STR-HL1350耐火材料熱線法導(dǎo)熱性能試驗(yàn)爐（石墨加熱+鎢錸測(cè)溫）
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(guò)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)
| 序號(hào) | 項(xiàng)目 | 規(guī)格 |
|---|---|---|
| 1 | 設(shè)備名稱 | 1350度耐火材料熱線法導(dǎo)熱性能試驗(yàn)爐 |
| 2 | 英文名稱 | 1350℃ Hot-Wire Thermal Conductivity Furnace for Refractories |
| 3 | 設(shè)備型號(hào) | STR-HL1350 |
| 4 | 設(shè)備廠商 | 洛陽(yáng)賽特瑞高溫儀器有限公司 |
| 5 | 設(shè)備結(jié)構(gòu) | 立式上開(kāi)蓋水冷爐體+石墨加熱+石墨爐膛+鎢錸紅外測(cè)溫+測(cè)控柜 |
| 6 | 導(dǎo)熱系數(shù)范圍 | 0.03 – 5 W/(m·K) |
| 7 | 試驗(yàn)溫度 | 室溫 – 1350 ℃ |
| 8 | 長(zhǎng)期工作溫度 | ≤1320 ℃ |
| 9 | 控溫精度 | ±2 ℃（三段PID） |
| 10 | 升溫速率 | 0 – 20 ℃/min 可編程 |
| 11 | 恒溫區(qū)長(zhǎng)度 | ≥120 mm，溫差 ≤±3 ℃ |
| 12 | 熱線材質(zhì) | Pt-Rh13%，φ0.3 mm，長(zhǎng)度200 mm |
| 13 | 熱線電流 | 0 – 2 A，精度 ±0.1 %FS |
| 14 | 電壓采樣 | 1 MHz，分辨率 0.1 μV |
| 15 | 試樣尺寸 | 230×115×65 mm（標(biāo)準(zhǔn)耐火磚兩半）或φ50×50 mm圓柱 |
| 16 | 真空度 | ≤5×10?3 Pa（選配擴(kuò)散泵） |
| 17 | 氣氛 | 空氣、Ar、N?（可選） |
| 18 | 電源 | AC 220 V 50 Hz，功率 4 kW |
| 19 | 冷卻水 | 去離子水，流量 ≥6 L/min |
| 20 | 外形/重量 | 900×600×1600 mm / 約 350 kg |
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(kāi)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
| 名稱 | 數(shù)量 |
|---|---|
| 主機(jī)爐體（石墨爐膛） | 1 套 |
| 石墨加熱棒 | 12 支（含備件 2 支） |
| Pt-Rh 熱線 | 2 根（含備件） |
| 熱線驅(qū)動(dòng)模塊 | 1 套 |
| 鎢錸熱電偶+紅外測(cè)溫儀 | 各 1 支 |
| 內(nèi)置冷水機(jī) 5 P | 1 臺(tái) |
| 試樣升降臺(tái) | 1 套 |
| 差分熱電偶 | 4 支 |
| 電腦+軟件+打印機(jī) | 1 套 |
| 制樣模具 | 1 套 |
| 工具包 | 1 套 |
易損件與使用壽命
| 名稱 | 壽命參考 | 備注 |
|---|---|---|
| Pt-Rh 熱線 | ≥300 次（1350 ℃） | 避免機(jī)械拉扯 |
| 石英觀察窗 | 1 – 1.5 年 | 定期拋光 |
| 差分熱電偶 | 500 – 800 次 | 絲徑變細(xì)或接頭氧化更換 |
| O 形圈 | 1 年 | 龜裂或彈性下降更換 |
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(wú)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)）
1. 開(kāi)機(jī)：冷水機(jī)→真空/氣氛→控溫→電腦軟件
2. 制樣：耐火磚對(duì)剖，中線開(kāi)槽 0.4 mm，埋入熱線
3. 裝樣：升降臺(tái)定位，壓緊力 50 N
4. 排氣：抽真空至 10 Pa，回充 Ar 至 0.05 MPa（如用）
5. 設(shè)置：升溫速率 10 ℃/min，電流 1 A，采樣 1 MHz
6. 測(cè)試：軟件自動(dòng)采集電壓-時(shí)間，計(jì)算 λ-T 曲線
7. 結(jié)束：爐溫 <200 ℃ 破空，取出熱線，酒精清潔
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(guò)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(kāi)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(lái)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)。
推薦內(nèi)容
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