音降噪、抗震、绝缘、耐高温、耐低温、耐水洗等特性，普遍用以电冰箱、冷柜的壳体绝热材料、冻库、冷藏运输车等保温隔热材料，房屋建筑、储存罐及保温管道，小量用以非隔热场所，如仿木料、包装制品等。一般而言，较密度低的聚氨酯材料硬泡关键作为隔热保温(隔热保温)原材料，较密度高的的聚氨酯材料硬泡可作为构造原材料(仿木料)。但硬质的聚氨酯材料泡耐受性溫度一般范畴在-40℃~+80℃，溫度高过80℃会使硬质的聚氨酯材料泡结块、隔热保温性减少等特性上的变弱，针对一些更高溫设备不能选用。　　二、环境试验箱极细玻璃棉板：极细玻璃棉板的耐火性能好，在许多阻燃材料上都加上有极细玻璃棉板，极细玻璃棉板具备非常高的耐高温、隔热性，一般用以实验自然环境保温隔热材料。在制做环境试验箱的隔热保温层时，极细玻璃棉板的添充全过程较为繁杂且有一定难度系数。这类原材料能够隔绝高溫和低温，融入的溫度范畴范围广，都是环境试验箱制造行业选用较多、实际效果不错的原材料。

[b][color=black]实验室安全设施与个人防护用品[/color][/b][color=black]实验室安全防护装备是指用于防止实验人员受到物理、化学、生物等有害因子伤害的器材和用品，一般实验室安全设施与防护用品有：消防设施：消防栓、灭火器、防火墙、防火带及其他防火辅助设施。可燃气体报警器，通风系统，紧急喷淋与洗眼装置，个人防护用品：防护眼镜、口罩、面罩、呼吸器、防毒面具、手套、实验服、防护服，急救药箱。[/color][b][color=black]一、安全设施[/color][/b][font='Times New Roman',serif][color=black]1.[/color][/font][color=black]通风系统[/color][color=black]实验室通风系统一般由通风设备、通风管道、消声器、风机、控制系统组成，有局部通风和全室通风。[/color][color=black]局部通风是有害物质产生后就近排出，能以较少的风量排走大量的有害物质，能量省且效果好，能够改善现有的实验室条件，经济且可行。包括：通风柜通风、桌面式通风柜通风、生物安全柜通风、[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Wp][color=#3333ff]原子吸收[/color][/url]罩通风、万向排气罩通风、不锈钢排气罩通风、排风试剂柜通风、排风药品柜及其他实验室排风的仪器设备通风。[/color][color=black]全室通风是对整个房间进行通风换气，用送入室内的新鲜空气将房间里的有害气体浓度稀释到卫生标准的允许范围之内，同时，将室内污染的空气直接或经过净化处理后排放至室外大气中。包括：自然通风、机械通风，常用于室内不设通风柜而且又需排出有害物质的房间。[/color][font='Times New Roman',serif][color=black]1.1[/color][/font][color=black]通风设备[/color][color=black]实验室常用通风设备主要有：通风柜（又称通风橱或排毒柜）、[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Wp][color=#3333ff]原子吸收[/color][/url]罩、万向排气罩、桌面式通风罩等。[/color][color=black]（[/color][font='Times New Roman',serif][color=black]1[/color][/font][color=black]）通风柜是安全处理有害、有害气体或蒸汽的通风设备，作用：用来捕捉、密封和转移污染物以及有害气体，放置其逃逸到实验室内，这样通过吸入工作区域的污染物，是操作者吸入接触的污染物最小化。排毒柜内的气流是通过排风机将实验室内的空气吸进排毒柜，将排毒柜内污染的气体稀释并通过通风系统排到户外后，可以达到低浓度扩散。[/color][color=black]（[/color][font='Times New Roman',serif][color=black]2[/color][/font][color=black]）万向抽气罩是进行局部通风的首选，安装简单、定位灵活。通风性能良好，能有效保护实验室工作人员的人身安全，适用于[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/5p][color=#3333ff]液相色谱[/color][/url]、[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp][color=#3333ff]气相色谱[/color][/url]或废气量不大且没有高温的实验。[/color][color=black]（[/color][font='Times New Roman',serif][color=black]3[/color][/font][color=black]）[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Wp][color=#3333ff]原子吸收[/color][/url]罩主要适用于[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Wp][color=#3333ff]原子吸收[/color][/url]仪等涉及高温且需要局部通风的大型精密仪器，要求定位安装，也是整体实验室规划中必须考虑的因素之一。[/color][color=black]（[/color][font='Times New Roman',serif][color=black]4[/color][/font][color=black]）桌面通风罩主要适用于有机化学或需要长时间蒸馏的实验室，在解决这类实验室的整体通风要求中，它是必不可少的装备之一。[/color][img=,490,333]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/09/202209011905093666_9373_1613776_3.png!w690x468.jpg[/img][color=red]依次：万向抽气罩 通风柜 桌面通风罩 [/color][color=red][url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Wp][color=#3333ff]原子吸收[/color][/url]罩[/color][font='Times New Roman',serif][color=black]1.2[/color][/font][color=black]通风管道[/color][color=black]对于一般的普通建筑，若室内排出的气体没有腐蚀性，通风管道可以采用镀锌钢板，对于产生有腐蚀性气体的实验室，风管应采用耐腐蚀材料的[/color][font='Times New Roman',serif][color=black]PVC[/color][/font][color=black]风管或玻璃钢风管。在一般的实验室通风工程，室内大多采用[/color][font='Times New Roman',serif][color=black]PVC[/color][/font][color=black]风管、室外采用玻璃钢风管。对于室内层高不足的实验室或采用大型风管的实验室，一般采用矩形风管，以便与现场空间匹配，在满足风管要求的前提下，尽量减小风管占用空间。圆形风管采用插件连接，矩形风管采用法兰方式连接，根据实际情况也可采用插件方式连接。[/color][font='Times New Roman',serif][color=black]1.3[/color][/font][color=black]风机[/color][color=black]风机主要有轴流风机、斜流风机、离心风机。轴流风机、斜流风机适用于风压小、管路短的通风系统，如直接排至窗外或墙外的通风系统，简称：直排；玻璃钢离心风机适用于管路长的通风系统，如通过风管井或外墙接管排至屋顶，简称：屋顶排放。[/color][color=black]风机的材质：一般分为玻璃钢、[/color][font='Times New Roman',serif][color=black]PP[/color][/font][color=black]、[/color][font='Times New Roman',serif][color=black]PVC[/color][/font][color=black]等。[/color][font='Times New Roman',serif][color=black]1.4[/color][/font][color=black]通风控制系统[/color][color=black]通风控制系统可根据不同的情况采用不同的控制方式，如单台通风设备定风量通风控制系统、多台通风设备变频控制系统、多台通风设备变频[/color][font='Times New Roman',serif][color=black]+[/color][/font][color=black]变风量通风控制系统。[/color][font='Times New Roman',serif][color=black]1.5[/color][/font][color=black]使用通风系统注意事项[/color][color=black]①使用前应检查电源，给排水、气体等各种开关及管路是否正常。[/color][color=black]②实验过程中，将视窗离台面[/color][font='Times New Roman',serif][color=black]100-150mm[/color][/font][color=black]为宜。[/color][color=black]③禁止通风柜内存放或实验易燃易爆物品。[/color][color=black]④禁止通风柜内做国家禁止排放的有机物质与高氯化合物质混合的实验。[/color][color=black]⑤禁止在未开启通风柜时在其通风柜内做实验，禁止在做实验时将头伸进通风柜内操作或查看。[/color][color=black]⑥通风管道材质要求，阻燃材料，且能够抵御检测实验室强酸强碱蒸汽的腐蚀。[/color][color=black]⑦移动上下视窗时，要缓慢、轻移的操作，以免门拉手将手压坏。[/color][color=black]⑧通风柜的操作区域要保持畅通，通风柜周围避免堆放物品。[/color][color=black]⑨操作人员在不使用通风柜时，通风柜台面避免存放过多试验器材或化学物质，禁止长期堆放。[/color][color=black]⑩通风关机前，抽风机应继续运转几分钟，使柜内废气完全排除。[/color][font='Times New Roman',serif][color=black]2.[/color][/font][color=black]紧急喷淋与洗眼装置[/color][color=black]紧急喷淋洗眼器是当现场作业者的眼睛或者身体接触有毒有害以及具有其他腐蚀性化学物质的时候，可以这些设备对眼睛和身体进行紧急冲洗或者冲淋，主要是避免化学物质对人体造成进一步伤害。[/color][color=black]使用方法：[/color][color=black]眼部伤害。取下冲眼喷头防尘罩，压下冲眼喷头阀门，将眼部移到冲眼喷头上方，根据出水高度调节眼部与出水喷头的距离。出水一定是清澈，冲洗时眼睛要睁开，眼珠来回转动，冲洗时间不少于[/color][font='Times New Roman',serif][color=black]15min[/color][/font][color=black]。[/color][color=black]躯体伤害。脱去污染的衣着，向下拉冲淋手拉阀的拉杆，水流会从冲淋喷头自动喷出，用后须将手拉杆向上复位，连续冲洗不少于[/color][font='Times New Roman',serif][color=black]15min[/color][/font][color=black]。[/color][img=,279,218]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/09/202209011905473270_570_1613776_3.png!w574x448.jpg[/img][color=black]紧急喷淋装置周边禁止堆放物品，同时要定期检查喷淋洗眼装置的出水情况，保证出水清澈。[/color][font='Times New Roman',serif][color=black]3.[/color][/font][color=black]消防设施[/color][color=black]实验室属于重要场所，消防需要基本的消防栓，干粉灭火器、二氧化碳灭火器、砂土，防火墙、防火带及其他防火辅助设施。还需要配备防毒用具，可燃气体报警器，烟雾警报器，事故照明等安全设备。[/color][b][color=black]二、个人防护装备[/color][/b][font='Times New Roman',serif][color=black]1.[/color][/font][color=black]个人防护[/color][font='Times New Roman',serif][color=black]—[/color][/font][color=black]眼睛防护[/color][color=black]实验室用眼护具（护目镜）是用于防御烟雾、化学物质、金属火花、飞屑和粉尘等伤害眼睛、面部的防护用品。在使用危险化学试剂、有害光线及加工玻璃制品等操作时，必须佩戴。如下图：[/color] 防冲击眼镜 [img=,381,125]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/09/202209011906013961_529_1613776_3.png!w572x187.jpg[/img] 防化学喷溅眼镜[color=black]护目镜种类很多，有防尘眼镜、防冲击眼镜、防化学喷溅眼镜和防光辐射眼镜等等。护目镜主要是防护眼睛和面部免受冲击、可见光辐射、熔融金属飞溅、液体雾滴、液体飞溅、粉尘、刺激性气体的伤害。实验室应结合实际的防护需求，选择具有不同防护功能的护目镜。[/color][color=black]防护光辐射：从事电焊、气焊、炼钢、吹玻璃的作业工人应戴防弧光辐射眼镜。[/color][color=black]防尘眼镜：防尘眼镜在尘埃较多的环境下使用，一般镜片牢度要求不高，不管眼罩式还是平镜式，都采用一般平光玻璃镜片制作。[/color][color=black]防冲击眼镜：防冲击眼镜是用于防飞射出来的小颗粒穿击眼睛用，其镜片要求耐冲击，如车工、磨砂工、打石工都应戴防冲击眼镜，如果这些工人戴一般防尘眼镜，那么铁砂与碎石飞击眼镜时被击碎，眼睛就会受到更大损害。[/color][color=black]防化学喷溅眼镜：防化学眼镜的镜片耐酸碱，耐腐蚀，这是其他眼镜所不具备的。[/color][color=black]如果带着近视眼镜再佩戴护目镜不是很方便，也可以根据自己眼睛验光的度数，定做符合防护要求的近视眼镜。可以按照个人近视镜度数定制带有近视镜功能的劳动保护眼镜，既可以起到近视镜的作用，又可以替代防冲击护目镜和防喷溅护目镜。[/color][font='Times New Roman',serif][color=black]2.[/color][/font][color=black]个人防护[/color][font='Times New Roman',serif][color=black]—[/color][/font][color=black]手部防护[/color][color=black]当接触化学试剂、边缘尖锐锋利的物体（如碎玻璃、木材、金属碎屑）、过冷或过热的物体时，均须佩戴手套。常用手套有一次性手套、化学防护手套、帆布手套、防割手套、防热手套等。[/color][color=black]一次性聚乙烯手套（[/color][font='Times New Roman',serif][color=black]PE[/color][/font][color=black]），用于仪器的清洁。[/color][color=black]化学防护手套，适用于较长时间接触化学试剂，耐酸碱。[/color][color=black]帆布手套，可用于搬运物品。[/color][color=black]防割手套，使用不锈钢丝材质与高强聚乙烯制成，可用于接触机械切割，玻璃器皿操作。[/color][color=black]防热手套，常使用厚皮革、特殊合成涂层、绝缘布、玻璃棉，可隔热，用于高温环境。[/color]耐磨手套 [img=,461,101]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/09/202209011906272394_4124_1613776_3.png!w690x151.jpg[/img]耐酸碱手套 帆布手套[font='Times New Roman',serif][color=black]3.[/color][/font][color=black]个人防护[/color][font='Times New Roman',serif][color=black]—[/color][/font][color=black]面部防护[/color][color=black]适用于对面部有重大喷溅风险或有可能爆炸的工作场合。[/color][color=black]口罩、有机玻璃防护面罩或呼吸系统防护用具。[/color][color=black]面罩保护面部，但不能完全封闭住眼部。他们能够提供保护，防止冲击、飞溅、飞屑、打磨碎屑或者化学泼溅。它们常与眼部防护配合使用。[/color][color=black]呼吸防护器包括防尘口罩、防毒口罩、防毒面具等。根据结构和作用原理分为过滤式和隔离式两大类。其中，过滤式呼吸防护器也称净化式防护器。机械过滤式适用防御各种粉尘、烟或雾等有害物质，常称为防尘口罩。化学过滤式适用防毒，也称防毒面具。[/color][color=black]隔离式呼吸器能使戴用者的呼吸器官与污染环境隔离，由呼吸器自身供气[/color][font='Times New Roman',serif][color=black]([/color][/font][color=black]空气或氧气[/color][font='Times New Roman',serif][color=black])[/color][/font][color=black]，或从清洁环境中引入空气维持人体的正常呼吸。可在缺氧、尘毒严重污染、情况不明的有生命危险的工作场所使用，不受环境条件限制。[/color][img=,343,98]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/09/202209011906443232_2048_1613776_3.png!w515x147.jpg[/img][font='Times New Roman',serif][color=black]4.[/color][/font][color=black]个人防护[/color][font='Times New Roman',serif][color=black]—[/color][/font][color=black]头部防护[/color][color=black]头部防护，适用于环境存在物体附落的危险；环境存在物体击打的危险，分为安全帽、防护头罩和工作帽三类。[/color][color=black]（[/color][font='Times New Roman',serif][color=black]1[/color][/font][color=black]）安全帽：又称安全头盔，是防御冲击、刺穿、挤压等伤害。[/color][color=black]（[/color][font='Times New Roman',serif][color=black]2[/color][/font][color=black]）防护头罩：使头部免受火焰、腐蚀性烟雾、粉尘以及恶劣气候条件伤害。[/color][color=black]（[/color][font='Times New Roman',serif][color=black]3[/color][/font][color=black]）工作帽：避免使头部脏污、擦伤或长发被绞碾等伤害。[/color][img=,275,117]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/09/202209011906549153_4850_1613776_3.png!w412x176.jpg[/img][font='Times New Roman',serif][color=black]5.[/color][/font][color=black]个人防护[/color][font='Times New Roman',serif][color=black]—[/color][/font][color=black]身体防护[/color][color=black]由于工作环境需要穿特定防护服或者工作服。防护服主要分为：防化服，又称为化学品防护服，主要有气密性防护服，液密性防护服，酸碱性防护服，粉尘防护服，按照等级分：[/color][font='Times New Roman',serif][color=black]A[/color][/font][color=black]、[/color][font='Times New Roman',serif][color=black]B[/color][/font][color=black]、[/color][font='Times New Roman',serif][color=black]C[/color][/font][color=black]、[/color][font='Times New Roman',serif][color=black]D[/color][/font][color=black]四个等级；高温防护服，主要有隔热服和避火服，隔热服有分体和连体的，避火服需要配空气呼吸器使用，为全封闭式的；低温防护服，又称液氮防护服，用于低温工作环境。[/color][color=black]为了防止身体的皮肤和衣着受到化学药品的污染，目前实验室统一配置了实验工作服，包括防静电工作服。[/color][font='Times New Roman',serif][color=black]6.[/color][/font][color=black]个人防护[/color][font='Times New Roman',serif][color=black]—[/color][/font][color=black]足部防护[/color][color=black]为了防止对脚的砸伤、刺伤、电伤以及化学品伤害，必须穿安全鞋对足部进行防护。相应的产品有防砸安全鞋，防砸防刺穿安全鞋、绝缘鞋，耐酸碱工作鞋、耐高温工作鞋，耐低温工作鞋等。[/color]

隔热材料的导热系数一般会采用防护热板法导热系数测试仪器来进行测量，防护热板法导热系数测试仪器一般都来自不同的渠道，有购置的商品化设备，有定制的设备，有自行研制的设备等。这些设备在验收和正式使用前，都需要进行测量装置的基本性能验证与考核，以保证测试设备符合标准测试方法的要求和达到测量不确定度要求。为了系统和有效的进行验证与考核，根据国标GB/T 10294-2008“绝热材料稳态热阻及其特性的测定 防护热板法”，制订了以下验证和考核内容。1. 仪器中与试样接触面的平整度考核 在任何操作条件下，工作表面的平整度均应优于0.025%。如下图所示，假定一个理想平面与板的表面在P点接触，表面上任何其他点B与理想平面的距离AB与A点到参考接触点P的距离AP之比应小于0.025/100。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/10/2015072222513288_01_3384_3.jpg表面偏离真实平面 工作表面的平整度用四棱尺或金属直尺检查，将尺的棱线紧靠被测表面，在尺的背面用光线照射棱线进行观察，可容易地观察小到25 的偏离，大的偏离可用塞尺或薄纸测定。 2. 测试仪器电气连接和自动控制器考核 将薄的、低热阻的试样装入装置内，并让整个装置在室温中与实验室空气热平衡，所有温度传感器指示的温度应很接近室温，检查每个温度传感器的噪声，用欧姆表检查所有电器的绝缘状况。 在加热单元的金属面板与计量单元或防护单元加热器的一条引线之间，加上加热单元加热器预期的最大工作电压（应无电流流过）。如果温度传感器的接地、屏蔽、电气绝缘正常，则温度传感器的读数不会产生波动。在装置工作温度的两端重复上述检查。在低于室温时，降低电气绝缘的一个常见的原因是湿度。在高温下，电气绝缘也会有较大的变化范围。 检查不平衡检测仪表和所有自动化控制仪器的噪声及漂移。 3. 温度测量系统考核 把装有试样的放护热板组件密封于空气调节箱内，调节冷却单元的温度为其使用范围内某一适当值。把箱体内部的环境温度控制到同一温度。 不向加热单元的计量加热器和防护加热器施加电功率。此时加热单元的温度必须与冷却单元温度一致，差异应在测量系统的噪声范围内。此外，防护单元温度与计量单元温度不平衡亦应在不平衡检测仪表的噪声范围内（这种均温布置也能用于检查热电堆）。可能产生错误结果的原因是由于空气调节箱的设计不良，装置的绝缘不良或温度传感器的布线和连接不当造成。 4. 护热温度不平衡误差考核http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/10/2015072223030430_01_3384_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/10/2015072223042493_01_3384_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/10/2015072223072425_01_3384_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/10/2015072223084997_01_3384_3.jpg 不平衡检测装置的噪声和漂移必须小于在最恶劣试验条件下允许的最小不平衡电压值。 5. 热防护装置边缘热损失考核 当试样的厚度和热阻为最大，而试样的温差为最小时，边缘热损失使测量的误差最大。 检查时放入厚度和热阻接近最大设计值的试样，以设计的最小温差进行测定。测量防护单元的输入功率，它不应比理想一维条件下防护单元流过试样的热流量所需的功率相差太多。 然后必须用试验检验边缘热损失对测得的热性质的影响。可能时，唯一的直接方法是改变环境温度，观察防护单元加热器的功率和测定的热性质的变化。这项信息有助于确定任何形式的试样（均质的或非均质的，各向同性或非各向同性等）的环境温度允许漂移的范围。 当不可能改变环境温度时，确定边缘绝热或防护是否满足要求的有效方法是：在埋入试样边缘中心的薄金属片上焊上热电偶测量试样边缘中心的温度Te。 （Te-Tm）/ΔT 值应小于0.1，此处Tm 是试样的平均温度， ΔT是试样两侧的温差。本方法仅适用于均质材料。要得到最高准确度时，此值应小于0.02。 6. 装置工作面的热辐射率测量 按照标准测试方法的要求，在工作温度下，所有面板的工作表面的总半球辐射率应大于0.8。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/07/201507222317_556774_3384_3.jpg 7. 线性试验 装置讲过以上检查，满足要求后，装入一个（或一对）由热稳定的并且导热系数与温度成线性关系的材料制作的试样，如欧盟和美国标准机构的导热系数标准参考材料。在给定的平均温度下，以不同的温差如10K、20K 和 40K 测量导热系数，其结果应与温差无关。 以不同的平均温度重复这种检查。如果结果不理想，这有可能是边缘热损失和不平衡传感器的安装位置不合适的联合影响。 8. 综合性能检查 所有上述检查满足后，至少应对两套曾在国家认可的实验室标定过的，热性质稳定的材料进行测定。每套试样应在运行的温度范围内两个典型的平均温度下进行测定。所有测定宜在标定的90天内进行。若测定结果有差异，应详细研究其产生原因，采取恰当的措施将其消除。

做有机实验，因为样品量大，基本天天都要接触大量有机溶剂，例如甲苯、二氯甲烷、甲醇、乙酸酐、乙酸乙酯这些。所以，一些基本的个人防护措施我们都应该知道：比如，只要进实验室，我们都应该穿白大褂、实验鞋、佩戴特定的口罩和手套，做实验都会在通风厨把实验室空调调到室温，但是还是会经常能闻到有机溶剂的气味，而且有些溶剂像甲苯是可以通过皮肤进入人体，产生一些潜在的健康危害。那么，我们有必要知道，做有机实验到底都需要哪些必要的个人防护呢？毕竟，身体是革命的本钱不是？大家一般基本会想到的实验防护就是戴防毒口罩、防护手套、在通风橱内操作、做实验通风橱的风量一定要足够大、风量大，对人员也是种很好的保护。 化学实验室中如何做好个人防护，每个在化学实验室工作的人都不可放松警惕，以下是按照眼睛及脸部的防护、手的防护、身体的防护几方面来介绍。 1、眼睛及脸部的防护 （1）全防护眼镜防护眼罩或防护眼镜：眼睛及脸部是实验室中最易被事故所伤害的部位，因而对他们的保护尤为重要。实验室工作环境内，涉及到溶液试剂的实验人员必须戴安全防护眼镜。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/12/201512170958_578390_2961690_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/12/201512170958_578391_2961690_3.jpg（2） 面屏：面部防护用具用于保护脸部和喉部。为了防止可能的爆炸及实验产生的物体飞溅造成冲击伤害，可佩戴有机玻璃或聚碳酸酯材质的防护面罩或面屏。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/12/201512170959_578392_2961690_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/12/201512170959_578393_2961690_3.jpg（ 3）、洗眼器：当化学溶剂溅入眼睛后，应立即用使用洗眼器彻底冲洗。冲洗时，应将眼皮撑开，小心地用自来水冲洗数分钟，再用蒸馏水冲，然后去医务室进行治疗。洗眼器一般可以选用壁挂式或便携式洗眼器。 2、手的防护 （1）在实验室中为了防止手受到伤害，可根据需要选戴各种手套。当接触腐蚀性物质，边缘尖锐的物体(如碎玻璃、木材、金属碎片)，过热或过冷的物质时均须戴手套。 （2）手套必须爱护使用，以确保无破损。 防护手套主要有以下几种： (ａ) 聚乙烯一次性手套：用于处理腐蚀性固体药品和稀酸(如稀硝酸)。但该手套不能用于处理有机溶剂，因为许多溶剂可以渗透聚乙稀，而在缝合处产生破洞。 (ｂ) 医用乳胶手：该类手套用乳胶制成，经处理后可重复使用。由于这种手套较短，应注意保护你的手臂。该手套不适于处理烃类溶剂(如已烷、甲苯)及含氯溶剂(如氯仿)，因为这些溶剂会造成手套溶胀而损害。 (ｃ) 橡胶手套：橡胶手套较医用乳胶手套厚。适于较长时间接触化学药品 (ｅ) 帆布手套：一般用于高温物体。(ｆ) 纱手套：一般用于接触机械的操作。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/12/201512171004_578394_2961690_3.jpg 3、身体的防护http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/12/201512171004_578395_2961690_3.jpg人员进入实验室都必须穿防化服，其目的是为了防止身体的皮肤和衣着受到化学药品的污染。防化服最基本的性能就是能够对一般化学药品耐腐蚀，如果是选用的可重复使用的防化服，在使用后还需用相应的溶剂冲洗保存，防止防化服表面附着的化学物质的二次伤害。 （1）工作人员不得穿凉鞋、拖鞋，严禁化学工作人员穿高跟鞋进入实验室。应穿平底、防滑、合成皮或皮质的满口鞋。 （2）所有人员进入实验室都必须穿工作服，其目的是为了防止身体的皮肤和衣着受到化学药品的污染。 （3）工作服一般不耐化学药品的腐蚀，故当其受到严重腐蚀后，这些工作服必须换下更新。 （4）为了防止工作服上附着的化学药品的扩散，工作服不得穿到其它公共场所如食堂、会议室等（5）每周清洗工作服一次。4.呼吸防护实验过程中，有些会发生化学反应产生有毒有害蒸气或气体，从而对工作人员造成呼吸道的伤害，这样就需要佩戴个人呼吸防护用品，比较常见的有3m防毒面具或防毒口罩、一次性防护面具。具体需要按现场有毒气体的危害程度来选择，如果毒性较大，建议选择防毒面具。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/12/201512171005_578397_2961690_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/12/201512171005_578396_2961690_3.jpg其它防护措施http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/12/201512171006_578398_2961690_3.jpg除了化学品防护，实验室安全细则中还明确表示，要注意用水、用电、用气安全。用水和用电安全不需多做强调，大家日常生活中对此并不陌生，在此，小编要强调下用气安全。见下图。用气安全不可忽视！http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/12/201512171007_578399_2961690_3.jpg总之，在生物化学实验室中，经常与毒性很强、有腐蚀性、易燃烧和具有爆炸性的化学药品直接接触，常常使用易碎的玻璃和瓷质器皿以及在煤气、水、电等高温电热设备的环境下进行着紧张而细致的工作，因此，必须十分重视安全工作。

做有机实验，因为样品量大，基本天天都要接触大量有机溶剂，例如甲苯、二氯甲烷、甲醇、乙酸酐、乙酸乙酯这些。所以，一些基本的个人防护措施我们都应该知道：比如，只要进实验室，我们都应该穿白大褂、实验鞋、佩戴特定的口罩和手套，做实验都会在通风厨把实验室空调调到室温，但是还是会经常能闻到有机溶剂的气味，而且有些溶剂像甲苯是可以通过皮肤进入人体，产生一些潜在的健康危害。那么，我们有必要知道，做有机实验到底都需要哪些必要的个人防护呢？毕竟，身体是革命的本钱不是？大家一般基本会想到的实验防护就是戴防毒口罩、防护手套、在通风橱内操作、做实验通风橱的风量一定要足够大、风量大，对人员也是种很好的保护。化学实验室中如何做好个人防护，每个在化学实验室工作的人都不可放松警惕，以下是按照眼睛及脸部的防护、手的防护、身体的防护几方面来介绍。1、眼睛及脸部的防护（1）全防护眼镜防护眼罩或防护眼镜：眼睛及脸部是实验室中最易被事故所伤害的部位，因而对他们的保护尤为重要。实验室工作环境内，涉及到溶液试剂的实验人员必须戴安全防护眼镜。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/12/201512171201_578435_1610895_3.jpg（2） 面屏：面部防护用具用于保护脸部和喉部。为了防止可能的爆炸及实验产生的物体飞溅造成冲击伤害，可佩戴有机玻璃或聚碳酸酯材质的防护面罩或面屏。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/12/201512171202_578437_1610895_3.jpg（3） 洗眼器：当化学溶剂溅入眼睛后，应立即用使用洗眼器彻底冲洗。冲洗时，应将眼皮撑开，小心地用自来水冲洗数分钟，再用蒸馏水冲，然后去医务室进行治疗。洗眼器一般可以选用壁挂式或便携式洗眼器。 2、手的防护 （1）在实验室中为了防止手受到伤害，可根据需要选戴各种手套。当接触腐蚀性物质，边缘尖锐的物体(如碎玻璃、木材、金属碎片)，过热或过冷的物质时均须戴手套。 （2）手套必须爱护使用，以确保无破损。 防护手套主要有以下几种： (ａ) 聚乙烯一次性手套：用于处理腐蚀性固体药品和稀酸(如稀硝酸)。但该手套不能用于处理有机溶剂，因为许多溶剂可以渗透聚乙稀，而在缝合处产生破洞。 (ｂ) 医用乳胶手：该类手套用乳胶制成，经处理后可重复使用。由于这种手套较短，应注意保护你的手臂。该手套不适于处理烃类溶剂(如已烷、甲苯)及含氯溶剂(如氯仿)，因为这些溶剂会造成手套溶胀而损害。 (ｃ) 橡胶手套：橡胶手套较医用乳胶手套厚。适于较长时间接触化学药品 (ｅ) 帆布手套：一般用于高温物体。 (ｆ) 纱手套：一般用于接触机械的操作。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/12/201512171203_578438_1610895_3.jpg 3、身体的防护http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/12/201512171203_578439_1610895_3.jpg人员进入实验室都必须穿防化服，其目的是为了防止身体的皮肤和衣着受到化学药品的污染。防化服最基本的性能就是能够对一般化学药品耐腐蚀，如果是选用的可重复使用的防化服，在使用后还需用相应的溶剂冲洗保存，防止防化服表面附着的化学物质的二次伤害。 （1）工作人员不得穿凉鞋、拖鞋，严禁化学工作人员穿高跟鞋进入实验室。应穿平底、防滑、合成皮或皮质的满口鞋。 （2）所有人员进入实验室都必须穿工作服，其目的是为了防止身体的皮肤和衣着受到化学药品的污染。 （3）工作服一般不耐化学药品的腐蚀，故当其受到严重腐蚀后，这些工作服必须换下更新。 （4）为了防止工作服上附着的化学药品的扩散，工作服不得穿到其它公共场所如食堂、会议室等 （5）每周清洗工作服一次。4.呼吸防护http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/12/201512171204_578440_1610895_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/12/201512171204_578441_1610895_3.jpg实验过程中，有些会发生化学反应产生有毒有害蒸气或气体，从而对工作人员造成呼吸道的伤害，这样就需要佩戴个人呼吸防护用品，比较常见的有3m防毒面具或防毒口罩、一次性防护面具。具体需要按现场有毒气体的危害程度来选择，如果毒性较大，建议选择防毒面具。其它防护措施http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/12/201512171204_578442_1610895_3.jpg除了化学品防护，实验室安全细则中还明确表示，要注意用水、用电、用气安全。用水和用电安全不需多做强调，大家日常生活中对此并不陌生，在此，小编要强调下用气安全。见下图。用气安全不可忽视！http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/12/201512171202_578436_1610895_3.jpg总之，在生物化学实验室中，经常与毒性很强、有腐蚀性、易燃烧和具有爆炸性的化学药品直接接触，常常使用易碎的玻璃和瓷质器皿以及在煤气、水、电等高温电热设备的环境下进行着紧张而细致的工作，因此，必须十分重视安全工作。来源：实验与分析

一般而言，手部在化学实验室中容易遇到的危害主要有三类：1.化学物质以及对皮肤有刺激性的药剂在开启和使用时易对手部造成伤害。如强酸、强碱落到皮肤上即产生烧伤，且有强烈的疼痛。接触氢氟酸气，可出现皮肤发痒、疼痛、湿疹和各种皮炎，石油烃类如汽油对皮肤有脂溶性和刺激性，使皮肤干燥、龟裂，个别人会起红斑、水疱。2.高温物体在取用时会对手部造成烫伤。3 在装配或拆卸玻璃仪器装置时，出现破损会对手部造成割伤。手套种类手套种类手套种类一次性手套用于保护使用者和被处理的物体，使用于对手指触感要求高的工作，如实验室或清洁工作。可用乳胶、丁腈橡胶或PVC制成。化学防护手套防止化学浸透。用多种合成材料制成，如乳胶、PVC、丁腈、丁基合成橡胶、氯丁橡胶等。织布手套织布手套的种类大致可分为：涤纶、锦纶以及棉花制成的一般用途手套，配有凯芙拉尔（Kevlar）材料、大力马（Dyneema）材料以及钢材料的耐切割手套；小比列天然胶乳和莱卡纱并加入其他纤维制成的弹力手套；以及由热泡沫或振动泡沫等材料制成的特殊用途手套（可分为超清洁手套和无菌手套。）一般用途手套用于防磨损、刺穿、切割等，适用于搬运、处理物品等，常使用针织布、皮革或合成材料。防热手套可隔热，用于高温工作环境，常使用厚皮革、特殊合成涂层、绝缘布、玻璃棉。手套材质与级别分类天然橡胶（乳胶）天然橡胶乳胶手套通常没有衬里，并有多种款式，包括清洁款式和无菌款式。这些手套能针对碱类、醇类，以及多种化学稀释水溶液提供有效地防护，并能较好地防止醛和酮的腐蚀。聚氯乙烯（PVC）防化学腐蚀能力强，几乎可以防护所有的化学危险品。加厚和处理后的表面（如毛面）也能防一般性的机械磨损，加厚型还可防寒。使用温度为－4℃～66℃。丁腈橡胶丁腈橡胶手套通常分为一次性手套、中型无衬手套及轻型有衬手套，这种手套能防止油脂（包括动物脂肪）、二甲苯、聚乙烯以及脂肪族溶剂的侵蚀。还能防止大多数农药配方，常用于生物成分以及其他化学品的使用过程。氯丁橡胶与天然橡胶的舒适度相似，但对于石油化工产品、润滑剂却具有很好的防护作用，另外还具有很强的抗老化性能，抗臭氧和紫外线。丁基橡胶丁基橡胶仅作为中型无衬手套的材料。聚乙烯醇（PVA）聚乙烯醇（PVA）可作为中型有衬手套的材料，因此这种手套能针对多种有机化学品，如脂肪族、芳香烃、氯化溶剂、碳氟化合物和大多数酮（丙酮除外）、酯类以及醚类提供高水平的防护和抗腐蚀性。 根据手套的材质和制作工艺而定，手套分为A级、B级和C级，A级是最好的质量手套。在包装装箱前，必须经过100%的漏气检验，有针眼的手套将被剔除。按等级划分的话A级的手套针眼率最低，B级和C级的针眼率则依次提高，使用过程中的安全系数就越低，给实验使用者带来潜在的安全隐患。表1和表2列出了各种材质手套的优缺点以及防化性能，可以作为选择手套的参考。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/07/201507302218_558155_1987954_3.png手套选择与注意事项手套选择的合适与否，使用的正确与否，都直接关系到手的健康。在选择与使用过程中要注意以下几点：1.选用的手套要具有足够的防护作用；2.使用前，尤其是一次性手套，要检查手套有无小孔或破损、磨蚀的地方，尤其是指缝；3.使用中不要将污染的手套任意丢放；4.摘取手套一定要注意正确的方法，防止将手套上沾染的有害物质接触到皮肤和衣服上，造成二次污染；5.不要共用手套，共用手套容易造成交叉感染；6.戴手套前要洗净双手，摘掉手套后要洗净双乎，并擦点护手霜以补充天然的保护油脂；7.戴手套前要治愈或罩住伤口，阻止细菌和化学物质进人血液；8.不要忽略任何皮肤红斑或痛痒、皮炎等皮肤病，如果手部出现干燥、刺痒、气泡等，要及时请医生诊治。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/07/201507302218_558156_1987954_3.png【来源：实验与分析】

[color=#cc0000]摘要：防护热板法是低导热材料导热系数测试的经典方法，尽管防护热板法测量精度高，但相应的测试时间长，被测样品的热面温度很难准确控制在设定点温度上，不利于材料导热系数重复性测量结果在相同温差下进行对比，更无法满足大批量隔热材料快速测量的需求。为解决这些问题，上海依阳实业有限公司对防护热板法计量加热器的自动化控制技术进行了研究。本文主要介绍了研究的技术路线，采用MapleSim软件模块化的动态数值模拟计算验证了技术路线的可行性，通过动态模拟计算结果可以直观的看到测试时间大幅度的缩短，同时本文还通过模拟计算结果介绍了在大热阻材料防护热板法测试中较低的加热功率会使得漏热现象更加明显，需要大幅度提高温差探测的灵敏度。　　关键词：缩短时间，防护热板法，导热系数，加热方式，数值模拟，MapleSim[/color][hr/][b][color=#cc0000]1.引言[/color][/b]　　防护热板法作为一种经典的稳态方法，多用于防隔热材料和组件的热阻和导热系数测试中。防护热板法的测试模型就是通过周边防护手段使得计量热板中的热量只向被测样品方向进行一维传递，并最终达到稳定状态。因此在防护热板法测试中，计量热板中加热器的加载电功率控制及其测量是整个测试的核心内容之一，其技术要求主要体现在以下三个方面：　　（1）加载的电功率要非常稳定，特别是达到一维热流稳态后，加载的电功率要求是稳定值，电功率的波动会对测量结果带来直接误差。　　（2）对于任何被测样品，加载的电功率最好能将样品热面温度控制在一个整数值左右。结合同样受控的样品冷面温度，由此可以保证样品厚度方向上冷热面之间的温差基本都是固定值，从而提供可重复且一致的样品温差，有利于样品的重复测试结果对比，这对于非均质和各向异性隔热材料尤为重要。　　（3）防护热板法作为一种稳态法，原理上就存在测试时间较长的特点，样品的热阻越大或导热系数越小，达到稳态所需的时间就越长。为此希望采用更新的技术手段缩短达到稳定的时间，提高测试效率，这点在真空隔热板和大厚度隔热材料测试中的需求十分迫切。　　目前国内外防护热板法导热系数测量装置中大多数还是采用直流恒流加热方式，以期首先能保证测量的准确性，要同时满足上述三方面的要求还十分困难。尽管自动化控制技术已经发展多年并已得到广泛应用，但在防护热板装置中计量加热器的温度控制和功率测量方面还未采用自动控制技术，因为对计量加热器采用PID控制往往会使得加载功率波动较大而造成很大的测量误差。国内外现有防护热板法装置大多采用上述折中方法，即根据经验找出热面温度设定点与加热功率的经验关系，在测试过程中选择合适的恒定电流直接加载到计量加热器上。这种加热控制方式尽管可以保证计量加热器上加热功率的稳定和准确，但随之带来以下几方面的问题：　　（1）样品热面温度无法准确恒定在设定温度点上，总是与设定温度点（一般为整数）存在较大偏差，每次测量的热面温度都不一样。这非常不利于对样品的重复性测试考核，特别是对低导热样品的测试评价尤为明显。　　（2）这种恒定功率加热方式往往伴随着漫长的热场稳定时间，对低导热大热阻材料的测试耗时往往以天为单位计算。　　为了同时满足加热功率稳定准确和热面温度准确控制在设定温度上，并大幅度降低热场稳定时间，满足用户大批量样品的测试需求，上海依阳实业有限公司对防护热板法计量加热器的自动化控制以及测量技术进行了研究。本文主要介绍了研究的技术路线，采用MapleSim软件模块化的动态数值模拟计算验证了技术路线的可行性，通过动态模拟计算结果可以直观的看到测试时间大幅度的缩短。2.防护热板法导热系数测试中的加热方式　　依据以下一维稳态传热的傅立叶公式，要实现样品导热系数的测量，只有两个可用来进行控制的变化参数，一个是热量Q，另一个是温差ΔT。[align=center] λ=(Q×d)/(A×ΔT)[/align]　　由此，防护热板法导热系数测试中建立一维稳态的加热方式基本可分为恒功率加热方式和恒温加热方式两种。　　（1）恒功率加热方式是指样品冷面保持恒定温度，样品的热面则采用一恒定的电功率进行加热，对于固定的样品尺寸而言就是采用恒定的热流密度进行加热，即使得Q/A为恒定值。这种加热方式所带来的结果是就是样品热面温度并不受控，即样品冷热面温差ΔT并不会控制在指定值上。　　（2）恒温加热方式是指样品冷面保持恒定温度，样品的热面也通过加热保持一恒定温度，也就是将样品冷热面温差ΔT控制在指定值上。但这种控温方式带来的问题就是相应的热流密度Q/A存在波动而很难准确测量。　　上述这两种加热方式适用于防护热板法测量装置中的所有加热部件，需说明的是，为了便于对研制或定型中的测量装置进行考核评价，希望装置中所有加热部件的加热功率在达到稳态时都可以精确测定。[b][color=#cc0000]3.典型材料测试模型和数值模拟计算软件3.1.典型材料[/color][/b]　　在防护热板法加热方式数值模拟计算中，选择了三种典型材料以期覆盖绝大多数被测材料类型，以下分别为三种材料在室温下的热物理性能参数。　　（1）NIST 1450d标准参考材料　　NIST 1450d标准参考材料参数如表3-1所示。[align=center][color=#cc0000]表 3-1 标准参考材料热物理性能参数[/color][/align][align=center][img=,690,119]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/11/201811051929560486_6248_3384_3.png!w690x119.jpg[/img][/align]　　（2）真空隔热板（VIPs）　　真空隔热板的参数如表3-2所示。[align=center][color=#cc0000]表 3-2 真空隔热板热物理性能参数[/color][/align][align=center][img=,690,108]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/11/201811051930567848_7200_3384_3.png!w690x108.jpg[/img][/align]　　（3）大厚度高热阻复合隔热材料　　大厚度高热阻复合隔热材料是一种"蒙皮+隔热材料+空气隙+树脂板"形式的多芯夹层结构，如图3-1所示，其作用是起到隔热和隔声功能。[align=center][img=大厚度高热阻复合隔热材料分层结构,690,240]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/11/201811051934368816_4277_3384_3.png!w690x240.jpg[/img][/align][align=center][color=#cc0000]图3-1 大厚度高热阻复合隔热材料分层结构[/color][/align]　　大厚度高热阻复合隔热材料的整体最大厚度为130 mm，其中蒙皮和树脂板厚度保持不变，而隔热材料和空气隙会根据不同材料及其组合而发生变化。其中蒙皮为碳纤维树脂基复合材料，内饰板为树脂基复合材料，隔热材料为玻璃纤维类低密度隔热材料。这里我们选择了最大热阻结构设计以计算最大热阻时的加热稳定时间，即空气层设计为10 mm厚，使得低导热隔热材料的厚度尽量大以实现最好的隔热隔声效果。高热阻复合隔热材料中各分层材料室温下的热物理性能参数如表3-3所示。[align=center][color=#cc0000]表3-3 大厚度高热阻复合隔热材料热物理性能参数[/color][/align][align=center][img=,690,268]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/11/201811051931455126_6783_3384_3.png!w690x268.jpg[/img][/align][b][color=#cc0000]3.2. 防护热板法测试模型[/color][/b]　　为了计算分析方便，防护热板法测试模型为正方形单样品形式，如图3-2所示。整体护热板面积尺寸设计为500 mm×500 mm，计量热板尺寸设计为250 mm×250 mm，材质都为纯铝。室温和冷板温度都设为25℃，并且假设上述三种样品材料和冷热板材料的热物理性能在室温附近不发生变化。[align=center][img=防护热板法测试模型,690,315]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/11/201811051933320326_368_3384_3.png!w690x315.jpg[/img][/align][align=center][color=#cc0000]图3-2 防护热板法单样品测试模型[/color][/align][b][color=#333399]3.3. 模拟计算分析软件[/color][/b]　　在传热学中可以使用很多软件进行数值模拟计算，一般常用的多为有限元分析软件，如ANSYS、COMSOL、SOLIDWORKS等。但对于本研究中涉及的物理量随时间变化的动态模拟计算分析，有限元法则显着笨重和繁琐，一个物理量动态变化全过程的计算分析往往需要大量的计算时间。为此，我们选择采用基于语言的MapleSim软件进行模拟计算分析，这种模型化的软件因为是基于物理基本模型和解析解，所以更适合动态模拟计算，十几秒钟就可以完成一个物理量动态变化全过程的计算分析。　　有关数值模拟计算软件在材料热物理性能测量方法和测试技术中的应用，我们将撰文进行专门介绍。[b][color=#cc0000]4.模拟计算结果[/color][/b]　　采用MapleSim软件分别对上述三种典型材料进行数值模拟计算，计算中设置的初始温度为25℃，样品冷面温度也设置为25℃，冷热面温差控制在20℃。[b][color=#cc0000]4.1. 标准参考材料1450d两种加热方式计算结果[/color][/b]　　（1）恒功率加热方式计算结果　　为将样品冷热面温差控制在20℃整数上，模仿实际测试中选择的加热功率1.375 W，对于纯样品的模拟计算结果如图4-1所示，对于带10mm厚铝质冷热板的模拟计算结果如图4-2所示。图中红线为恒功率加热过程中样品热面温度随时间的变化曲线，蓝线为样品内部温度变化速率随时间的变化曲线。[align=center][img=,690,378]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/11/201811051955066033_5181_3384_3.png!w690x378.jpg[/img][/align][align=center][color=#cc0000]图 4-1 单纯参考材料1450d样品恒功率加热方式模拟计算结果[/color][/align][align=center][color=#333399][img=,690,395]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/11/201811051956342530_4622_3384_3.png!w690x395.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#cc0000]图 4-2 带铝质冷热板和参考材料1450d样品恒功率加热方式模拟计算结果[/color][/align]　　从这些曲线可以看出，对于纯样品的恒功率测试，从第3个小时开始进入稳态；而对于带10mm厚铝质冷热板和样品，则要从第40小时才能开始进入热面温度为45℃的稳定状态。由此给出非常具有实际意义的结果就是，采用恒功率加热方式，需要花费大量时间在金属冷热板的热稳定上，而花费在被测样品上建立稳态所需要的时间并不长。　　（2）恒温加热方式计算结果　　恒温加热方式是直接将样品冷热面温差控制在20℃整数上，即使得热面温度为45℃。对于纯样品和带铝质冷热板时的模拟计算结果没有差别，如图4-3所示。图中红线为恒问加热过程中样品内部热流量随时间的变化曲线，蓝线为样品内部温度变化速率随时间的变化曲线。从这些曲线可以看出，基本在40分钟后样品就开始进入热流为1.375 W的稳定状态，这显然要比恒功率加热方式能让样品更快的进入稳定状态，另外很重要的一点是稳定时间不受金属冷热板的影响，这在工程实现中也有重要意义。[align=center][img=,690,388]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/11/201811051957020259_343_3384_3.png!w690x388.jpg[/img][/align][align=center][color=#cc0000]图4-3 参考材料1450d样品恒温加热方式模拟计算结果[/color][/align]　　从上图可以很清楚的看出，恒温加热方式中样品内部的温度变化速率要明显快于恒功率加热方式，这主要因为热量传递是以温差为动力的，而恒温加热时样品是在设定温差下进行热量传递和累积，同要实现相同温差传递的恒功率加热方式相比，恒功率加热则首先必须消耗很多时间来使得金属冷热板达到冷热面温度，并建立样品冷热面之间同样的温差，这也是恒功率加热时内部温度变化速率缓慢的原因。　　（3）恒温加热方式中不同温度时的计算结果　　由于恒温加热方式是采用温差为动力使得样品内部热流和温度变化速度加快，会使得样品可以很快达到热平衡。这等同于电学中的欧姆定律，电压等同于温差，电流等同于热流，电压越大相应的电流也就越大。　　为了验证这种现象，在恒温加热方式中在样品热面加载不同的温度45、245、445和645℃，每个温度点恒温加热时间都为2小时，模拟计算结果如图4-4所示。为便于观察，图中将纵坐标放大后进行了显示。从图中的结果可以看出，随着热面温度的不断增大，样品达到稳定的时间并没有缩短，而是略有延长。这种与实际试验中的结果并不相同，这可能是样品内导热系数随温度的变化而引起。[align=center][img=,690,396]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/11/201811051957200767_4264_3384_3.png!w690x396.jpg[/img][/align][color=#333399][/color][align=center][color=#cc0000]图4-4 不同恒温温度加热时的样品内部温度变化速率对比[/color][/align]　　恒温加热方式目前常用在稳态热流计法导热系数测试过程中，这主要是由于其中的热流测量采用了独立的热流传感器，而无需精确测量加载在电加热器上的电功率并换算成热流量。大量测量试验证明恒温加热方式的稳态热流法导热系数测试的时间要大大小于稳态防护热板法，如上海依阳实业有限公司出品的高温热流计法导热系数测试系统基本可以在不到48小时内完成室温-1000℃范围内10个整百度温度设定点下导热系数的连续测量，试验耗时基本与上述理论计算值接近。[b][color=#cc0000]4.2. 真空隔热板两种加热方式计算结果[/color][/b]　　真空隔热板（VIPs）是目前隔热材料中导热系数最低的材料，很薄真空隔热板可以具有很大的热阻。我们选择真空隔热板进行模拟计算就是为了观察防护热板法测试这类大热阻样品时的消耗时间。　　（1）恒功率加热方式计算结果　　为了将样品冷热面温差控制在20℃整数上，模仿实际测试中选择合适的加热功率0.15375 W，然后分别对纯真空绝热板样品和加上两块10mm厚冷热板后的测试模型进行模拟计算，结果如图4-5和图4-6所示。图中红线为恒功率加热过程中样品热面温度随时间的变化曲线，蓝线为样品内部温度变化速率随时间的变化曲线。从这些曲线可以看出，对于纯粹的真空绝热板样品，约在30个小时后样品进入稳定状态，而增加了铝质冷热板后，则样品则会从第350小时（将近15天）后开始才进入热面温度为45℃的稳定状态，这基本上是无法接受的测试时间。[align=center][img=,690,395]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/11/201811051957513448_487_3384_3.png!w690x395.jpg[/img][/align][align=center][color=#cc0000]图4-5 单纯真空绝热板样品恒功率加热方式模拟计算结果[/color][/align][align=center][color=#333399][img=,690,396]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/11/201811051958139761_1197_3384_3.png!w690x396.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#cc0000]图4-6 带铝质冷热板和真空绝热板（30mm厚）样品恒功率加热方式模拟计算结果[/color][/align]　　上述模拟计算结果也再次证明了恒功率加热过程中大量加热时间消耗在了金属冷热板的稳定上，对于真空绝热板这种超低导热系数和大热阻材料而言，采用经典的防护热板法需要漫长的测试时间，这也是极少看到有机构采用防护热板法进行真空绝热板测试的主要原因。　　（2）恒温加热方式计算结果　　恒温加热方式是直接将样品冷热面温差控制在20℃整数上，即使得热面温度为45℃。对于纯真空绝热板样品和带铝质冷热板时的模拟计算结果没有差别，如图4-7所示。图中红线为恒问加热过程中样品内部热流量随时间的变化曲线，蓝线为样品内部温度变化速率随时间的变化曲线。从这些曲线可以看出，从第7小时开始样品进入内部热流为0.15375 W的稳定状态，显然要比恒功率加热方式能让样品更快的进入稳定状态而具有实际意义。同样，另外重要的一点是稳定时间不受金属冷热板的影响。[align=center][color=#333399][img=,690,393]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/11/201811051958395005_4648_3384_3.png!w690x393.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#cc0000]图4-7 真空绝热板（30mm厚）样品恒温加热方式模拟计算结果[/color][/align]　　由上述针对真空绝热板防护热板法导热系数测试所进行的两种加热方式模拟仿真计算结果可以看出，针对大热阻样品的测试，只有恒温加热方式在实际应用中可以接受，但存在的问题则是很难准确测量加热稳态时的加热功率。为了规避这个难题，目前业界普遍采用的是稳态热流计法，即采用独立的热流计来测量流经样品的热流密度，但代价是降低测量精度。这是因为热流计精度较差，还需要采用防护热板法装置进行校准，但这样的好处是可以有效提高测试效率。[b][color=#cc0000]4.3. 大厚度高热阻复合隔热材料两种加热方式计算结果[/color][/b]　　为了说明问题，将复合结构隔热材料简化为单一固体材料构成的大厚度高热阻样品，其总厚度为130mm，导热系数为0.02W/mK，总热阻为6.5m^2K/W。　　（1）恒功率加热方式计算结果　　为了将样品冷热面温差控制在20℃整数上，模仿实际测试中选择合适的加热功率0.1923 W。经过模拟计算后分别到纯样品和带金属冷热板样品的结果如图4-8和图4-9所示。[align=center][img=,690,393]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/11/201811051958567443_1378_3384_3.png!w690x393.jpg[/img][/align][align=center][color=#cc0000]图4-8 单纯复合材料样品恒功率加热方式模拟计算结果[/color][/align][align=center][color=#333399][img=,690,394]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/11/201811051959113998_3826_3384_3.png!w690x394.jpg[/img][/color][/align][color=#333399][/color][align=center][color=#cc0000]图4-9 带铝质冷热板和复合隔热材料（130mm厚）样品恒功率加热方式模拟计算结果[/color][/align]　　图中红线为恒功率加热过程中样品热面温度随时间的变化曲线，蓝线为样品内部温度变化速率随时间的变化曲线。从这些曲线可以看出，对于纯粹的复合材料样品，约在150个小时后样品进入稳定状态，而增加了铝质冷热板后，则样品则会从第400小时后开始才进入热面温度为45℃的稳定状态，这些显然要比真空绝热板稳定时间还要长很多。　　（2）恒温加热方式计算结果　　恒温加热方式是直接将样品冷热面温差控制在20℃整数上，即使得热面温度为45℃，模拟计算结果如图4-10所示，其中有无金属冷热板对模拟计算结果的影响可以忽略不计。[align=center][img=,690,392]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/11/201811051959396346_372_3384_3.png!w690x392.jpg[/img][/align][color=#333399][/color][align=center][color=#cc0000]图4-10 大厚度高热阻复合隔热材料（130mm厚）样品恒温加热方式模拟计算结果[/color][/align]　　图4-10中红线为恒温加热过程中样品内部热流量随时间的变化曲线，蓝线为样品内部温度变化速率随时间的变化曲线。从这些曲线可以看出，从第30小时开始样品进入内部热流为0.1923 W的稳定状态，显然要比恒功率加热方式能让样品更快的进入稳定状态而具有实际意义，可见对于大厚度高热阻复合材料的测试，每个温度点导热系数测试耗时基本也要在1~2天左右。[b][color=#cc0000]5.分析和结论[/color][/b]　　针对三种不同热阻范围的典型隔热材料，利用MapleSim软件对恒功率和恒温两种加热方法的模拟分析可以发现：　　（1）恒功率加热时材料内部的温度场变化比较缓慢，热量在材料内部传递是一个由加热面逐渐扩散到内部的缓慢的过程。但恒功率加热方法简单，并且由于功率值恒定，而稳态时加热功率和温度波动较小，所以精度比较高。加上这种加热方式工程上易于实现，使得恒功率加热是目前国内外防护热板法导热仪中最常用的加热方法。　　（2）恒温加热时材料内部温度场变化比较快，热量可以快速的由加热面传递到材料的内部并达到稳定，稳定时间要远小于恒功率加热法，而且样品热面温度可以准确控制在设定点温度上以保证样品厚度方向上的温差为规定常数，这些在低导热材料防护热板法测试中非常具有现实意义。一般恒温加热方法普遍采用PID控制技术实现，但PID控制热面温度稳定时，加热功率并不是连续恒定不变，而且还存在波动，实现准确测量对控制系统硬件的技术要求非常高。　　（3）目前国内外大多数防护热板法导热仪基本都采用的是恒功率加热方式，主要是由于没有很好解决PID恒温加热方式中的加热功率准确控制和测量这两方面的问题。特别是对于高热阻（大厚度和超低导热系数）材料的测试，样品热面温度控制过程中的过冲超调，温度过冲后回调非常缓慢，因此对PID算法的要求也非常高以避免过冲超调，否则体现不出恒温加热方式的优越性。　　（4）由于恒功率和恒温加热方式各具特点，在实际应用中存在着相应的技术难题。为了扬长避短，对于高热阻（如真空绝热板）材料导热系数测试，有些导热系数测试仪器采用了达到稳态时间更短的恒温加热方法以满足工业生产质量品控需要。但为了规避热流测量中遇到的技术难题，则采取了牺牲精度保速度的策略，即采用热流计法在一维传热回路中介入独立的热流计来测量热流密度。这种热流计法充分发挥了恒温加热方式的特长，但存在热流计测量误差较大的问题。另外，热流计需要采用防护热板法进行校准，特别是对于高热阻导热系数测试中的低热流密度的测量误差较大，这种方法仅适用于工业生产中的粗放式检测。　　（5）从上述三种典型隔热材料模拟计算中可以看出，对于高热阻材料的导热系数测试，达到稳态时的热量非常小。这也就是说由于材料的隔热性能太优异，使得只要加载很小的热量就能达到设定的冷热面温差，而这种小热量则对防护热板法护热装置提出了更高要求。由于计量热板所需热量小，热板防护装置引起的温度不平衡会使得漏热效应显著提高，同时也对温差探测器提出更高灵敏度要求。如在上述标准参考材料测试中稳态时的热量为1.375 W，对于这种热量下的可接受的漏热百分比所对应的护热能力，如果应用在上述真空绝热板和高热阻复合材料测试中稳态时的热量中（0.15375 W和0.1923 W），那么相同的护热能力所带来的漏热误差将由于热量降低10倍而使得误差增大10倍。另外，高热阻小热量防护热板法中的漏热问题在单样品测试中特别显著，对于大尺寸样品更为突出，这是因为单样品测量中护热面积为整个样品的横截面加四周侧面，具有巨大的护热面积和漏热通道，而这在双样品测试中则只存在较小面积的四周侧面护热，这也是高精度防护热板法装置普遍采用双样品模式进行测量的原因。因此，为了减小单样品高热阻材料防护热板法测试中大面积漏热问题，必须进一步提高温差探测器的灵敏度，并尽可能减少温差探测器引线数量避免带来相应的引线漏热问题。[align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align]

[color=#cc0000]　　摘要：本文主要针对超低导热系数和大热阻样品材料，如各种真空绝热板、多层防辐射屏隔热材料和大厚度多层复合隔热材料等，同时考虑单样品和双样品两种测量模式，设计计算了防护热板法装置对温度不平衡传感器的灵敏度要求，并最终给出设计指标和相应的技术改进。[/color][color=#cc0000]　　关键词：防护热板法，温度不平衡，传感器，灵敏度[/color][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align][b][color=#cc0000] 1. 概述[/color][/b]　　针对不同被测材料类型，防护热板法导热仪一般分为单样品和双样品两种测量模式，如图1-1所示。[align=center][img=,690,255]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/11/201811232126417209_8902_3384_3.png!w690x255.jpg[/img][/align][color=#cc0000][/color][align=center]图1-1 防护热板法导热仪样品结构形式。（a）双样品模式；（b）单样品模式[/align][align=center][/align]　　防护热板法的测量原理就是采用护热手段保证计量板发出的热量全部通过被测样品而达到一维稳定状态，因此护热手段是保证防护热板法导热系数测量准确的核心。防护热板法中的护热基本上采用的都是等温绝热原理，即各种护热板的温度要与计量板温度一致，从而减少计量板上的热量以各种传热方式进行散失。　　温度不平衡传感器是检测计量板与各个护热板之间温度差的探测装置，传感器探测到的温差传递给控制器，控制器控制护热板温度变化使得温度不平衡传感器的输出值最小，从而构成闭环控制回路形成有效的护热控制。温度不平衡传感器的输出值越小，说明护热板与计量板之间的温差越小，护热效果就越好。　　由此可见，温度不平衡传感器的灵敏度是防护热板法装置护热效果好坏的重要评判依据。由于诸如安装和可靠性等诸多因素的影响，植入在计量板和护热板之间的温度不平衡传感器不可能无限制提升灵敏度，灵敏度需要根据防护热板法导热系数测量范围和测量精度要求、所用控制器和数据采集器的分辨率以及测试温度范围等因素进行优化和设计，以选择合适的温度不平衡传感器灵敏度。　　本文主要针对超低导热系数和大热阻样品材料，如各种真空绝热板、多层防辐射屏隔热材料和大厚度多层复合隔热材料等，来设计计算防护热板法测试中温度不平衡传感器的灵敏度要求，并同时考虑单样品和双样品测量模式下防护热板法装置对温度不平衡传感器的要求，最终给出设计指标和相应的技术改进。[b][color=#cc0000]2. 建模[/color][/b]　　针对图1-1所示的防护热板法导热系数测试结构，首先进行了建模。无论是单样品还是双样品模式，防护热板法装置都是圆形或正方形的轴对称结构，所以建模只考虑了正方形结构。另外为了便于更直观的进行分析和说明问题，本文只描述了上海依阳实业有限公司的部分建模分析内容，即仅介绍了基于导热传热的建模分析，在实际建模分析中还需要针对对流和辐射传热进行建模，分析模型如图2-1所示。　　在图2-1所示的护热分析模型中，同时兼顾了单样品和双样品测量模式。当隔热材料更换成样品，底部护热板温度控制在冷板温度时，则是双样品测量模式。　　在图2-1所示的护热分析模型中，只考虑了侧向护热和底部护热所引起的漏热问题，而温差探测器的指标设计也只要依据这两方面的考虑，并未考虑狭缝处样品内的传热漏热影响。在双样品测量模式中，只考虑侧向护热时狭缝中温度不平衡传感器技术指标。而在单样品测量模式中，还需另外考虑底部护热板与计量板之间的温度不平衡传感器技术指标。[align=center][img=,690,975]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/11/201811232132159957_5150_3384_3.png!w690x975.jpg[/img][/align][align=center][img=,690,975]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/11/201811232132165728_1784_3384_3.png!w690x975.jpg[/img][/align][align=center][img=,690,975]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/11/201811232132168894_1769_3384_3.png!w690x975.jpg[/img][/align][align=center][img=,690,975]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/11/201811232132173004_918_3384_3.png!w690x975.jpg[/img][/align][align=center][img=,690,975]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/11/201811232132177185_3520_3384_3.png!w690x975.jpg[/img][/align][align=center][img=,690,975]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/11/201811232132182949_3584_3384_3.png!w690x975.jpg[/img][/align][align=center][img=,690,975]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/11/201811232132187076_4077_3384_3.png!w690x975.jpg[/img][/align][align=center][img=,690,975]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/11/201811232132191686_5352_3384_3.png!w690x975.jpg[/img][/align][align=center][img=,690,975]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/11/201811232132196851_8619_3384_3.png!w690x975.jpg[/img][/align]　　（5）在无法提高仪表测量和控制分辨率时，可以设法增大热电堆中的热电偶数量，如将8对热电偶增多到16对热电偶构成8对的温差热电堆，温度不平衡精度可以提高到0.5℃，但这种改进效果十分有限，同时也带来其他严重问题。目前上海依阳实业有限公司已经开发出新型的温度不平衡传感器，可以将现有传感器的灵敏度提升到40~50的水平，比现有热电偶式热电堆的灵敏度搞出2个量级，由此可以用五位半控制器很轻易的实现0.01℃和更高水平的温度不平衡精确控制。　　（6）另外一个提高和保证测量精度的途径，就是降低侧向护热的热交换面积，采用薄加热器形式。这种思路经美国橡树岭国家实验室针对多层辐射隔热材料和真空绝热板进行的测试验证了可行性，由此相继建立了A-S-T-M C1044和A-S-T-M C1114标准等。但由于薄加热器很难制作应用到高温，薄加热器形式的防护热板法设备主要应用于温度不高的导热系数测试。　　（7）需要特别指出的是，目前国内绝大多数大热阻和超低导热系数的测试，很多都是采用稳态热流计法这种相对法，而热流计法导热仪中的热流计在超低导热系数测试中的低热流测量时误差巨大，而且还无法对热流计进行校准以及采用超低导热系数的标准材料进行校准，而真正的热流计校准则是采用防护热板法设备，由防护热板法提供精确的可控热量。[b][color=#cc0000]5. 参考文献[/color][/b]　　(1) Zarr R R, Flynn D R, Hettenhouser J W, et al. Fabrication of a guarded-hot-plate apparatus for use over an extended temperature range and in a controlled gas atmosphere. Thermal Conductivity, 2006, 28: 235.　　(2) Zarr R R. Assessment of uncertainties for the NIST 1016 mm guarded-hot-plate apparatus: extended analysis for low-density fibrous-glass thermal insulation. Journal of research of the national institute of standards and technology, 2010, 115(1): 23.[align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align]