[实用新型]一种准稳态法测量固体导热系数的实验装置

说明书

本实用新型公开了一种准稳态法测量固体导热系数的实验装置，属于热物性测试技术领域，包括由电源和加热膜片组成的加热板、保温板、固定装置、紧固装置、装置外壳、控制电路和中间铝板；加热板分为主板和护板，分别与直流电源和开关电源相连接，加热板上布置有控制电路中的铂电阻温度传感器，通过两个电源及控制电路实现均匀热流；护板隔绝外界环境的影响，可以使准稳态长期保持，满足实验测试要求。加热板两侧共有4块相同试件，试件外侧放置有2块保温板，通过固定装置和紧固装置进行固定，减小试件和加热板的接触热阻。有效解决现有技术中热量不能一维传递，通过人工读取电势差来判断是否达到准稳态，实验精度较低的问题。

技术领域

本实用新型属于热物性测试技术领域，具体涉及一种准稳态法测量固体导热系数的实验装置。

背景技术

导热系数是材料重要的热物性参数之一，反映了材料热传导能力大小，获取材料导热系数在石油、化工、能源、材料和军工等领域都有重要用途。同时，导热系数测量也是高校传热学的一项的基础教学实验。物质导热系数的测量方法可分为稳态和非稳态两大类。稳态法是通过给样品加一定的热量，待加热和散热过程达到平衡状态，样品内部呈现稳定的温度场，通过测量加热量和温度差来确定导热系数。稳态法原理简单清晰，适用于教学，但达到稳态时间较长。非稳态法是通过给样品施加热量后，样品内的温度分布发生变化，形成一个非稳定的温度场，通过测量被测样品表面的温度变化情况，即可计算出样品的导热系数。

非稳态法由于测试时间短，近年来得到了快速发展，如瞬态热线法、平面热源法、准稳态法等，其中准稳态法原理简单，测试方法与稳态法较为接近。理想情况下，准稳态可以长期保持，然而随着温度升高，四周散热加剧，系统脱离准稳态。以往的准稳态法测量装置中，一维热流的实现主要通过布置加热膜及均热铝箔来创造均匀热流，同时在试样周围包覆绝热材料以减少周围散热，然而并不能确保热量的一维传递；并且随着温度升高，绝热层漏热加剧，准稳态无法长期维持；温度的测量采用在试样的中心点处布置热电偶，通过人工读取电势差来判断是否达到准稳态，实验精度较低。

实用新型内容

为了克服上述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种准稳态法测量固体导热系数的实验装置，以解决现有技术中热量不能确保一维传递，通过人工读取电势差来判断是否达到准稳态，实验精度较低的问题。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

本实用新型公开的一种准稳态法测量固体导热系数的实验装置，包括：固定装置、装置外壳、控制电路、中间铝板、若干个加热板和若干个保温板；

固定装置设置在装置外壳上，控制电路连接中间铝板和若干个加热板上，加热板设置在保温板中间，加热板和保温板紧密固定在固定装置上，加热板和控制电路与电源连接；

所述加热板包括主板和护板，主板位于护板中间且主板与护板同平面。

优选地，所述控制电路包括：第一温控器、第二温控器、继电器、直流电源、开关电源、第一铂电阻、第二铂电阻和第三铂电阻；第一温控器、第二温控器、继电器、开关电源与护板构成闭合回路，第一铂电阻设置在主板上与第一温控器电连接，第二铂电阻设置在护板上与第二温控器电连接，第三铂电阻布置在中间铝板的中心位置，与计算机相连，主板连接直流电源。

优选地，固定装置上设置有滑道、导轨、滑块和垫块；滑道设置于固定装置底部，导轨设置于固定装置顶部，滑块与导轨配合使用，垫块一端固定在滑块上，另一端用于固定试件，护板底部与滑道相配合。

优选地，导轨和滑道均螺栓固定在固定装置上。

优选地，主板与护板由两片加热膜和两块固定在加热膜两侧的均热铝板构成，主板与护板中间具有一条缝隙，主板与护板的电加热膜相互独立。

优选地，所述加热膜为由镍铬合金电阻丝和包覆在外的聚酰亚胺加热膜组成的薄膜型加热片。