准稳态法测导热系数优点在于大大缩短测试周期,将以往稳态法常温下一个温度点的测试周期从48小时以上缩短到36小时内测试一条有效导热系数随温度的变化曲线。
缺点是器材本身的仪器误差,读数时产生的人为误差,外界环境变化造成的误差等。
通过试样的热流速度将达到一个缓慢变化状态,也就是准稳态状态。
准稳态法测导热系数结果分析
物质的比热容越大,相同质量和温升时,需要更多热能。
把相同质量的水加热的热能比油多出约一倍。
若以相同的热能分别把相同质量的水和油加热的话,油的温升将比水的温升大。
卡诺定理指出,可逆循环的效率只与高温热源和低温热源的温度有关,而与工作物质(工质)或工作路径等其它因素无关。
准稳态法测导热系数测量
大学物理试验中的准稳态法测试确实需要四块样品,主要试验仪器简陋,无法做到很好的隔热和防止热损,只能用多试样才能保证一维热流,即平面加热源夹持在两块样品中间并在它们的外侧再夹持两块样品和温度传感器。
准稳态法导热系数测试仪器可以做到只用一块样品,且配备了很好的隔热措施,而且测量精度高。
导热系数测定仪误差来自哪些方面?
稳态法导热系数测试的核心就是保证一维热流,那么测试的主要误差就是一维热流的破坏,主要有以下两个方面:
(1)护热板的护热温度控制不准确。
国内外很少有导热仪在这方面严格按照测试方法标准规定进行实施,即采用温差热电堆来检测护热板和中心量热板之间的温差。
(2)量热板和护热板的温度均匀性。
量热板和护热板的温度均匀性取决于加热板中电阻加热丝的盘绕方式,这方面ASTM有严格的标准可以执行。
导热系数仅针对存在导热的传热形式,当存在其他形式的热传递形式时,如辐射、对流和传质等多种传热形式时的复合传热关系,该性质通常被称为表观导热系数、显性导热系数或有效导热系数。
扩展资料:
不同物质导热系数各不相同;相同物质的导热系数与其的结构、密度、湿度、温度、压力等因素有关。
同一物质的含水率低、温度较低时,导热系数较小。
一般来说,固体的热导率比液体的大,而液体的又要比气体的大。
这种差异很大程度上是由于这两种状态分子间距不同所导致。
现在工程计算上用的系数值都是由专门试验测定出来的。
与受潮带来的影响不同,温度升高会引起分子热运动的加快,促进固体骨架的导热及孔隙内流体的对流传热。
此外,孔壁之间的辐射换热也会因为温度的升高而加强。
若材料含湿,则温度梯度还可能造成重要影响:温度梯度将形成蒸汽压梯度,使水蒸气从高温侧向低温侧迁移。
如何测试材料的热导率?
摘要:本文提出了一种改造升级方案,针对水流量平板法导热仪的测量误差问题,采用高精度量热计技术代替现有水量热计。
此方案在保留水流量平板法导热仪众多优势的前提下,大幅提高了导热系数测量精度和缩短了测试时间。
特别针对隔热材料的低导热系数快速准确测量需求,解决了测量误差大、测试时间长的难题。
采用的高精度金属块量热计解决方案,通过快速均温能力和绝热装置的引入,实现了绝热材料在高温范围的导热系数准确测量,同时线性升温加热方式大幅缩短了测试时间。
一、问题的提出隔热材料的导热系数测量一直是技术难题,特别是对于导热系数小于0.03W/mK的材料,在1000℃以上的高温范围测量困难。
水流量平板法导热仪,因其测试温度高、大温差测量、结构合理简单、造价便宜和操作方便等优点,被国内外用户广泛采用。
然而,该方法在测量低导热系数隔热材料时存在误差巨大问题。
二、现有量热计热流测试技术分析在稳态法导热系数测试中,准确测量流经样品的热流是关键技术。
量热计法是基于量热计的比热容特性,通过测量温度变化来确定热量的吸收或放出。
防护热板法和水流量平板法是量热计在导热系数测量中的典型应用。
防护热板法在高温下很难实现绝热防护,限制了其测量精度。
水流量平板法在测量低导热系数隔热材料时存在较大误差,主要是由于量热介质温升、沸腾蒸发和绝热防护不足导致。
三、高精度金属块量热计解决方案本文提出将水流量平板法导热仪中的水量热计更换为高导热金属块量热计,以解决测量误差和提高测量精度的问题。
金属块量热计采用高导热金属材料,快速均匀地吸收透过被测样品的热流量,同时引入主动护热装置实现绝热。
结合原有的加热和温度测量装置,采用线性升温加热方式,大幅缩短了测试时间。
通过计算金属块量热计的温度变化,以及结合冷热面温度和温度变化速率,可以得到整个温度变化过程中的导热系数变化曲线,实现绝热材料在高温范围的准确测量。
综上,本文提出的改造方案和解决方案,旨在克服水流量平板法导热仪在测量低导热系数隔热材料时的误差问题,通过高精度金属块量热计的引入和线性升温加热方式的采用,实现了绝热材料在高温范围的快速准确测量,满足了各种高温隔热材料的低导热系数快速准确测量需求。