[發明專利]一種一維傳熱高溫均勻加熱板及加熱裝置

有效

• 申請號: 201911191725.2
• 申請日: 2019-11-28
• 公開（公告）號: CN110933784B
• 公開（公告）日: 2022-02-15
• 發明（設計）人: 王陽;高增華;周金帥;吳憲;何小瓦;裴雨辰;湯龍生;張昊
• 申請（專利權）人: 航天特種材料及工藝技術研究所
• 主分類號: H05B3/08
• 分類號: H05B3/08
• 代理公司: 北京天達知識產權代理事務所(普通合伙) 11386
• 代理人: 程虹

本申請公開了一種一維傳熱高溫均勻加熱板及加熱裝置，屬于熱導率測試技術領域，解決了現有技術中加熱板結構復雜、加工和維修難度大、成本較高的問題。本申請的一維傳熱高溫均勻加熱板，加熱板為方形環繞式構型，包括沿加熱板的縱向對稱軸鏡像布置的加熱絲；從加熱板的中心至邊緣方向，加熱絲的形狀為呈C型環繞的蛇形線；沿逐漸遠離加熱板的中心的方向，相鄰兩圈加熱絲之間的距離逐漸減小。本申請的一維傳熱高溫均勻加熱板及加熱裝置可用于低導熱材料的高溫熱導率測試。

技術領域

本申請涉及一種熱導率測試設備，尤其涉及一種一維傳熱高溫均勻加熱板及加熱裝置。

背景技術

在高溫條件下采用穩態法測量隔熱材料的熱導率時，通常是基于一維穩態傳熱模型，這就要求加熱板平面內的溫度分布均勻性。

但是，由于高溫狀態下加熱板和下方試樣都會向四周溫度較低的環境中散熱，從而導致溫度均勻性較差，熱導率測試時的實際模型會嚴重偏離一維傳熱的理論模型。

現有的加熱板中，加熱板的加熱絲通常為均勻布置，同時，為了控制加熱板四周的熱損失，還需要在加熱板周圍額外布置防護組件，用于補償加熱板四周熱損失，從而盡可能實現中心區域的一維傳熱要求。采用此種加熱板，位于中心區域的加熱板以及位于四周的防護組件的結構非常復雜，加工難度大，維修難度高，且無法滿足600℃之上的加熱需求；此外，此種加熱裝置需要配備兩套獨立的加熱電源和溫控系統，成本較高。

發明內容

鑒于上述的分析，本申請旨在提供一種一維傳熱高溫均勻加熱板及加熱裝置，以解決現有技術中加熱板結構復雜、加工和維修難度大、成本較高的問題。

本申請的目的主要是通過以下技術方案實現的：

本申請提供了一種一維傳熱高溫均勻加熱板，加熱板為方形環繞式構型，包括沿加熱板的縱向對稱軸鏡像布置的加熱絲；從加熱板的中心至邊緣方向，加熱絲的形狀為呈C型環繞的蛇形線；沿逐漸遠離加熱板的中心的方向，相鄰兩圈加熱絲之間的距離逐漸減小。

在一種可能的設計中，加熱板采用NiCr合金或Rh制成。

在一種可能的設計中，加熱板包括中心區域以及位于中心區域四周的邊緣區域，試樣熱面溫度采集區在加熱板上的正投影與中心區域重合。

在一種可能的設計中，加熱板的總邊長與中心區域的邊長之比為10：3～4。

在一種可能的設計中，加熱絲的厚度為1.5mm～2.5mm，加熱絲的寬度為5mm～10mm，加熱絲的圈數為8～10圈。

在一種可能的設計中，加熱板采用常溫高壓水割工藝和回火工藝進行加工。

本申請還提供了一種一維傳熱高溫均勻加熱裝置，包括高溫組件和低溫組件，高溫組件包括依次層疊的均溫板、加熱板、隔熱層和上冷板；加熱板為上述的加熱板。

在一種可能的設計中，均溫板通過多根連接桿與上冷板連接。

在一種可能的設計中，加熱板通過多根絕緣支撐桿架設在均溫板上。

在一種可能的設計中，低溫組件包括依次層疊的支座、下冷板、導熱膠墊和熱流計壓板，多個熱流計嵌埋在導熱膠墊朝向熱流計壓板的一側。

與現有技術相比，本申請至少可實現如下有益效果之一：

a)本申請的一維傳熱高溫均勻加熱板中，考慮到四周散熱損失的影響因素，沿逐漸遠離加熱板的中心的方向，相鄰兩圈加熱絲之間的距離逐漸減小，在相同的通電電流條件下，加熱板從中心向四周單位面積上所產生的熱量逐漸增大，用于補償加熱板四周熱損失的影響，從而提高加熱板整體的溫度均勻性，使其更加趨于一維穩態熱流，提高熱導率測試的準確性，通過測試可知，本申請的一維傳熱高溫均勻加熱板的加熱最高溫度達到1000℃以上，中心計量區(即與熱導率測試試樣對應的區域)內的溫度均勻性優于3％。