热导率(旧称导热系数)是耐火材料公司检验产品质量性能的重要指标之一,其是指在单位温度梯度下,通过耐火材料单位面积的热流速率。它是表征耐火材料导热特性的一个物理量,它与耐火材料的种类、组织结构及使用温度等因素有关,可以表示为:
λ=q/(-Аt/аx)
式中λ——热导率,W•m-1•K-1;
Q——单位时间内的热流密度,W•m-2;
Аt/аx——温度梯度,K •m-1.
耐火材料热导率的测定方法分为稳态法和非稳态法两种。在稳态法测试中,待测试样处于一个稳定的温度场中,测定试样通过单位面积上的热流密度、试样在热流方向上的温度梯度及试样的几何尺寸,然后根据公式来计算耐火材料的热导率。最常用的为平板热导法,平板法测定耐火材料热导率的计算公式为:
λ=Qδ/[F(T1-T2)]t
式中λ——热导率,W•m-1•K-1;
Q——通过的热量,J;
δ——试样的厚度,m;
F——有效面积,m2;
T1——试样冷表面的温度,K;
T2——试样热表面的温度,K;
t——传热时间.
稳态法是经典方法,但它的缺点是测试时间长,影响因素多。非稳态法的优点是测量简便、快速。耐火材料热导率测定采用非稳态法中的十字热线法。利用热线法(非稳态法)测定耐火材料热导率的表达式为:
λ=[IVln(t2/t1)]/4L(θ2-θ1)
式中λ——热导率,W•m-1•K-1;
I——加热电流,A;
V——热线两端的电压,V;
L——热线长度,m;
T1,t2——加热电流接通后测量的时间,min;
θ1,θ2——热线在t1,t2时对应的温度,℃.
热导率是耐火材料最重要的热物理性能之一,是在热工设备的设计中不可缺少的重要数据,也是选用耐火材料很重要的一个参考因素。