[發明專利]一種耐高溫金屬平板熱流計及熱流密度測量方法

有效

• 申請號: 202011506231.1
• 申請日: 2020-12-18
• 公開（公告）號: CN112729618B
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發明（設計）人: 王陽;吳憲;彭廣瑞;原濤;張蕾;高增華;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: G01K17/00
• 分類號: G01K17/00;G01K7/02;G01N25/20
• 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: 吳利芳

本發明公開了一種耐高溫金屬平板熱流計及熱流密度測量方法，屬于隔熱材料熱導率測試技術領域，解決了現有技術中現有的熱傳導式薄膜熱流計無法在150℃以上使用的問題。本發明的耐高溫金屬平板熱流計，包括實心金屬板和成對設置的金屬片，上表面金屬片和下表面金屬片沿實心金屬板的厚度方向布置，實心金屬板與金屬片的材質不同。本發明的測量方法包括如下步驟：上表面金屬片、下表面金屬片和實心金屬板構成溫差熱電偶，獲取溫差熱電偶的電壓差；計算得到溫差熱電偶的溫度差；計算得到每對金屬片對應區域內沿實心金屬板厚度方向的熱流密度。本發明的耐高溫金屬平板熱流計及熱流密度測量方法可用于熱流密度的測量。

技術領域

本發明屬于隔熱材料熱導率測試技術領域，具體涉及一種耐高溫金屬平板熱流計及熱流密度測量方法。

背景技術

在隔熱材料熱導率測試的熱流計法導熱儀中，一般在試樣冷面一側布置熱傳導式薄膜熱流計進行熱流密度測量。

常規的熱傳導式薄膜熱流計一般采用在較薄的聚酰亞胺芯層上纏繞溫差熱電堆、整體再用聚酰亞胺薄膜壓制封裝起來的工藝。受材料耐溫性限制，這類熱流計的工作溫度一般不超過150℃，導致薄膜熱流計的冷面溫度無法提高。當基于熱流計法原理采用上述熱傳導式薄膜熱流計測量高溫熱導率時，只能在大溫差條件(即試樣熱面維持1000℃以下、冷面通過強制制冷維持在150℃以下)下進行。

發明內容

鑒于上述分析，本發明旨在提供一種耐高溫金屬平板熱流計及熱流密度測量方法，解決了現有技術中現有的熱傳導式薄膜熱流計無法在150℃以上使用的問題。

本發明的目的主要是通過以下技術方案實現的：

本發明提供了一種耐高溫金屬平板熱流計，包括實心金屬板和成對設置的金屬片，每對金屬片包括位于實心金屬板上表面的上表面金屬片以及位于實心金屬板下表面的下表面金屬片，上表面金屬片和下表面金屬片沿實心金屬板的厚度方向布置，也就是說，上表面金屬片位于下表面金屬片的正上方，實心金屬板與金屬片的材質不同。

進一步地，上表面金屬片的上表面與實心金屬板的上表面在同一平面內，下表面金屬片的下表面與實心金屬板的下表面在同一平面內。

進一步地，上述金屬片的厚度與實心金屬板的厚度之比為1：25～30。

進一步地，上述上表面金屬片的數量為多個，包括設于實心金屬板上表面中心的中心上表面金屬片以及設于實心金屬板上表面其他位置的局部上表面金屬片；相應地，上述下表面金屬片的數量為多個，包括設于實心金屬板下表面中心的中心下表面金屬片以及設于實心金屬板下表面其他位置的局部下表面金屬片。

進一步地，實心金屬板的上表面和下表面開設用于容納金屬片的金屬片凹槽。

進一步地，上述耐高溫金屬平板熱流計還包括導線，導線的一端與金屬片連接，另一端沿著金屬板的表面從金屬片向實心金屬板的邊緣延伸并從實心金屬板的側面伸出。

進一步地，導線包括導電絲和絕緣層，絕緣層包裹部分導電絲使得導電絲的兩端裸露作為連接端，導電絲的一個連接端與金屬片連接，另一個連接端從實心金屬板的側面伸出。

進一步地，導電絲為銅絲。

進一步地，絕緣層為絕緣石英布。

進一步地，實心金屬板的上表面和下表面還開設用于容納導線的導線凹槽，導線凹槽的一端與金屬片凹槽連通，另一端沿著金屬板的橫向從金屬片凹槽向實心金屬板的邊緣延伸并從實心金屬板的側面伸出。

進一步地，上述實心金屬板的側壁設有接線柱。

進一步地，上述實心金屬板為康銅板，金屬片為銅片。

本發明還提供了一種熱流密度測量方法，采用上述耐高溫金屬平板熱流計，該熱流密度測量方法包括如下步驟：