GB/T 11048―1989与GB/T 11048―2008两个标准中的热阻测试方法研究

摘要：本文分析了GB/T 11048―1989方法A――平板式恒定温差散热法与GB/T 11048―2008 B型仪器――静态平板法的数据差异，推导平板式恒定温差散热法的传热系数，得到热阻计算公式，并与静态平板法中的热阻Rct 进行了比较，明确了两者测试原理的一致性，表明当热板的温度设置为35℃，执行GB/T 11048―1989 标准的仪器同样可以得到试样的热阻值，热板的温度设置为36℃，与35℃所测试到的结果无明显的变化。

关键词：热阻；GB/T 11048―1989方法A；GB/T 11048―2008 B型仪器

1 引言

GB/T 11048―1989 《纺织品 保温性能的测定》[1]规定了纺织品保温性能的两种试验方法，其中，方法A――平板式恒定温差散热法适用于测定各种织物的保温性能，报告保温率、传热系数和克罗值。GB/T 11048―2008 《纺织品 生理舒适性稳态条件下热阻和湿阻的测定》[2]用于代替 GB/T 11048―1989 ，规定了A、B两种类型的测试仪器，取消了保温率的指标，其中B型仪器――静态平板法仅能测定织物的热阻。保温率和热阻是表征织物防寒保暖性能的两个指标，而ISO11092：1993[3]、ASTM F 1868―2009[4]等外国标准采用热阻值衡量织物的保暖性，而执行GB/T 11048―1989方法A的平板式织物保温仪没有直接给出试样的热阻值，很难满足当前纺织品检验市场的要求。

本文通过分析GB/T 11048的1989年版本方法A――平板式恒定温差散热法与2008年版本的B型仪器――静态平板法的差异，利用1989年版本方法A中的指标传热系数推导出试样的热阻计算公式，并与静态平板法中的热阻Rct进行比较，明确两者测试原理的一致性，说明GB/T 11048―1989方法A的平板式织物保温仪可得到试样的热阻值。

2 标准测试方法差异分析

GB/T 11048的1989年版本方法A与2008年版本的B型仪器的测试差异具体如表1所示。其中2008年版本条款7.3.1明确规定了B型仪器中试样上方的空气流速

3 热阻公式分析

在1989年版本方法A标准条款8.1.3.1， 保温率公式为

（1）

其中，Q――保温率，%；

Q1――无试样散热量，W/℃；

Q2――有试样散热量，W/℃。

Q1和Q2分别由公式（2）和公式（3）计算得到：

（2）

（3）

其中，N――试验板电热功率，W；

t1、t'1――无试样、有试样累计加热时间，s；

t2、t'2――无试样、有试样试验总时间，s；

Tp――试验板平均温度，℃；

Ta、T'a――无试样、有试样罩内空气平均温度，℃。

1989年版本条款8.1.3.2试样的传热系数为

（4）

其中，U2 ――试样传热系数，W/m2・℃；

Ubp――无试样时试验板传热系数，W/m2・℃；

U1――无试样时试验板传热系数，W/m2・℃。

（5）

（6）

A――试验板面积，m2；

P、P'――无试样、有试样热量损失，W。

（7）

（8）

于是得到

（9）

（10）

所以有

（11）

根据传热系数与热阻互为倒数关系，于是得到试样的热阻

（12）

在2008年版本的B型仪器中，试样热阻为

（13）

其中，Tm――试验板的温度，℃；

Ta、T'a――无试样、有试样气候室中的温度，℃；

H、H'――无试样、有试样提供给测试面板的加热功率，W；

ΔHc ――热阻Rct测定中加热功率的修正量。

公式（12）和公式（13）的差异在于试验板的热功率，有试样时 与H'-ΔHc ，及无试样时 与H -ΔHc。其中， 指的是有试样时试验总时间内的平均加热功率。根据1989年的版本条款4.1“通过通断电的方式保持恒温”，可知平板式恒定温差散热法应用的仪器的加热过程是间歇式的。而2008年版本的B型仪器中的H'为“有试样时提供给测试面板的加热功率”，静态平板法中仪器的加热过程可能是间歇式的，也可能是连续的。在试验总时间内，间歇式加热过程的平均加热功率，与连续式加热过程的加热功率是等效的。因此，在不考虑加热功率的修正量ΔHc 情况下， 与H'本质是一样的。1989年版本的平板式织物保温仪同样可以计算试样的热阻，且与2008年版本的B型仪器的结果相同。在实际应用中，将试验板、保护板、底板的恒温温度设置为35℃，根据公式（12）就可以计算得到试样的热阻值。

4 热阻试样两端温度差的分析

采用1989年版本的方法A，试验板、保护板、底板的恒温温度均设置为36℃、35℃，这两种情况下10种不同面料热阻值测试，热阻值的差异如图1所示。由图1可知，随试验板的36℃设定为35℃时，10种样品中大部分热阻值略微降低，但二者无显著的差异，说明试验板与试样上方的温差在小范围变动时，所测试的热阻值无明显的波动。

图1 热阻值与温度差关系

5 结论

本文通过分析GB/T 11048的1989年版本方法A与2008年版本的B型仪器的测试要素，由1989年版本方法A的传热系数推导出热阻公式，并与2008年版本的热阻公式比较，明确了两者在测试本质上的一致性。在满足标准对测试参数和仪器误差技术要求的基础上，1989年版本方法A平板式织物保温仪可与2008年版本的B型仪器兼容。同时，试验表明，即使热板在小范围内变动，所测试的热阻值无明显的大波动。

参考文献：

[1] GB/T 11048―1989 纺织品保温性能的测定[S].

[2] GB/T 11048―2008 纺织品 生理舒适性 稳态条件下热阻和湿阻的测定[S].

[3] ISO11092：1993纺织品 生理舒适性 稳态条件下热阻和湿阻的测定（蒸发热板法）[S].

[4] ASTM F 1868―2009 服装材料的热阻和湿阻测定（蒸发热板法）[S].

（作者单位：上海市质检院纤维检验所）