[发明专利]基于导热仪的中心计量区域侧壁面热损失占比的评估方法

说明书

本发明涉及基于导热仪的中心计量区域侧壁面热损失占比的评估方法，属于导热仪热损失计算技术领域，解决了现有技术中缺乏简洁有效的快速评估试样的中心计量区域侧壁面热损失占比方法的问题。该方法包括以下步骤：步骤S1：将试样放入导热仪中，控制试样热面中心点的温度稳定于热面温度设定值，同时控制试样冷面中心点的温度稳定于冷面温度设定值；步骤S2：采集试样热面、冷面中心点的温度，以及热面、冷面的中心计量区域边缘温度；步骤S3：基于步骤S2中采集的温度，得到试样的中心计量区域侧壁面热损失占比的评估结果。该方法能够很方便地评估样品侧壁面热损失对热导率计算的影响程度，对测量不确定度进行有效评估。

技术领域

本发明涉及导热仪热损失计算技术领域，尤其涉及基于导热仪的中心计量区域侧壁面热损失占比的评估方法。

背景技术

针对热导率≥150W/(m.K)的多孔状高导热碳泡沫的热导率测试，目前还没有非常成熟的测试方法。为了实现该类材料的热导率测试，本领域技术人员开展了稳态测试装置研制工作。在稳态测试过程中，为了保证待测材料上、下表面温差的测量精度，一般要求温度差不小于10℃。考虑到样品的厚度一般在10mm～30mm之间，那么，在测试过程中，沿试样厚度方向需要通过的热流密度则在50000W/m2～300000W/m2，该热流密度对加热器的要求非常高，市面上常见的电阻加热器都无法满足要求。例如，常规的铸铜铜板电阻加热器的最大单位面积加热功率为45000W W/m2，直接用于加热高导热碳泡沫试样，将无法满足热流密度的最低需求。

在大温差热流计法导热仪中，为了实现300mm×300mm截面尺寸样品在100mm×100mm中心计量区域内的温度均匀性，样品上方的平板加热器采取了从中心到四周逐渐加密的宫形结构，以补偿样品侧壁面的热损失。该措施虽然能够有效提高了中心计量区内的温度均匀性，但是仍然无法完全实现均温。1000℃的高温试验表明，该区域内的温度不均性仍在2％～3％之间，该试验结果表明，该区域的四周仍然存在较大的热损失。

因此，当计算热导率的测量不确定度时，需要对中心计量区域内的侧壁面热损失对厚度方向有效热流的比值进行有效评估。但目前尚缺乏简洁有效的评估方法。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供基于导热仪的中心计量区域侧壁面热损失占比的评估方法，用以解决现有技术缺乏简洁有效的快速评估试样中心计量区域侧壁面热损失占比方法的问题。

本发明实施例提供了基于导热仪的中心计量区域侧壁面热损失占比的评估方法，所述方法包括以下步骤：

步骤S1：将试样放入导热仪中，控制试样热面中心点的温度稳定于热面温度设定值，同时控制试样冷面中心点的温度稳定于冷面温度设定值；

步骤S2：采集试样热面、冷面中心点的温度，以及热面、冷面的中心计量区域边缘温度；

步骤S3：基于步骤S2中采集的温度，得到试样的中心计量区域侧壁面热损失占比的评估结果。

在上述方案的基础上，本发明还做出了以下改进：

进一步，所述步骤S3包括：

步骤S31：获取试样中心计量区域沿面内方向的热损失；

步骤S32：获取试样中心计量区域内沿厚度方向的有效热流；

步骤S33：将所述热损失与所述有效热流的比值，作为所述试样的中心计量区域侧壁面热损失占比的评估结果。

进一步，在所述步骤S31中，根据以下公式获取所述热损失：