導(dǎo)熱系數(shù)測試儀采用瞬態(tài)熱線法,含交叉線法和平行線法,,主要測量固態(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。具有度,、分辨率,、復(fù)現(xiàn)性等點(diǎn)。由計(jì)算機(jī)控制行自動(dòng)測量,。廣泛適用于研究院校,、質(zhì)檢、廠礦等對(duì)材料的導(dǎo)熱系數(shù)測量,。
本儀器是在我廠原HDRX2基礎(chǔ)上重新行開發(fā),,提了測量度和重現(xiàn)性,結(jié)構(gòu)更加合理,,使用更方便,。型號(hào)分類:HDRX3A主要采用交叉熱線法(也可用平行線法測量5w/mk以下的材料);HDRX3B采用平行線法,,測量小于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)的測定(熱線法)》等,。
瞬態(tài)熱線法測量原理
瞬態(tài)熱線法的理論基礎(chǔ)是無限大介質(zhì)中的徑向維非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱。設(shè)有根半徑為ro的無限長金屬線源豎直地插入液體中,,線源的熱導(dǎo)率無限大,,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q時(shí),熱量從線源傳遞給被測材料,。
Carslaw和Jaeger基于材料對(duì)無限小,、長熱線源恒定熱的溫度響應(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為測試徑向位置,Ei為數(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)際測量中,,由于探頭具有定體積和熱容,,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)為非線性段,,這個(gè)時(shí)間取決于探針尺寸和結(jié)構(gòu),之后入線性段,,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)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)