[實用新型]一種制冰與測量冰導熱數據的一體化裝置

有效

• 申請號: 202222065582.4
• 申請日: 2022-08-08
• 公開（公告）號: CN217817594U
• 公開（公告）日: 2022-11-15
• 發明（設計）人: 潘宇;劉春甫;王正之;萬萌
• 申請（專利權）人: 南京工程學院
• 主分類號: F25C1/00
• 分類號: F25C1/00;G01N25/20
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 徐燕

一種制冰與測量冰導熱數據的一體化裝置，箱體內壁通過管道連通外界液氮罐，液氮罐通過輸送液氮至箱體內部制造低溫環境；箱體內頂部固定安裝噴淋裝置，噴淋裝置用于噴灑水至安裝在箱體底部的測量裝置中并在低溫環境中形成冰塊；箱體內側壁上還固定安裝十字導軌裝置，且十字導軌裝置上設置刮片，用于將溢出測量裝置中冰塊進行刮除；刮除完畢后在測量裝置上通過蓋板進行貼合蓋緊，然后通過測量裝置對冰導熱數據進行測量；箱體外側還設置有電源和信號采集模塊，且電源通過導線分別與測量裝置和信號采集模塊相連接以進行供電，信號采集模塊通過導線與測量裝置相連接，用于采集測量裝置所測量的數據信息。通過上述方案對冰導熱系數的確定更加精確。

技術領域

本實用新型涉及冰導熱技術領域，特別涉及一種制冰與測量冰導熱數據的一體化裝置。

背景技術

冰作為一種自然界很常見的六方晶系的晶體材料，具有無色無味，低溫超導性等理化性質。導熱系數是反應材料導熱性能的物理量，如何測量冰的導熱系數是一個熱力學方面較為經典的問題，揆睹前人在該問題上的思路，傳統的實驗測量方法是先使用制冰器制冰，再將冰塊取出利用以熱電轉換為原理的諸多方法進行測量，最后根據熱傳導定律計算出冰的導熱系數。這樣的測量方法在理論上具有很好的可行性，但是在實際操作中，冰的熱力學性質與常規材料不同，常規固體材料在測量其導熱系數時滿足物態不隨溫度改變發生變化的性質，冰的熔點是0℃，若制冰的水中摻有雜志，會導致水的過冷度下降，0℃以下才會結冰，有溫差會導致冰融化，冰會以冰水混合物的形式存在，物態將不再是完全的固態。所以，傳統的測量方法即便是在有保溫措施的情況下，不能做到很好的解決制冰的水中有雜質以及制冰后運輸的過程中冰塊融化對實驗結果產生一定的影響的問題，除了會造成實驗誤差以外，由于上述原因也會導致在0℃附近冰的導熱系數難以測量，這些都是測量冰的導熱系數時所要面對的難點。

測量導熱系數的實驗方法總的來說分為穩態法和瞬態法兩種，穩態法是指當待測式樣的溫度分布穩定后再測量，通過穩態導熱微分方程能直接得到導熱系數，由于其結果準確可靠，諸多測量導熱系數的實驗都選擇了穩態法，但是穩態法的耗時長，實驗過程中冰塊可能會融化，因此在測量冰的導熱系數時瞬態法更合適，最后根據國家標準采用瞬態熱線法測量冰的導熱系數。根據瞬態熱線法測量導熱系數原理有定時測量法和定溫測量法兩種，由于定溫測量法較為復雜且易產生時間誤差，所以采用定時測量法。假設在t1=0的時刻，測量點處的溫度即為初始溫度T0，在t1=t時刻，測量點處的溫升為ΔT1=T1-T0,在t2=2t時刻，測量點處的溫升為ΔT2=T2-T0。由公式可計算出溫升之比，再通過數據查表帶入導熱系數計算公式即可得出導熱系數。

有了實驗思路后，在對測量冰的導熱系數進行實踐時，若選擇先制冰再測量會有以下這些問題：首先，冰塊在由制冰器到測量裝置容器的運輸過程中會因溫差導致融化，此外，熱線在裝置中是固定的狀態，難以將一個完整的冰塊放入容器，若選擇分塊制冰，冰塊界面可能不光滑，冰塊之間不能密切接觸，從而對測量導熱系數的實驗結果造成影響。本專利為解決以上問題設計了制冰與測量的一體化裝置，這樣既可以省去冰塊運輸過程，也可以利用遙控噴灑裝置制取符合實驗要求的冰且確保不會破壞裝置。綜上，通過本申請的制冰與測量的一體化裝置對冰導熱系數的確定更加精確，對高校學生做實驗研究有著重要的輔助作用，以為熱系列的科學研究工作提供基礎保障。

實用新型內容

本實用新型針對現有技術中的不足，提供一種制冰與測量冰導熱數據的一體化裝置；以解決背景技術中所提出的問題。

為實現上述目的，本實用新型采用以下技術方案：

一種制冰與測量冰導熱數據的一體化裝置，包括箱體；