传热系数检测方法之热箱法

传热系数检测方法之热箱法

甘肃省建材科研设计院 兰州瑞洋建筑节能检测咨询有限公司 田斌守

2、功率法（就是俗称的热箱法）

2.1热箱法原理

热箱法是基于一维稳态传热的原理，在试件两侧的箱体（热箱和冷箱）内，分别建立所需的温度、风速和辐射条件，达到稳定状态后，测量空气温度、试件和箱体内壁的表面温度及输入到计量箱的功率，就可以根据公式（2）计算出试件的热传递性质——传热系数。因为要检测通过被测对象的热量，因此要把传向别处的热量进行剔除，这样根据处理方式的不同又分为标定热箱法和防护热箱法。

)

(e i T T A Q k -= （2） 其中： K 为传热系数，W/(m 2.K)；

Q 为通过试件功率，W ；

A 为热箱开口面积，m 2；

Ti 热箱空气温度，K 或℃；

Te 冷箱空气温度，K 或℃。

2.1.1标定热箱法原理

检测原理示意图如图2所示。将标定热箱法的装置置于一个温度受到控制的空间内，该空间的温度可与计量箱内部的温度不同。采用高比热阻的箱壁使得流过箱壁的热流量Q 3尽量小。输入的总功率Q p 应根据箱壁热流量Q 3和侧面迂回热损Q 4进行修正。Q 3 和Q 4应该用已知比热阻的试件进行标定，标定试件的厚度、比热阻范围应同被测试件的范围相同，其温度范围亦应与被测试件试验的温度范围相同。用公式（3）计算被测试件的热阻、传热阻和传热系数。

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⎪⎬⎫-=-=--=)(//)(11431ne ni se si p T T A Q K Q T T A R Q Q Q Q （3）

式中 Q p 为输入的总功率，W ；

Q 1为通过试件的功率，W ；

Q 2为试件内不平衡热流，W ；

Q 3为箱壁热流量，W ；

Q 4为侧面迂回热损，W ；

A 为热箱开口面积，m 2；

T si 为试件热侧表面温度，K

T se 为试件冷侧表面温度，K ；

T ni 为试件热侧环境温度，K ；

T ne 为试件冷侧环境温度，K

图2 实验室标定热箱法原理示意图

2.1.2防护热箱法原理

防护热箱法检测原理示意图如图3所示。在防护热箱法中，将计量箱置于防护箱内。控制防护箱内温度与计量箱内温度相同，使试件内不平衡热流量Q 2和流过计量箱壁的热流量Q 3减至最小可以忽略。按公式（4）计算被测试件的热阻、传热阻和传热系数，

⎪⎭⎪⎬⎫-=-=--=)(//)(11231ne ni se si p T T A Q K Q T T A R Q Q Q Q

（4）

图3 实验室防护热箱法检测原理示意图

2.2热箱法特点

热箱法作为实验室检测建筑构件热工性能的方法使用由来已久，是成熟的试验方法，并颁布有国际、国内的标准。热箱法用来进行现场检测建筑物热阻或传热系数是近几年的事情，它的特点是不受季节限制，据研究人员介绍只要建筑物室内外温差达到8℃就可以一年四季进行现场检测围护结构的传热系数，设备也比较简单，自动化程度较高，如图4所示。但是在现场如何消除误差是一个不容回避的问题，因为环境在变，采用标定热箱法就不适宜；如果采用防护热箱法就要把整个被测房间加热或用一个大的防护箱，这样设备大又多，不适合在现场作业。

图4 热箱法现场检测示意图