[发明专利]探针法材料导热系数测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种材料导热系数测量装置，特别涉及一种采用探针法的材 料导热系数测量装置。

背景技术

目前材料导热系数测量采用一种热线法测量仪，而现有的热线法测量仪 主要存在以下问题：(1)测量范围较窄，只能测定气体或者液体等单一的物 质材料；(2)操作复杂，可重复性差，准确性不能保证。

发明内容

本发明是针对现有热线法测量仪测量范围窄、操作复杂的问题，提出了 一种探针法材料导热系数测量装置，通过利用探针法的加热和测温，并将其 数据传输到计算机，并通过在计算机内设定好的程序可以实时显示出材料的 导热系数，测量范围广，数据精确，依靠计算机降低操作复杂性。

本发明的基本原理：当用加热丝加热无限大的物体时，线热源可以看成 是无数点热源组成，并且每个点热源以恒定功率持续放热。那么经过一段时 间，由于热传导，在具有常物性的介质中离线热源距离为r处的温升为：

ΔT=Q4πλ∫β2αe-uudu]]>

其中：

u=r24a(t-t0)]]>

β=r2(at)]]>

式中：

Q：线热源单位长度的功率(w/m)；

λ：导热系数(w/m.K)；

α：热扩散系数(m2/s)；

t，t0：时间，初始时间；

p：密度(kg/m3)；

Cp：比热(J/kg℃)

通过对上式的整理和变形后，当探针的直径足够小或测试时间足够长的话， 那么上式可以变形为：

ΔT-ΔT0=Q4πλ[ln(tt0)]]]>

此式就是探针法测量材料导热系数时所依据的原理等式。

根据我们所设计的装置的加热丝的特点，只要待测材料的尺寸大于 1.905mm(电加热丝的直径是0.0762mm，那么0.0762mm×25＝1.905mm)，即待测 材料可以看成是无限大的物体。