[發明專利]水浴逆真空測量VIP內部不同真空度下的導熱系數的方法

在審

• 申請號: 201710786917.2
• 申請日: 2017-09-04
• 公開（公告）號: CN107741436A
• 公開（公告）日: 2018-02-27
• 發明（設計）人: 徐志峰;闞安康;楊帆;曹丹;齊丹丹;陳超
• 申請（專利權）人: 上海海事大學
• 主分類號: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20
• 代理公司: 上海三和萬國知識產權代理事務所(普通合伙)31230
• 代理人: 陳偉勇

技術領域

本發明涉及一種真空絕熱板動態導熱系統的測定方法，特別涉及測量真空絕熱板內部不同真空度下的導熱系數的方法。

背景技術

真空絕熱板(Vacuum Insulation Panel)，簡稱VIP，是一種利用真空絕熱原理制作而成的絕熱材料，其具體原理是，通過提高板內的真空度，來減少板內空氣的對流換熱以及氣體之間的熱傳導，從而達到較好的節能、保溫的效果。

導熱系數是指在穩定傳熱條件下，1m厚的材料，兩側表面的溫差為1k，在1秒鐘內，通過1平方米面積傳遞的熱量，單位為W/(m·k)。導熱系數是材料本身的固有性能參數，用于描述材料的導熱能力，這個特性和材料本身的大小、形狀、厚度都是沒有關系的，只跟材料本身的成分有關系。

對真空絕熱板而言，雖然其具有較好的阻熱能力，但導熱系數并不能準確的表征真空絕熱板的導熱能力與板內真空度之間的對應關系。原則上，任何可應用于真空技術中的氣體壓力測量裝置也可用于真空絕熱板。然而，將內部測量儀表與外部數據采集單元連接起來是有問題的。真空絕熱板薄膜通常會防止外部電線或機械設備連接到VIP的內部。

測量真空度與導熱系數之間關系的方法很多，目前比較成功的有以下方法：

邸曉波等人自行設計了一套板內壓力檢測系統，該系統采用氣體逆真空法，根據力平衡原理，當真空室的壓力低于VIP板內壓力時，阻隔膜膨脹變形，通過激光測距儀測量變形量來檢測板內壓力。該方法涉及阻隔膜的塑性形變，而且形變量與板內氣體壓力并不成一次函數關系，很難精確確定型變量與真空度的對應關系，存在大量系統誤差。

黃俊、馮建勇等人設計了一種方案來測量真空絕熱板導熱系數，在真空絕熱板內外各放置一傳感器，內部測量模塊通電加熱，加熱電阻熱量向外散發，能達到穩定的熱通量。這個熱通量通過信號接收探頭測量的，然后通過多次測量求得平均值及方差，并通過復雜的最小二乘法進行直線擬合。但真空絕熱板隔氣結構內的金屬層為一個吸熱結構，而且對傳感器信號輸出具有一定的屏障作用，裝置具有很大的不穩定性。

闞安康等人也涉及過真空絕熱板導熱系數測量方案，該方法雖然所獲得的導熱系數精度高，能夠準確的表示出真空絕熱板的導熱系數，但僅僅是單一測量物體的導熱系數，無法準確表達利用導熱系數與內部真空度的動態變化關系。

基于以上研究人員對真空絕熱板的導熱系數測量方案，不難發現，上述方法只能單一的測量真空絕熱板的導熱系數而無法實時監控導熱系數的動態變化。本測量方案在一維穩態導熱測導熱系數的基礎上進一步發展，用一個三通管路將真空泵及外界大氣連接在一起，能夠測得不同真空度下的真空絕熱板動態導熱系數。利用熱流量計算得到導熱系數與內部真空度的動態變化關系，該方法所獲得的導熱系數精度高，更能準確的表示出真空絕熱板的導熱系數。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于提供一種可更簡單更精確的檢測真空絕熱板在不同壓力下的導熱系數的方法，尤其是檢測真空絕熱板在不同真空度下導熱系數的方法。

一種測量真空絕熱板不同真空度下導熱系數的裝置，其特征在于包括熱護板、恒溫器、真空絕熱板槽、冷護板、微調閥、閥門、真空計、子母扣、針狀毛細通管、T型三通管、真空泵；所述冷護板、熱護板與放置待測真空絕熱板的真空絕熱板槽利用焊接方式進行無縫連接，恒溫器緊貼于真空絕熱板槽中并置于中心的位置，真空絕熱板槽下部開孔并用子母扣進行密封，所述T型三通管路通過針狀毛細通管連接到真空絕熱板槽的底部使得設備形成一個完整的整體，其中，T型三通管路上依次設置有真空泵、閥門、真空計及微調閥門；所述冷護板與熱護板外側分別開兩個孔隙，分別設置有進水口與出水口用以保持裝置的水浴恒溫。

一種水浴逆真空測量真空絕熱板內部不同真空度下的導熱系數的方法，其具體操作步驟如下：

1、實驗裝置根據VIP板的尺寸設計為長方體。將真空絕熱板置于裝置的卡槽內，通過滑輪調節卡槽厚度并用螺絲固定，使真空絕熱板板面能夠很好地貼附于卡槽的兩護板。

2、樣板VIP通過子母扣及針狀毛細通管連接到T型三通管道上，并關閉與外界大氣相連接的閥門，同時打開控制真空泵的閥門,利用真空泵對真空絕熱板進行抽真空處理。