[發明專利]一種可同時測固體材料導熱系數及熱擴散率的方法及系統

有效

• 申請號: 201410415796.7
• 申請日: 2014-08-21
• 公開（公告）號: CN104215660A
• 公開（公告）日: 2014-12-17
• 發明（設計）人: 陳清華;董長帥;龐立;黎賢東;吳亮;袁力;徐曼曼;呂云逸
• 申請（專利權）人: 安徽理工大學
• 主分類號: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20
• 代理公司: 合肥順超知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 34120
• 代理人: 周發軍

技術領域

本發明屬于固體材料熱物性參數測試技術領域，具體涉及一種可同時測固體材料導熱系數及熱擴散率的方法及系統。

背景技術

隨著我國對節能及能源利用效率的日益重視，材料熱物性及其測試方法方面的研究方興未艾。固體材料熱物性測試總體上分為穩態法和非穩態法，穩態法測試由于所需時間長、測試環境要求高，而不能適應現代科技迅速發展的需要，非穩態法應運而生并因為其具有快速、準確、可實現多參數測量的優勢而得到了更為廣泛的應用。然而，非穩態法在實際應用中也存在一些問題，例如目前多采用加熱板、加熱絲、加熱棒等固態電熱器作為加熱熱源，存在著熱源熱流密度的準確給定、加熱探頭熱容及時間延遲性、熱絲電阻溫度依變性和功率波動等問題，這些問題在一定程度上影響了熱物性參數測試的精度。近年來，發展了一種陶瓷基底刻蝕雙螺旋鉑金屬絲加熱膜，熱穩定性好且厚度極薄，可有效提高材料熱物性測試精度，但成本不菲且制作困難，難以推廣應用。因此，目前尚無一種精度理想的可同時測固體材料導熱系數及熱擴散率的方法及系統。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種可同時測固體材料導熱系數及熱擴散率的方法及系統，以克服目前不能同時測試固體材料導熱系數和熱擴散率及其測試精度不理想的缺陷。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種可同時測固體材料導熱系數及熱擴散率的方法，具體實現步驟為：

步驟1：通過超級恒溫水浴產生具有一定溫度的恒溫水介質；

步驟2：將試樣放入底部為黃銅板材質的試樣盒，試樣盒底部與恒溫水介質接觸，形成恒溫邊界下的一維非穩態傳熱過程，試樣內溫度響應解析解為：

θ(x,τ)θ0=4πΣn=1∞1nsin(nπ2)cos(nπ2δx)exp[-(nπ2δ)2aτ]---(1)]]>

式中θ(x,τ)為過余溫度，θ＝t-t_w，t為試樣溫度，t_w為黃銅板恒溫溫度；熱擴散率a＝λ/(ρC_p)，λ為導熱系數，ρ為試樣密度、C_p為比熱。

式(1)為無窮級數，無法直接求解；而由于恒溫邊界條件等價于畢渥數Bi→∞時的熱對流邊界條件，從而式(1)可改寫為：