LY/T 3375-2024 木材导热系数的测定 护热板法

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资源简介

  中华人民共和国林业行业标准

LY/T3375—2024

木材导热系数的测定 护热板法

Determinationofthermalconductivityofwood—Guardedheatermethod

2024-02-07发布2024-06-01实施

国家林业和草原局发布

目 次

前言………………………………………………………………………………………………………… Ⅲ

1 范围……………………………………………………………………………………………………… 1

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

3 术语和定义……………………………………………………………………………………………… 1

4 原理……………………………………………………………………………………………………… 2

5 试验仪器………………………………………………………………………………………………… 2

5.1 试验仪器示意图…………………………………………………………………………………… 2

5.2 加热系统…………………………………………………………………………………………… 2

5.3 冷却系统…………………………………………………………………………………………… 3

5.4 温度和功率测量精度……………………………………………………………………………… 3

5.5 试样夹持系统……………………………………………………………………………………… 3

6 试样……………………………………………………………………………………………………… 3

6.1 锯解………………………………………………………………………………………………… 3

6.2 数量………………………………………………………………………………………………… 3

6.3 尺寸及平整度……………………………………………………………………………………… 3

6.4 含水率……………………………………………………………………………………………… 3

7 试验步骤………………………………………………………………………………………………… 3

7.1 测试前试样尺寸和质量测量……………………………………………………………………… 3

7.2 试样安装…………………………………………………………………………………………… 4

7.3 调节平衡…………………………………………………………………………………………… 4

7.4 导热系数的测量…………………………………………………………………………………… 4

7.5 测试后试样尺寸、质量、含水率和密度的测定…………………………………………………… 4

8 结果计算………………………………………………………………………………………………… 4

9 试验报告………………………………………………………………………………………………… 4

LY/T3375—2024

前 言

本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定

起草。

请 注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担专利的责任。

本文件由全国木材标准化技术委员会(SAC/TC41)提出并归口。

本文件起草单位:中国林业科学研究院木材工业研究所、江苏升茂塑胶制品有限公司、江苏兄弟智

能家居有限公司、苏州大卫木业有限公司、厦门市格灵生物技术有限公司、宿州学院、临沂市检验检测中

心、北京建筑材料检验有限公司。

本文件主要起草人:赵有科、李晓玲、安鑫、张训亚、徐金梅、张冉、刘海良、刘洋、喻立春、陈智勇、

李洪雷、陈新同、柴东。

LY/T3375—2024

木材导热系数的测定 护热板法

1 范围

本文件描述了护热板法测定木材导热系数。

本文件适用于木材径向、弦向、纵向导热系数的测定。

2 规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文

件,仅该日期对应的版本适用于本文件;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/T1927.2—2021 无疵小试样木材物理力学性质试验方法 第2部分:取样方法和一般要求

GB/T1927.3 无疵小试样木材物理力学性质试验方法 第3部分:生长轮宽度和晚材率测定

GB/T1927.4—2021 无疵小试样木材物理力学性质试验方法 第4部分:含水率测定

GB/T1927.5—2021 无疵小试样木材物理力学性质试验方法 第5部分:密度测定

GB/T4132—2023 绝热 术语

LY/T1788 木材性质术语

3 术语和定义

GB/T4132、LY/T1788界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

3.1

热流量 heatflowrate

Φ

一定面积的物理两侧存在温差时,单位时间内由导热、对流、辐射方式通过该物体所传递的热量,如

式(1)所示。

Φ =dQ/dt …………………………(1)

注:热流量的单位为瓦(W)。

[来源:GB/T4132—2023]

3.2

热流量密度 densityofheatflowrate

q

垂直于热量方向的单位面积热流量(3.1),如式(2)所示。

q =dΦ/dA …………………………(2)

注:热流量密度的单位为瓦每平方米(W/m2)。

[来源:GB/T4132—2015,2.8.3]

3.3

导热系数 thermalconductivity

λ

1

LY/T3375—2024

材料导热特性的一个物理指标。数值上等于热流量密度(3.2)除以负温度梯度,如式(3)所示。

λ =-q → /gradT …………………………(3)

注:导热系数的单位为瓦每米开[W/(m·K)]。

[来源:GB/T4132—2015,2.8.5]

3.4

木材径向、弦向或纵向的导热系数 thermalconductivityofwoodinradial,tangentialorlongitudinal

direction

λr,λt,λ1

热流量(3.1)由热端面流向冷端面的方向分别沿木材径向、弦向和纵向方向进行测量时所获得的导

热系数(3.3)。

4 原理

护热板法是在稳定状态下,单向热流垂直流过板状试样;由于主加热板有严格的绝热材料保护和护

热板(其温差和主加热板可以忽略)保护,其加热功率可以看作流过试样的一维恒定热流量。通过测量

试样冷热表面的温度差,结合主加热板的功率,计算出试样的导热系数。

5 试验仪器

5.1 试验仪器示意图

试验仪器示意如图1所示。

图1 试验仪器示意图

5.2 加热系统

5.2.1 加热系统由主加热板、护热板和保温绝热层组成。主加热板和护热板分别拥有独立的热源。

5.2.2 加热板表面各点温度差不大于稳定状态下试样两面温差的2%,且不应大于0.5℃,护热板表面

各点温度差不大于稳定状态下试样两面温差的5%,且不应大于1.0℃。

5.2.3 主加热板应该由导热性能良好的材料制作,其导热系数应不低于50 W/(m·K),和木材试样接

触的表面板的平整度应控制在0.25mm/m 以内。

2

LY/T3375—2024

5.2.4 主加热板和护热板之间的温差应控制在±0.5℃之内。

5.2.5 绝热层的绝热性能应不低于5mm 厚FR-4环氧树脂绝缘板的绝热性能。

5.3 冷却系统

冷却系统应具有双向液体回路,稳定状态时温差控制在±0.5 ℃;冷却板各点温度差要求、导热性

能要求和其表面板平整度的要求同主加热板。

5.4 温度和功率测量精度

温度测量应精确到稳定状态下试样两面温差的1%,最大不大于0.5℃。主加热板的功率,应精确

到1%。

5.5 试样夹持系统

试样夹持系统应保证试样与主加热板表面板和冷却系统表面板的紧密接触。

6 试样

6.1 锯解

6.1.1 径向方向和弦向方向导热系数测量用试样的锯解,其取样方向按照GB/T1927.3—2021中第4

章径向和弦向试样的锯解方案。

6.1.2 纵向试样的两个面应和木材纹理方向垂直。

6.2 数量

试样数量应符合GB/T1927.2—2021中5.1的要求。

6.3 尺寸及平整度

试样幅面尺寸应不低于热流面测量面的50%,厚度不小于10mm。试样两个面的平整度应控制在

0.50mm/m 以内。

试样的大小还应满足相应测试设备的要求,这样才能消除测试过程中试样侧面的热流损失,保证该

条件下所测得的热流的准确性。

6.4 含水率

6.4.1 试样可以为气干材或绝干材。

注:其他含水率的试样其导热系数受含水率的影响,结果只作为参考。

6.4.2 气干材试样在测定前要在相对湿度为(65±5)%和温度为(20±2)℃条件下,进行含水率平衡调

整,直到质量恒定。质量变化8h间隔不超过0.2%即可认为质量恒定。

6.4.3 绝干材试样应进行绝干处理,干燥后不应出现干燥缺陷。干燥8h间隔称量之差不超过0.2%,即

认为试样达到绝干。

7 试验步骤

7.1 测试前试样尺寸和质量测量

用精确度不低于0.05mm 的仪器测量长度、宽度和厚度4次以上,取其平均值作为试样厚度。质

3

LY/T3375—2024

量的测量应精确到0.01g。

注:对于导热系数测量设备具有厚度测量功能的,用精度不低于0.05mm 的仪器对测量结果进行校对,校对后采用

导热系数测量设备进行厚度测量。

7.2 试样安装

对试样施加一定的压力,使试样与主加热板表面板和冷却系统表面板紧密接触,压力不超过

2.5kPa。

7.3 调节平衡

宜以室温(20℃±5℃)为基准,设立并调节主加热板、护热板和冷却表面板的温度,使主加热板与

护热板其位于±0.5℃之内,主加热板表面板温度和冷却系统表面板温度温差不低于10℃。主加热板

表面板温度和冷却系统表面板温度分别宜为室温加上或减去主加热板表面板温度和冷却系统表面板温

度温差的一半。

注:导热系数可能因为测量温差不同而有所变化。除非另有要求,平均温度以室温为基准设立。

7.4 导热系数的测量

达到稳定状态后,测量主加热板功率和试样两面的温差,试验即可结束。所谓稳定状态是指主加热

板功率不变的情况下,30min内试样表面温度波动不大于试样两面温差的1%,且最大不大于1℃。

7.5 测试后试样尺寸、质量、含水率和密度的测定

用7.1相同的方法测量测试后试样的尺寸和质量,然后截取约20mm×20mm×20mm 的木块

1个,按GB/T1927.4—2021的第7章和GB/T1927.5—2021的第6章规定进行试样含水率和密度的

测定。厚度不足20mm 时,采用板子的实际厚度。

8 结果计算

导热系数按式(4)计算,精确至0.01W/(m·K)。

λ = Φ·d

A ·(t1 -t2) …………………………(4)

式中:

λ ———导热系数,单位为瓦每米开[W/(m·K)];

Φ ———主加热板稳定时的功率,单位为瓦(W);

d ———试样的初始厚度,单位为米(m);

A ———主加热板的计算面积(对某台测试仪器而言,该数值为固定值),单位为平方米(m2);

t1 ———试样高温面温度,单位为摄氏度(℃);

t2 ———试样低温面温度,单位为摄氏度(℃)。

9 试验报告

试验报告应包含以下内容:

a) 测定所用的标准的编号;

b) 试样树种、测试方向、尺寸;

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c) 测试时试件高温面和低温面的温度、试样的平均温度;

d) 按第8章计算的结果和相关的统计数据;

e) 试样的含水率和密度数据,测试前后质量和体积变化(如有);

f) 测量的时间、地点、测量人或测试机构的名称;实验室温度、相对湿度。

5

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  • 本文由 发表于 2025年8月9日 10:07:13
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