導(dǎo)熱儀是一種測量樣品(固體、液體或粉末)的導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度的函數(shù)關(guān)系的儀器。用沿試樣長度方向埋設(shè)在試樣中的線狀電導(dǎo)體(熱線)進行局部加熱,熱線載有已知恒定功率的電流,即在時間上和試樣長度方向上功率不變。
從熱線的功率和接通電流加熱后已知兩個時間間隔的溫度可以計算導(dǎo)熱系數(shù),此溫升與時間的函數(shù)就是被測試樣的導(dǎo)熱系數(shù)。
適用于各種工業(yè)材料、建筑材料、耐火材料、工藝材料、陶瓷材料、食品等。
導(dǎo)熱儀特點:
1.迅速并容易測量各種類型樣品的導(dǎo)熱系數(shù)(熱導(dǎo)率)。
2.依據(jù)樣品和測量溫度的種類,可選擇適當?shù)?font color="#0268CA">傳感器(探頭)。
3.液晶顯示屏幕,測量中能直接觀測升溫曲線。
4.升溫曲線采用時間對數(shù)顯示,可確認測量值的線性。
5.自動判斷樣品適當?shù)募訜犭娏鱾?使用PD傳感器時)。
6.自動判斷樣品溫度穩(wěn)定后,全自動進行測量。
7.可測量薄膜或紙狀樣品。
平板導(dǎo)熱儀是一種基于傅立葉導(dǎo)熱定律而進行材料導(dǎo)熱系數(shù)測量的儀器,在導(dǎo)熱過程中,單位時間內(nèi)通過給定截面的熱量,與該截面的面積和垂直于該截面方向的溫度梯度成正比,在一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱時,其數(shù)學表達為:
(1)經(jīng)過積分換算,公式(1)可以推導(dǎo)出
(2)其中,——為被測材料的導(dǎo)熱系數(shù),;
Q——為通過被測材料試樣的傳熱量,W;
h——為被測材料試樣的厚度,m;
A——為計量板的面積,㎡;
平板導(dǎo)熱儀——為被測材料試樣高溫傳熱面的平均溫度,℃;
平板導(dǎo)熱儀——為被測材料試樣低溫傳熱面的平均溫度,℃
這個公式成立有3個前提條件:
(1)傳熱是一維傳熱,側(cè)面沒有熱傳遞或熱損失;
(2)被測材料具有各向同性或垂直導(dǎo)熱截面上有相同的熱物性;
(3)溫差是被測材料兩個傳熱面上溫度的差值。但是,在實際中測量由于儀器設(shè)備和測量手段的約束,往往無法理想的滿足這三個條件,只能使之產(chǎn)生的影響最小化。
例如使被測材料材質(zhì)盡量均勻,在側(cè)面增加絕熱板,減小側(cè)面熱損失,在盡量靠近熱板表面處埋設(shè)溫度傳感器,減小接觸熱阻等。
所以,實際應(yīng)用中的平板導(dǎo)熱儀通常由計量加熱單元、冷板單元、防護單元、控制系統(tǒng)、測量系統(tǒng)、壓緊系統(tǒng)和制冷機構(gòu)組成。
激光導(dǎo)熱儀是利用激光脈沖加熱樣品下表面,并通過紅外檢測器測量樣品上表面溫度變化計算得出熱擴散系數(shù);
結(jié)合樣品的表觀密度值和比熱(可由激光法測定,亦可由DSC測定),計算可得到材料的熱導(dǎo)率,是一種快速的非接觸式測量熱導(dǎo)率的儀器。
激光導(dǎo)熱儀測試的相關(guān)標準:
ASTME 1461通過閃光法測定熱擴散率的標準試驗方法。
激光導(dǎo)熱儀的應(yīng)用范圍:
激光閃射導(dǎo)熱測試方法所要求的樣品尺寸小,測量速度快,精度高,能夠覆蓋<0.1-2000W/m*K(從較低導(dǎo)熱系數(shù)的聚合物,到超高導(dǎo)熱的金剛石)的寬廣的導(dǎo)熱系數(shù)測量范圍,測量溫度范圍寬;
樣品適應(yīng)面廣,不僅能測量普通固體樣品的導(dǎo)熱性能,通過使用合適的夾具或樣品容器并選用合適的熱學計算模型;
還可測量諸如液體、粉末、纖維、薄膜、熔融金屬、膏狀材料、基質(zhì)上的涂層、多層復(fù)合材料、各向異性材料等特殊樣品的熱擴散系數(shù)并進而計算導(dǎo)熱系數(shù)。
激光導(dǎo)熱儀的試驗原理:
激光導(dǎo)熱儀由激光源在瞬間發(fā)射一束激光脈沖,均勻照射在樣品下表面,使其表層吸收光能后溫度瞬時升高,并作為熱端將能量以一維熱傳導(dǎo)方式向冷端(上表面)傳播。
使用紅外檢測器連續(xù)測量上表面中心部位的相應(yīng)溫升過程,得到類似于右下圖的溫度(檢測器信號)升高對時間的關(guān)系曲線。
生產(chǎn)型企業(yè)(保溫材料生產(chǎn)企業(yè))可以依據(jù)相關(guān)國家或行業(yè)標準選擇不同測量方法的導(dǎo)熱儀。 如國家標準GB/T10294-2008(絕熱材料穩(wěn)態(tài)熱阻及有關(guān)特性的測定)中所規(guī)定的是穩(wěn)態(tài)法—防護熱板法和GBT10295-2008絕熱材料穩(wěn)態(tài)熱阻及有關(guān)特性的測定熱流計法等。 用戶在選擇導(dǎo)熱儀產(chǎn)品是可從以下幾點參考: 1.改變試樣厚度,測量條件不變,其導(dǎo)熱系數(shù)測量值應(yīng)基本一致。 2.環(huán)境溫度在允許范圍內(nèi)波動,測試結(jié)果的重復(fù)性如何。 3.儀器的自動化程度及設(shè)計理念的先進性。 4.采用國家標準參比板實驗測量數(shù)據(jù)的準確性和重復(fù)性等。 5.可以選擇與國際知名廠商的導(dǎo)熱系數(shù)測量儀器進行全使用溫度段的校對等。 導(dǎo)熱系數(shù)的測量有穩(wěn)態(tài)和動態(tài)兩種方法。穩(wěn)態(tài)法又有熱流計法和防護熱板法之分。 比較其他測量方法,防護熱板法的測量速度相對較慢,但測量精確度高,測試數(shù)據(jù)穩(wěn)定重現(xiàn)性好,是保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)測試的仲裁方案。 防護熱板法導(dǎo)熱系數(shù)測量儀,是穩(wěn)態(tài)測量法的一種。 適合在高溫情況下測量材料的導(dǎo)熱系數(shù)。 該導(dǎo)熱儀以全新的設(shè)計理念,結(jié)合新材料,新工藝,是創(chuàng)新思維在精密儀器設(shè)計的實踐,整個測試過程自動完成。
3.導(dǎo)熱儀的選擇介紹
導(dǎo)熱儀的選擇介紹