[發明專利]一種可變導熱系數的測量裝置及方法

有效

• 申請號: 200710039511.4
• 申請日: 2007-04-16
• 公開（公告）號: CN101290299A
• 公開（公告）日: 2008-10-22
• 發明（設計）人: 丁建平;顧勤;姚忠堯;劉運春;隆有明;林惠音
• 申請（專利權）人: 上海輪胎橡膠（集團）股份有限公司輪胎研究所;華南理工大學
• 主分類號: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20;G01N25/18
• 代理公司: 上海世貿專利代理有限責任公司
• 代理人: 李浩東;陳穎潔

技術領域：

本發明涉及一種導熱系數測量的裝置，特別涉及導熱系數對溫度變化比較敏感的材料，在不同溫度段下試樣的可變導熱系數的測量裝置及方法。

背景技術：

導熱系數是材料的一個重要熱性能參數，在材料的應用過程中，很多地方都涉及到熱量的傳遞問題，因此導熱系數的準確測量成為一個非常重要的課題，由于材料的導熱系數通常是材料自身溫度的函數，所以一般只能采用實驗的方法來測量。測量導熱系數的方法有很多種，主要分穩態法和非穩態法，前者主要有平板法，后者主要包括熱線法、熱絲法、激光散射法等。

非穩態測量法是最近幾十年內開發出的導熱系數測量方法，多用于研究高導熱系數材料，或在高溫條件下進行測量。在瞬態法中，測量時樣品的溫度分布隨時間變化，一般通過測量這種溫度的變化來推算導熱系數。動態法的特點是測量時間短、精確性高、對環境要求低，但受測量方法的限制，多用于比熱基本趨于常數的中、高溫區導熱系數的測量。該方法所使用的儀器價格昂貴，成本高，對試樣的要求也非常嚴格。

穩態測量法具有原理清晰，可準確、直接地獲得熱導率絕對值等優點，并適于較寬溫區的測量，缺點是測定時間較長和對環境(如測量系統的絕熱條件、測量過程中的溫度控制以及樣品的形狀尺寸等)要求苛刻。常用于低導熱系數材料的測量，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條件來測得導熱系數，主要依據傅立葉導熱定律，其具體表述為：在導熱過程中，單位時間內通過給定截面的熱量，與該截面的面積以及垂直該截面方向的溫度梯度成正比，其一維穩態表達式為：

Q=-λdTdxA]]>

導熱系數λ[W/(m·℃)]按下式計算

λ=Q·d2A·ΔZ·Δt---(1)]]>

式中：ΔZ—測量時間間隔，s；

Q—穩態時通過試樣有效傳熱面積熱量，J；

Δt—試樣熱面溫度T₁和冷面溫度T₂之差，℃；

d—兩試樣的平均厚度，m；

A—試樣有效傳熱面積，m²；

假設q為通過試樣有效傳熱面積的熱流密度，即

q=QA---(2)]]>

將式(2)代入式(1)得：

λ=q·d2Δt---(3)]]>