在火灾科学中,可燃物的热物性对研究火灾的产生和发展有着至关重要的作作用。木材是一种典型可燃物,因此本文开展了木材导热特性的测试研究。 本文首先简要介绍了木材热物性测试的研究背景,回顾了目前国内外的热物性测试、木材传热特性及平板导热仪的研究现状和存在的问题。 在对已有的稳态平板导热仪进行调研分析之后,参照导热系数测试仪的国家标准,利刚热管传热块,均温性好的优点,本文设计了热管式平板导热测试仪,介绍了其一维稳态导热的原理,并建立了完整的测试系统。热管式均温板为热管式平板导热仪的主要设计部分,本文采用计算软什ANSYS对热管式均温板进行了模拟设计,并采用ANSYS对热管式平板导热仪中木材试样和玻璃标样的温度场进行模拟,对模拟计算结果的分析表明,采用热管式平板导热仪进行测试符合一维稳态导热的原理。 在热管式平板导热仪测试试验台上,分别对气干横纹阔叶材,气干横纹针叶材,气干顺纹材,不同含水率的红松和落叶松,不同纹理的木材试样进行测试,获得了35℃～85℃温度下的木材导热系数随温度、含水率以及纹理方向变化的数据。 同时,本文建立了热管式平板导热仪测木材导热系数的计算模型,应用计算软件ANSYS对试样内部的温度场进行数值模拟计算,通过模拟计算进一步修正试验测试结果,以提高导热系数的测量精度。 最后本文分析总结了几种被测木材的导热系数随温度、含水率利纹理方向变化的规律,如下:在室温到100℃范围内,木材的导热系数先随着温度升高而增大,当温度升高到约80℃时出现一个峰值,然后随着温度进一步升高呈减小的趋势;在相同温度下,同种木材的导热系数随着含水率增加而增加:木材顺纹导热系数与横纹导热系数的比值大约在1.8～2之间。 本文得到国家重点基础研究发展规划项目(2001CB409600)“火灾动力学演化与防治基础”资助。