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導熱系數測量常見的幾種測量方法

發布時間:2020-11-02   點擊次數:739次
   物體傳導熱量的能力,又稱為熱導率。定義為單位溫度梯度(在1m長度內溫度降低1K)在單位時間內經單位導熱面所傳遞的熱量。單位為瓦每米開爾文[W/(m·K)],此處的K可用℃代替。導熱系數測量方法現已發展了多種,它們有不同的適用領域、測量范圍、精度、準確度和試樣尺寸要求等,不同方法對同一樣品的測量結果可能會有較大的差別,因此選擇合適的測試方法是首要的。
  目前導熱系數測量方法分為穩態法和非穩態法兩大類,下面我們來說說穩定法中的具體方法及原理。
  穩態法是經典的保溫材料的導熱系數測定方法,至今仍受到廣泛應用。其原理是利用穩定傳熱過程中,傳熱速率等于散熱速率的平衡狀態,根據傅里葉一維穩態熱傳導模型,由通過試樣的熱流密度、兩側溫差和厚度,計算得到導熱系數。
  穩態法適合在中等溫度下測量的導熱系數材料。適用于巖土、塑料、橡膠、玻璃、絕熱保溫材料等低導熱系數材料。
  1.熱流計法
  熱流計法是一種比較法,是用校正過的熱流傳感器測量通過樣品的熱流,得到的是導熱系數的值。測量時,將厚度一定的樣品插入于兩個平板間,設置一定的溫度梯度。使用校正過的熱流傳感器測量通過樣品的熱流,傳感器在平板與樣品之間和樣品接觸。測量樣品的厚度、上下板間的溫度梯度及通過樣品的熱流便可計算試樣的導熱系數。熱流法測試材料的導熱系數范圍比較窄(0.015-5W/m·k),溫度范圍為熱板90℃,冷板0℃~70℃。
  2.動態法
  動態法是新開發的方法,用于研究高導熱系數材料,或在高溫度條件下進行測量。工作原理是:提供樣品一固定功率的熱源,記錄樣品本身溫度隨時間的變化情形,由時間與溫度變化的關系求得樣品的熱傳導系數、熱擴散系數和熱容。
  適合于測量高導熱系數材料或在高溫條件下的測量。適用于金屬、石墨烯、合金、陶瓷、粉末、纖維等同質均勻的材料。
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