方案信息

文件編號(hào)：STR-2025-HL1350-01

版本號(hào)：V1.0

發(fā)布日期：2025-05-12

編制單位：洛陽(yáng)賽特瑞高溫儀器有限公司

文件適用：僅限內(nèi)部學(xué)習(xí)

簡(jiǎn)介

STR-HL1350熱線法導(dǎo)熱性能試驗(yàn)爐采用石墨加熱+石墨爐膛，鎢錸-紅外測(cè)溫，最高溫度2000℃，在1350℃工況下對(duì)耐火材料、陶瓷、纖維制品進(jìn)行熱線法導(dǎo)熱系數(shù)快速測(cè)定。設(shè)備符合GB/T 5990、ASTM C1113、ISO 8894-1等標(biāo)準(zhǔn)，單次試驗(yàn)≤30 min，結(jié)果重復(fù)性≤±2 %，適用于質(zhì)檢、研發(fā)及第三方實(shí)驗(yàn)室。

遵循標(biāo)準(zhǔn)

1. GB/T 5990-2021《耐火材料 十字熱線法導(dǎo)熱系數(shù)試驗(yàn)》

2. ASTM C1113-20《Standard Test Method for Thermal Conductivity of Refractories by Hot Wire》

3. ISO 8894-1:2021《Refractory products — Determination of thermal conductivity — Part 1: Hot-wire method》

4. EN 993-14《Methods for refractory products — Determination of thermal conductivity by hot-wire》

用途

1. 耐火磚、澆注料、纖維毯高溫導(dǎo)熱系數(shù)快速測(cè)定

2. 陶瓷基復(fù)合材料（CMC）隔熱性能評(píng)價(jià)

3. 第三方校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室量值比對(duì)與溯源

4. 高校、科研院所高溫傳熱基礎(chǔ)研究

原理

將φ0.3 mm鉑銠熱線嵌入兩塊試樣之間，施加恒定電流，熱線溫度上升速率與試樣導(dǎo)熱系數(shù)成反比。通過測(cè)量熱線電壓變化，應(yīng)用非穩(wěn)態(tài)熱線公式λ=q/(4π·dT/dln t)自動(dòng)計(jì)算導(dǎo)熱系數(shù)，軟件實(shí)時(shí)給出λ-T曲線。

主要技術(shù)參數(shù)

可增選配置

1. 擴(kuò)散泵機(jī)組（10?3 Pa）——防止熱線氧化

2. 500×500 mm 大平臺(tái)——適配大磚

3. 高溫引伸計(jì)——同步測(cè)膨脹

4. 多路熱電偶巡檢——獲取溫度云圖

5. 21CFR Part11 審計(jì)追蹤軟件包

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（模塊級(jí)）

1. 爐體模塊：立式上開蓋，雙層304水冷壁，內(nèi)襯石墨氈+碳復(fù)合材料，外表面≤45℃。

2. 加熱模塊：STR-CF12-20石墨加熱棒12支，環(huán)形布置，電源≤40V安全電壓，壽命≥8000 h。

3. 測(cè)溫模塊：鎢錸熱電偶+雙色紅外測(cè)溫儀雙系統(tǒng)，自動(dòng)切換，確保800-2000℃全量程精度。

4. 熱線驅(qū)動(dòng)模塊：恒流源0-2 A，紋波≤0.01%，水冷電極快速插頭，1 min完成更換。

5. 真空/氣氛模塊：前級(jí)旋片泵+擴(kuò)散泵（選配），不銹鋼波紋管，真空計(jì)復(fù)合Pirani/Cold Cathode。

6. 測(cè)控柜：24-bit ADC，1 MHz采樣；Win 10中文界面，自動(dòng)計(jì)算λ-T曲線，導(dǎo)出*.xls/*.csv。

標(biāo)準(zhǔn)配置清單

易損件與使用壽命

售后質(zhì)保

整機(jī) 1 年（熱線除外）；終身技術(shù)支持；軟件終身免費(fèi)升級(jí)；48 h 響應(yīng)，7 d 到場(chǎng)。

包裝運(yùn)輸

小件木箱熏蒸，大件鋼邊膠合板+纏繞膜，頂部吊環(huán)，底部叉車槽；符合 ISPM15。

使用注意事項(xiàng)（含加熱元件）

1. 禁止 400 – 700 ℃ 長(zhǎng)期停留，防 MoSi? 粉化
2. 爐溫 >300 ℃ 禁止斷水；試驗(yàn)結(jié)束先停加熱，待 <200 ℃ 再關(guān)水冷機(jī)
3. 熱線安裝必須無應(yīng)力，防止高溫?cái)嗔?br /> 4. 真空試驗(yàn)先機(jī)械泵再擴(kuò)散泵，破空前充 Ar 至常壓，防止油蒸汽污染

操作方法（SOP級(jí)）

特別強(qiáng)調(diào)

本設(shè)備含 1350 ℃ 高溫、微伏級(jí)弱電及真空系統(tǒng)，必須由接受過廠家培訓(xùn)并考核合格的專業(yè)人員操作；未經(jīng)培訓(xùn)人員擅自開機(jī)造成的一切損失，廠方不承擔(dān)質(zhì)保責(zé)任。

選型與采購(gòu)提示

1. 若僅測(cè) 1000 ℃ 以下，可選硅碳棒爐型，成本降 20 %
2. 大磚試樣請(qǐng)選 500×500 mm 平臺(tái)，需提前確認(rèn)尺寸
3. 真空需求必須在簽約前聲明，后期改造費(fèi)用高
4. 簽訂合同時(shí)明確是否含第三方計(jì)量證書（可溯源至 NIM），避免二次收費(fèi)

熱線法導(dǎo)熱性能試驗(yàn)爐對(duì)加熱元件和爐膛環(huán)境均有明確且嚴(yán)格的要求，原因如下：

一、對(duì)加熱元件的要求

材料選擇：高溫穩(wěn)定性優(yōu)先

常用：鉑銠合金、鉬、鎢、石墨等，熔點(diǎn)高、蒸汽壓低，避免在高溫下與試樣或氣氛發(fā)生反應(yīng)。

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：熱線直徑≤0.35 mm，熱電偶絲徑≤熱線直徑，熱端需小而圓，以減少熱慣性。

布置方式：必須嵌入試樣中線

熱線需埋設(shè)在試樣中線，形成線熱源，確保一維徑向傳熱模型成立。

不允許爐膛輻射直接作用于熱線，否則破壞非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱假設(shè)。

電氣性能：低噪聲、高穩(wěn)定

恒流源紋波≤0.01%，電壓采樣分辨率≥0.1 μV，確保微伏級(jí)信號(hào)可信。

二、對(duì)爐膛環(huán)境的要求

溫度均勻性

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：裝樣區(qū)任意兩點(diǎn)溫差≤10℃，試驗(yàn)溫度偏差≤±5℃；在測(cè)量熱線溫升期間，爐溫波動(dòng)≤0.1℃。

加熱元件不得直接輻射試樣；爐膛應(yīng)設(shè)均熱襯里或反射屏，避免點(diǎn)熱源效應(yīng)。

氣氛與真空

默認(rèn)空氣；若材料易氧化，應(yīng)提供Ar/N?或低真空（≤100 Pa），防止熱線高溫腐蝕。

爐膛須密封，氧分壓可控，避免碳-氧反應(yīng)導(dǎo)致熱線脆斷。

爐膛結(jié)構(gòu)與尺寸

爐膛需容納2-3塊試樣，底部設(shè)導(dǎo)熱支座（125×10×20 mm），支座材質(zhì)不與試樣反應(yīng)。

有效加熱區(qū)≥120 mm，三段獨(dú)立控溫，保證縱向溫度梯度<±3℃。

升溫與恒溫控制

升溫速率可編程（0-20 ℃/min），恒溫時(shí)控溫?zé)犭娕紤?yīng)位于發(fā)熱元件近旁，熱端置于試樣區(qū)半高。

熱線法試驗(yàn)的核心是**“一維徑向非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱模型”**，任何來自加熱元件的直接輻射、溫度不均或氣氛污染都會(huì)破壞該模型，導(dǎo)致λ值偏差>±10%。因此：

加熱元件必須“隱于試樣”，不能成為額外輻射源；

爐膛環(huán)境必須“均勻、穩(wěn)定、潔凈”，溫度波動(dòng)需控制在0.1℃級(jí)。

只有在上述條件下，熱線法才能發(fā)揮其“快速、微損、高精度”的優(yōu)勢(shì)。