導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)量方法-瞬態(tài)熱線法
點(diǎn)擊次數(shù)：6446 更新時(shí)間：2023-12-26
瞬態(tài)法
瞬態(tài)法是一種用于測(cè)量流體(包括液體、氣體)導(dǎo)熱系數(shù)的方法，具有速度快、精度高的特點(diǎn)。
導(dǎo)熱系數(shù)是表征材料導(dǎo)熱性能優(yōu)劣的物性參數(shù)，其數(shù)值取決于物質(zhì)的種類及物質(zhì)所處的壓力、溫度狀態(tài)。確定物質(zhì)導(dǎo)熱系數(shù)可以采用理論和實(shí)驗(yàn)研究?jī)煞N方法，一般而言，實(shí)驗(yàn)測(cè)量更為準(zhǔn)確。實(shí)驗(yàn)測(cè)量方法可以分為穩(wěn)態(tài)法和非穩(wěn)態(tài)法兩大類。瞬態(tài)法屬于其中的非穩(wěn)態(tài)法中的瞬態(tài)熱流法。瞬態(tài)法測(cè)量又可分為單和雙兩種方法。
穩(wěn)態(tài)法的特點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)原理簡(jiǎn)單，但電氣控制和調(diào)節(jié)線路比較復(fù)雜。
非穩(wěn)態(tài)法的導(dǎo)熱微分方程比較復(fù)雜，邊界條件也難以確定，但具有測(cè)量時(shí)間短、測(cè)量準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)。非穩(wěn)態(tài)法可以分為周期熱流法和瞬態(tài)熱流法兩大類，目前常用的測(cè)定導(dǎo)熱系數(shù)的瞬態(tài)熱源法與瞬態(tài)法均屬于瞬態(tài)熱流法，瞬態(tài)熱源法分為瞬態(tài)熱帶法(Transient Hot Strip)和瞬態(tài)熱盤法(Transient Plane Source)主要用于固體導(dǎo)熱系數(shù)的研究，瞬態(tài)法主要用于液體導(dǎo)熱系數(shù)的研究。其中的瞬態(tài)法是目前*的測(cè)量導(dǎo)熱系數(shù)的方法。
瞬態(tài)法可用于測(cè)定固體、粉末和流體的導(dǎo)熱系數(shù)，適用于各向同性和各向異性材料?？蓽y(cè)量的溫度范圍從低溫到大約1800K。
瞬態(tài)法的理想模型為無(wú)限大介質(zhì)中的徑向一維非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問(wèn)題，具體為無(wú)限長(zhǎng)的在無(wú)限大介質(zhì)中處于初始熱平衡狀態(tài)下受到瞬間加熱脈沖而引起的熱傳導(dǎo)過(guò)程。瞬態(tài)法的測(cè)量時(shí)間極短，在流體發(fā)生自然對(duì)流之前就可以完成測(cè)量，因而可以避開(kāi)對(duì)流的影響。此外，瞬態(tài)法的適用范圍極寬，除了稀薄氣體及臨界附近外都可以進(jìn)行測(cè)量。
相對(duì)固體來(lái)說(shuō)，液體導(dǎo)熱系數(shù)的研究更為復(fù)雜。由于瞬態(tài)法測(cè)量液體和氣體的導(dǎo)熱系數(shù)時(shí)，測(cè)量時(shí)間極短，通常只需要測(cè)量幾秒鐘，*可以避開(kāi)對(duì)流的影響，所以被*為是的液體或氣體導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)量方法，而且其適用范圍極寬，除了稀薄氣體及臨界附近外都可以進(jìn)行測(cè)量。如果對(duì)采集系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，瞬態(tài)法還能同時(shí)測(cè)量流體的熱擴(kuò)散系數(shù)，這樣利用已知的密度數(shù)據(jù)就可以得到流體的比熱容數(shù)據(jù)。
西安夏溪電子科技有限公司在法測(cè)量液體導(dǎo)熱系數(shù)方面具有多年的研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，所開(kāi)發(fā)的法液體導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)量?jī)x能充分發(fā)揮法在液體導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)量方面的優(yōu)勢(shì)，可以幫助用戶快速、準(zhǔn)確的獲得被測(cè)物質(zhì)的數(shù)據(jù)。
導(dǎo)熱系數(shù)儀是一種用于測(cè)量材料導(dǎo)熱性能的儀器。它被廣泛應(yīng)用于材料科學(xué)、建筑工程、電子設(shè)備等領(lǐng)域，以評(píng)估材料的導(dǎo)熱性能和優(yōu)化設(shè)計(jì)。
導(dǎo)熱系數(shù)(也稱為熱傳導(dǎo)系數(shù)或熱導(dǎo)率)是描述材料導(dǎo)熱性能的物理量，表示單位時(shí)間內(nèi)單位面積上的熱量傳導(dǎo)量。導(dǎo)熱系數(shù)儀通過(guò)測(cè)量材料在穩(wěn)定狀態(tài)下的熱傳導(dǎo)，來(lái)確定材料的導(dǎo)熱系數(shù)。
導(dǎo)熱系數(shù)儀的基本原理是根據(jù)熱傳導(dǎo)定律，利用傳熱試樣的溫度分布和傳熱參數(shù)，計(jì)算材料的導(dǎo)熱系數(shù)。該儀器通常由以下幾個(gè)主要組成部分構(gòu)成：
1.傳熱試樣：傳熱試樣是導(dǎo)熱系數(shù)儀中最重要的部分。它通常采用具有良好導(dǎo)熱性能的材料，如金屬或陶瓷，并具有特定的幾何形狀。傳熱試樣的形狀和尺寸會(huì)對(duì)導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生影響，因此需要根據(jù)具體要求進(jìn)行選擇。
2.熱源和冷源：導(dǎo)熱系數(shù)儀需要提供穩(wěn)定的熱源和冷源，以維持傳熱試樣的溫度差。常用的熱源包括電阻絲加熱器或恒溫水浴，而冷源則通常采用制冷機(jī)或循環(huán)水系統(tǒng)。熱源和冷源之間通過(guò)傳熱介質(zhì)(如空氣或液體)傳遞熱量。
3.溫度測(cè)量裝置：為了確定傳熱試樣的溫度分布，導(dǎo)熱系數(shù)儀通常配備多個(gè)溫度傳感器。這些傳感器可以直接接觸傳熱試樣表面或安裝在其附近，以測(cè)量不同位置的溫度。常見(jiàn)的溫度測(cè)量裝置包括熱電偶、熱敏電阻和紅外線測(cè)溫儀等。
4.控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：導(dǎo)熱系數(shù)儀需要一個(gè)精確的控制系統(tǒng)來(lái)保持熱源和冷源的溫度穩(wěn)定，并記錄溫度傳感器的讀數(shù)。這可以通過(guò)微處理器或計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)?？刂葡到y(tǒng)還可用于自動(dòng)計(jì)算導(dǎo)熱系數(shù)，并輸出結(jié)果。
使用
導(dǎo)熱系數(shù)儀進(jìn)行測(cè)量時(shí)，首先將傳熱試樣安裝在熱源和冷源之間，并建立穩(wěn)定的溫度梯度。然后，通過(guò)測(cè)量不同位置的溫度，計(jì)算傳熱試樣表面上的溫度變化率。根據(jù)熱傳導(dǎo)定律，可以利用這些數(shù)據(jù)計(jì)算出材料的導(dǎo)熱系數(shù)。
