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導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試儀(熱線法)采用瞬態(tài)熱線法

發(fā)布時(shí)間:2018-06-13瀏覽次數(shù):2165返回列表

導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試儀(熱線法)  型號(hào):MHY-23747

一、概述

導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試儀采用瞬態(tài)熱線法,含交叉線法和平行線法,主要測(cè)量固態(tài)和粉狀材料在不同溫度下導(dǎo)熱系數(shù)、導(dǎo)溫系數(shù)(熱擴(kuò)散系數(shù))和比熱容。具有、高分辨率、高復(fù)現(xiàn)性等特點(diǎn)。由計(jì)算機(jī)控制進(jìn)行自動(dòng)測(cè)量。廣泛適用于研究院校、質(zhì)檢、廠礦等部門對(duì)材料的導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)量。

本儀器是在我廠原HDRX2基礎(chǔ)上重新進(jìn)行開發(fā)設(shè)計(jì),提高了測(cè)量精度和重現(xiàn)性,結(jié)構(gòu)更加合理,使用更方便。型號(hào)分類:MHY-23747主要采用交叉熱線法(也可用平行線法測(cè)量5w/mk以下的材料);HDRX3B采用平行線法,測(cè)量小于25w/mk的材料。

儀器參考標(biāo)準(zhǔn):GB/5990-86《定形隔熱耐火制品導(dǎo)熱系數(shù)試驗(yàn)方法(熱線法)》;GB/T17106-1997《耐火材料導(dǎo)熱系數(shù)實(shí)驗(yàn)方法(平行線法)》;GB 11205-89《橡膠熱導(dǎo)率的測(cè)定(瞬態(tài)熱絲法)》; GB/T10297-1998《非金屬固體材料導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)定(熱線法)》等。

二、 主要技術(shù)指標(biāo)

1、測(cè)量范圍: MHY-23747(交叉線法)   0.015~2.0 W/(m·K)

              MHY-23747(平行線法)   0.015~5.0 W/(m·K)

              HDRX3B(平行線法)   0.015~25.0 W/(m·K)

2、溫度范圍: -40~120 ℃(需配高低溫恒溫箱)配銅-康銅熱線

              室溫~1000 ℃(需配電阻絲電阻爐)配鎳鉻-鎳硅或鉑-鉑銠熱線

              室溫~1300 ℃(需配硅碳棒電阻爐)配鉑-鉑銠熱線

              室溫~1600 ℃(需配硅鉬棒電阻爐)配鉑-鉑銠熱線

3、測(cè)量精度: <±5.0 %

4、試樣尺寸: 230mm×114mm×64mm,2塊;(或根據(jù)用戶要求)

5、溫度分辯: 0.001℃

6、熱線電源:DRX-3A電流分辯0.01mA,電壓分辯0.1mV

             DRX-3B電流分辯0.1mA,電壓分辯0.1mV

7、設(shè)備電源: 電壓220V;頻率50Hz;功率500W(配用電爐溫度控制器電源的要求參看電爐溫度控器說明書)



三、瞬態(tài)熱線法測(cè)量原理

瞬態(tài)熱線法的理論基礎(chǔ)是大介質(zhì)中的徑向一維非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱。設(shè)有一根半徑為ro的長(zhǎng)金屬線源豎直地插入液體中,線源的熱導(dǎo)率大,熱容量近似為零,液體和線源在初始時(shí)刻處于熱平衡,設(shè)平衡溫度為To,當(dāng)突然給線源加恒定的熱流q時(shí),熱量完全從線源傳遞給被測(cè)材料。

Carslaw和Jaeger基于材料對(duì)一小、長(zhǎng)熱線源恒定熱流的溫度響應(yīng)給出了熱線法計(jì)算材料導(dǎo)熱系數(shù)數(shù)學(xué)解:

                            (1)

式中θ為探頭溫升,T為t時(shí)刻探頭溫度,T0為探頭初始溫度,q為加熱功率,λ為樣品導(dǎo)熱系數(shù),α為樣品熱擴(kuò)散系數(shù),r為測(cè)試徑向位置,Ei為指數(shù)積分函數(shù),其表達(dá)式為:

                                   (2)

其中μ=r2/4αt,當(dāng)r2/4αt << 1時(shí),可用其前兩項(xiàng)表示,從而得到:

                          (3)

其中歐拉常數(shù)C=0.57726。對(duì)上式兩端取微分可得到樣品導(dǎo)熱系數(shù):

                           (4)

以上推導(dǎo)忽略了探頭的尺寸和熱容等影響因素,實(shí)際測(cè)量中,由于探頭具有一定體積和熱容,因此在探頭開始加熱時(shí),樣品溫升會(huì)有個(gè)時(shí)間滯后,在對(duì)數(shù)時(shí)間—溫升曲線圖上表現(xiàn)為一非線性段,這個(gè)時(shí)間取決于探針尺寸和結(jié)構(gòu),之后進(jìn)入線性段,后曲線將趨于平穩(wěn)。本儀器采用用篩選數(shù)據(jù)法取線性段上的數(shù)據(jù)進(jìn)行線性擬合,從而得到導(dǎo)熱系數(shù)值。當(dāng)材料的導(dǎo)熱系數(shù)已計(jì)算出,也就能計(jì)算出熱擴(kuò)散系數(shù)。

比熱容通過如下公式計(jì)算:

          C=λ/(a*p)

a:熱擴(kuò)散率,單位m2/s

λ:導(dǎo)熱系數(shù),單位W/(m·K)

p:密度,單位g/m3

C:比熱容,單位KJ/(kg·K)


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