熱導(dǎo)率的測(cè)量ppt課件(編輯修改稿)
2025-05-31 05:25 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ? 熱流計(jì)法 熱流計(jì)法是一種基于一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱原理的比較法。如圖所示，將厚度一定的方形樣品插入兩個(gè)平板間，在其垂直方向通入一個(gè)恒定的單向的熱流，使用校正過的熱流傳感器測(cè)量通過樣品的熱流，傳感器在平板與樣品之間和樣品接觸。當(dāng)冷板和熱板的溫度穩(wěn)定后，測(cè)得樣品厚度、樣品上下表面的溫度和通過樣品的熱流量，根據(jù)傅立葉定律即 可確定樣品的導(dǎo)熱系數(shù)： TCq?? ??式中： q為通過樣品的熱流量， W/m2 ?樣品厚度， m ??樣品上下表面溫差， ?C C熱流計(jì)常數(shù)，由廠家給出，也可用已知導(dǎo)熱系數(shù)的材料進(jìn)行標(biāo)定得出。 上法適用于導(dǎo)熱系數(shù)較小的固體材料、纖維材料和多空隙材料，例如各種保溫材料。在測(cè)試過程中存在橫向熱損失，會(huì)影響一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱模型的建立，擴(kuò)大測(cè)定誤差，故對(duì)于較大的、需要較高量程的樣品，可以使用保護(hù)熱流計(jì)法測(cè)定，該法原理與熱流計(jì)法相似，不同之處是用在周圍包上絕熱材料和保護(hù)層（也可以用輔助加熱器替代），從而保證了樣品測(cè)試區(qū)域的一維熱流，提高了測(cè)量精度和測(cè)試范圍。但是該法需要對(duì)測(cè)定單元進(jìn)行標(biāo)定。 ? 保護(hù)熱板法 保護(hù)熱板法的工作原理和使用熱板與冷板的熱流法導(dǎo)熱儀相似。適用于干燥材料，一般采用雙試件保護(hù)平板結(jié)構(gòu)， 在熱板上下兩側(cè)各對(duì)稱放置相同的樣品和冷板一塊，如圖所示，試件周圍包有保護(hù)層，主加熱板周圍環(huán)有輔助加熱板，使輔助加熱板與主加熱板溫度相同，以保證一維導(dǎo)熱狀態(tài)。當(dāng)達(dá)到一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱狀態(tài)時(shí)，根據(jù)傅立葉定律得： )]()[( 4231 ttttAq??????式中： q主加熱板的加熱功率， ?樣品厚度 , 在已知樣品尺寸、主加熱板加熱功率后，利用熱電偶測(cè)得兩樣品上下表面的溫度， 由上式即可求得材料的導(dǎo)熱系數(shù)。該法可用于溫度范圍更大、量程較廣的場(chǎng)合，誤差較小且可用于測(cè)定低溫導(dǎo)熱系數(shù)。缺點(diǎn)是穩(wěn)定時(shí)間較長，不能測(cè)定自然含水率下的導(dǎo)熱系數(shù)，需先對(duì)樣品進(jìn)行干燥處理。樣品厚度對(duì)結(jié)果精度有較大影響。在用該法對(duì)不良導(dǎo)體的導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定時(shí)，發(fā)現(xiàn)試樣厚度對(duì)導(dǎo)熱系數(shù)有很大影響，不宜采用厚度較小的不良導(dǎo)體平板作為實(shí)驗(yàn)樣品。同時(shí)，試樣側(cè)面的絕熱條件對(duì)結(jié)果的誤差也有很大影響。 圓管法 圓管法是根據(jù)長圓筒壁一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱原理直接測(cè)定單層或多層圓管絕熱結(jié)構(gòu)導(dǎo)熱系數(shù)的一種方法。要求被測(cè)材料應(yīng)該可以卷曲成管狀，并能包裹于加熱圓管外側(cè)，由于該方法的原理是基于一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱模型，故在測(cè)試過程中應(yīng)盡可能在試樣中維持一維穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng) . 以確保能獲得準(zhǔn)確的導(dǎo)熱系數(shù)。為了減少由于端部熱損失產(chǎn)生的非一維效應(yīng) .根據(jù)圓管法的要求，常用的圓管式導(dǎo)熱儀大多采用輔助加熱器，即在測(cè)試段兩端設(shè)置輔助加熱器，使輔助加熱器與主加熱器的溫度保持一致，以保證在允許的范圍內(nèi)軸向溫度梯度相對(duì)于徑向溫度梯度的大小，從而使測(cè)量段具有良好的一維溫度場(chǎng)特性。其結(jié)構(gòu)如圖所示。 根據(jù)傅立葉定律，在一維、徑向、穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的條件下，管狀材料的導(dǎo)熱系數(shù)可由下式得出： 式中：
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