保护热板法导热系数测试研究综述
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and transient method) and test equipment performance of high-profile companywhich product thermal conductivity tester (guarded-hot-plateapparatus) at home and abroad currently have been classified and contrast ed. Starting from the principle of guarded-hot-plate, factors that impact on the measurement accuracy of the thermal conductivity and improvements are analyzed from three conditions, l e. specimen, laboratory environmental, testing equipment conditions and personnel operation. Meanwhile, national standards of measurement of the thermal conductivity are introduced in brief ferms.
第 5"卷第1期 2018年 2 月
西安建筑科技大学学报（自然科学版） J. Xi’anU niv. of Arch. 5 Tech.(Natural Science Edition)
DO I：10. 15986/i. 1006-7930. 2018. 01. 010
V o l.5 0 N o .1 Feb. 2018
关 键 词 ：导 热 系 数 ；保 护 热 板 法 ；精 度 ；标准
中 图 分 类 号 ：T U 111.2
文 献 标 志 码 ：A
文 章 编 号 ：1006-793〇(2018)01-0057-08
A review on thermal conductivity by means of the guarded-hot-plate apparatus
导热是物质世界普遍存在的一个物理过程， 人们对导热系数的认识和研究有着悠久的历史， 1789年 ，Ingen-Hausz[2]首次建成了测试固体导热 系数的稳态比较法实验装置. 18 5 1年 ，Forbes[3-6]
首次提出了测定导热系数的稳态绝对法. 1898年 ， Peirce和 W ills 〇n[7]首次提 出了关 于导 热系 数 测试 平板法的详细数学分析. 1 89 9年 ，L e e s首次利用 双试样系统研究了压力对热导率的影响. 1912年 ， Poensgen采用的环形热保护加热器成为了现在有 热保护的热板测试装置的原型[8]. 1970年 起 ，伴 随着能源危机出现后能源科学技术迅速发展的迫 切需要，人们对导热系数的测试 和研 究无论 在广 度或深度上都取得了重大进展. C I N D A S 材料性 能数据库（原 TPRC)陆 续出版 手册《Thermophysical Properties of M atter, The TPRC Data Series》[9]. 1973年 ，H ahn[10]建立数学模型确定了保护热板法 计量和保护部分平均温度的计算方法. 1982年 ， T r o u s s a t11*使 用有限 元法，建立了热电堆导线穿 过保护热板法装置热板间隙时的热传导模型. 1985年 ，H a g e r等[12]提出在保护热板法装置（以下 统 称 为 G H P A )中使用薄箔作为加热元件，可以使
YANG Wen , WANG Yingying , L I U Jiaping ,Liu Dalong
(School of Architecture, X iran Univ. of Arch. 5 Techn. , X i’an 710055 , China)
Abstract：On the basis of Thermodynamics, the thermalconductivitymeasurementmethods (Steady-statemethod
保护热板法导热系数测试研究综述
杨 雯 ，王 莹 莹 ，刘 加 平 ，刘大龙
(西 安 建 筑 科 技 大 学 建 筑 学 院 ，陕 西 西 安 710源自文库55)
摘 要 ：在 热 力 学 的 基 础 上 ，对 目 前 国 内 外 常 用 的 保 护 热 板 法 （G H P A )导 热 系 数 测 试 仪 进 行 了 分 类 和 对 比 ，并 对 现 行 G H PA 相 关 标 准 （中 国 、美 国 、欧 洲 ）的 适 用 范 围 和 发 展 历 程 进 行 了 对 比 介 绍 . 以 保 护 热 板 法 的 原 理 出 发 ，从 试 件 条 件 、实验室 环 境 条 件 、测 试 仪 器 条 件 和 人 员 操 作 三 个 方 面 分 析 了 对 导 热 系 数 测 量 精 度 产 生 影 响 的 因 素 及 改 进 方 法.
Key words：thermal conductivity；guarded-hot-plate apparatus; accuracy；standards
导热 系数 在空 间科 学 、食物材料和工程实践 等领域均有重要作用[1]. 在 建 筑 应 用 方 面 ，导热系 数是鉴 别材 料保 温 性能 好 坏的 重 要指 标，是研究 建筑 热工与 节能领 域的重 要参 数，精确地测量保 温材料导热系数对正确使用建筑保温材料及节约 建筑物的使用能耗起着关键作用.由于现今建筑 材料的高速 发展 与多元 化，且不同材料的热性能 差距较大，因此使用单一的度量方法对所有材料 进行热导率测量会造成不同程度的误差.目前热 导率 的测 定方法 已发展 了多 种，它们有不同的适 用领域、测 量 范 围 、精 度 、准确度和试样尺寸要 求 等 ，不同方法对同一样品的测量结果可能会有 较 大 的 差 别 ，因 此 选 择 合 适 的 测 试 方 法 至 关 重 要 .
第 5"卷第1期 2018年 2 月
西安建筑科技大学学报（自然科学版） J. Xi’anU niv. of Arch. 5 Tech.(Natural Science Edition)
DO I：10. 15986/i. 1006-7930. 2018. 01. 010
V o l.5 0 N o .1 Feb. 2018
关 键 词 ：导 热 系 数 ；保 护 热 板 法 ；精 度 ；标准
中 图 分 类 号 ：T U 111.2
文 献 标 志 码 ：A
文 章 编 号 ：1006-793〇(2018)01-0057-08
A review on thermal conductivity by means of the guarded-hot-plate apparatus
导热是物质世界普遍存在的一个物理过程， 人们对导热系数的认识和研究有着悠久的历史， 1789年 ，Ingen-Hausz[2]首次建成了测试固体导热 系数的稳态比较法实验装置. 18 5 1年 ，Forbes[3-6]
首次提出了测定导热系数的稳态绝对法. 1898年 ， Peirce和 W ills 〇n[7]首次提 出了关 于导 热系 数 测试 平板法的详细数学分析. 1 89 9年 ，L e e s首次利用 双试样系统研究了压力对热导率的影响. 1912年 ， Poensgen采用的环形热保护加热器成为了现在有 热保护的热板测试装置的原型[8]. 1970年 起 ，伴 随着能源危机出现后能源科学技术迅速发展的迫 切需要，人们对导热系数的测试 和研 究无论 在广 度或深度上都取得了重大进展. C I N D A S 材料性 能数据库（原 TPRC)陆 续出版 手册《Thermophysical Properties of M atter, The TPRC Data Series》[9]. 1973年 ，H ahn[10]建立数学模型确定了保护热板法 计量和保护部分平均温度的计算方法. 1982年 ， T r o u s s a t11*使 用有限 元法，建立了热电堆导线穿 过保护热板法装置热板间隙时的热传导模型. 1985年 ，H a g e r等[12]提出在保护热板法装置（以下 统 称 为 G H P A )中使用薄箔作为加热元件，可以使
YANG Wen , WANG Yingying , L I U Jiaping ,Liu Dalong
(School of Architecture, X iran Univ. of Arch. 5 Techn. , X i’an 710055 , China)
Abstract：On the basis of Thermodynamics, the thermalconductivitymeasurementmethods (Steady-statemethod
保护热板法导热系数测试研究综述
杨 雯 ，王 莹 莹 ，刘 加 平 ，刘大龙
(西 安 建 筑 科 技 大 学 建 筑 学 院 ，陕 西 西 安 710源自文库55)
摘 要 ：在 热 力 学 的 基 础 上 ，对 目 前 国 内 外 常 用 的 保 护 热 板 法 （G H P A )导 热 系 数 测 试 仪 进 行 了 分 类 和 对 比 ，并 对 现 行 G H PA 相 关 标 准 （中 国 、美 国 、欧 洲 ）的 适 用 范 围 和 发 展 历 程 进 行 了 对 比 介 绍 . 以 保 护 热 板 法 的 原 理 出 发 ，从 试 件 条 件 、实验室 环 境 条 件 、测 试 仪 器 条 件 和 人 员 操 作 三 个 方 面 分 析 了 对 导 热 系 数 测 量 精 度 产 生 影 响 的 因 素 及 改 进 方 法.
Key words：thermal conductivity；guarded-hot-plate apparatus; accuracy；standards
导热 系数 在空 间科 学 、食物材料和工程实践 等领域均有重要作用[1]. 在 建 筑 应 用 方 面 ，导热系 数是鉴 别材 料保 温 性能 好 坏的 重 要指 标，是研究 建筑 热工与 节能领 域的重 要参 数，精确地测量保 温材料导热系数对正确使用建筑保温材料及节约 建筑物的使用能耗起着关键作用.由于现今建筑 材料的高速 发展 与多元 化，且不同材料的热性能 差距较大，因此使用单一的度量方法对所有材料 进行热导率测量会造成不同程度的误差.目前热 导率 的测 定方法 已发展 了多 种，它们有不同的适 用领域、测 量 范 围 、精 度 、准确度和试样尺寸要 求 等 ，不同方法对同一样品的测量结果可能会有 较 大 的 差 别 ，因 此 选 择 合 适 的 测 试 方 法 至 关 重 要 .