[发明专利]一种一维传热高温均匀加热板及加热装置

说明书

本申请公开了一种一维传热高温均匀加热板及加热装置，属于热导率测试技术领域，解决了现有技术中加热板结构复杂、加工和维修难度大、成本较高的问题。本申请的一维传热高温均匀加热板，加热板为方形环绕式构型，包括沿加热板的纵向对称轴镜像布置的加热丝；从加热板的中心至边缘方向，加热丝的形状为呈C型环绕的蛇形线；沿逐渐远离加热板的中心的方向，相邻两圈加热丝之间的距离逐渐减小。本申请的一维传热高温均匀加热板及加热装置可用于低导热材料的高温热导率测试。

技术领域

本申请涉及一种热导率测试设备，尤其涉及一种一维传热高温均匀加热板及加热装置。

背景技术

在高温条件下采用稳态法测量隔热材料的热导率时，通常是基于一维稳态传热模型，这就要求加热板平面内的温度分布均匀性。

但是，由于高温状态下加热板和下方试样都会向四周温度较低的环境中散热，从而导致温度均匀性较差，热导率测试时的实际模型会严重偏离一维传热的理论模型。

现有的加热板中，加热板的加热丝通常为均匀布置，同时，为了控制加热板四周的热损失，还需要在加热板周围额外布置防护组件，用于补偿加热板四周热损失，从而尽可能实现中心区域的一维传热要求。采用此种加热板，位于中心区域的加热板以及位于四周的防护组件的结构非常复杂，加工难度大，维修难度高，且无法满足600℃之上的加热需求；此外，此种加热装置需要配备两套独立的加热电源和温控系统，成本较高。

发明内容

鉴于上述的分析，本申请旨在提供一种一维传热高温均匀加热板及加热装置，以解决现有技术中加热板结构复杂、加工和维修难度大、成本较高的问题。

本申请的目的主要是通过以下技术方案实现的：

本申请提供了一种一维传热高温均匀加热板，加热板为方形环绕式构型，包括沿加热板的纵向对称轴镜像布置的加热丝；从加热板的中心至边缘方向，加热丝的形状为呈C型环绕的蛇形线；沿逐渐远离加热板的中心的方向，相邻两圈加热丝之间的距离逐渐减小。

在一种可能的设计中，加热板采用NiCr合金或Rh制成。

在一种可能的设计中，加热板包括中心区域以及位于中心区域四周的边缘区域，试样热面温度采集区在加热板上的正投影与中心区域重合。

在一种可能的设计中，加热板的总边长与中心区域的边长之比为10：3～4。

在一种可能的设计中，加热丝的厚度为1.5mm～2.5mm，加热丝的宽度为5mm～10mm，加热丝的圈数为8～10圈。

在一种可能的设计中，加热板采用常温高压水割工艺和回火工艺进行加工。

本申请还提供了一种一维传热高温均匀加热装置，包括高温组件和低温组件，高温组件包括依次层叠的均温板、加热板、隔热层和上冷板；加热板为上述的加热板。

在一种可能的设计中，均温板通过多根连接杆与上冷板连接。

在一种可能的设计中，加热板通过多根绝缘支撑杆架设在均温板上。

在一种可能的设计中，低温组件包括依次层叠的支座、下冷板、导热胶垫和热流计压板，多个热流计嵌埋在导热胶垫朝向热流计压板的一侧。

与现有技术相比，本申请至少可实现如下有益效果之一：

a)本申请的一维传热高温均匀加热板中，考虑到四周散热损失的影响因素，沿逐渐远离加热板的中心的方向，相邻两圈加热丝之间的距离逐渐减小，在相同的通电电流条件下，加热板从中心向四周单位面积上所产生的热量逐渐增大，用于补偿加热板四周热损失的影响，从而提高加热板整体的温度均匀性，使其更加趋于一维稳态热流，提高热导率测试的准确性，通过测试可知，本申请的一维传热高温均匀加热板的加热最高温度达到1000℃以上，中心计量区(即与热导率测试试样对应的区域)内的温度均匀性优于3％。