[发明专利]一种测定变物性构件相对导热系数的方法与装置

摘要

本发明为了解决现有技术中材料或构件在变温或非稳态导热过程中的导热性能的描述或计量困难的问题，提供了一种测定变物性构件相对导热系数的装置和利用上述装置的测定变物性构件相对导热系数的方法。该装置包括实验箱、热电偶和多路温度巡检仪，所述实验箱与所述多路温度巡检仪通过热电偶耦接成回路，所述实验箱包括加热板、测温室和在所述测温室一侧的可开合端盖，所述测温室用于进行非稳态热量测试，所述测温室内包括测试构件和标准构件，所述加热板对测试构件进行加热以模拟测试构件的工作环境温度。本发明既从原理上简化了导热特性的计量，又使得这种计量在操作上可靠易行，增强了可操作性。

主权项

一种利用测定变物性构件相对导热系数的装置测定变物性构件相对导热系数的方法，所述测定变物性构件相对导热系数的装置包括：实验箱、热电偶和多路温度巡检仪，所述实验箱与所述多路温度巡检仪通过热电偶耦接成回路，所述实验箱包括加热板、测温室和在所述测温室一侧的可开合端盖，所述测温室用于进行非稳态热量测试，所述测温室包括第一测温室和第二测温室，所述第一测温室和第二测温室分别放置测试构件和标准构件，所述加热板对测试构件进行加热以模拟测试构件的工作环境温度，所述方法包括如下步骤：(1)将测试构件、标准构件、实验箱冷却至各自温度均匀；(2)使测试构件与标准构件温度相等，且使该温度低于测试构件在实际工程应用中工作环境温度区间的最低工作环境温度；(3)将测试构件及标准构件装入实验箱；(4)通过加热板对测试构件进行持续加热，直至测试构件的正面及背面温度均高于所设定的最低工作环境温度时，开始计时；(5)当测试构件正面及背面温度均高于所设定的测试构件在实际工程应用中工作环境温度区间的最高工作环境温度时，停止计时，并记录整个过程的时间，在该步骤中，测试构件正面的热流密度是在实验开始前提前测定得出的，实验进行时便是已知的，为q；测试构件的面积即加热面积是由实验箱尺寸决定的，即是已知的，为S，加热时间通过测试仪表进行记录，为τ，则测试构件所接受的加热量均为：Qin＝q Sτ标准构件与测试构件的尺寸相同，且使用同一块加热板加热并同时计时，具有相同的加热功率、相同的面积及相同的加热时间，故标准构件与测试构件的加热量相同；(6)测定第一测温室及第二测温室内空气的温升，进而得出测试构件在工作温度下的非稳态蓄热量，在该步骤中，通过多路温度巡检仪可以得到第一测温室内空气的初始温度与最终温度，从而得到空气的温升Δt1；测温室内空气的体积是由实验箱尺寸决定的，即是已知的，为V，空气的比热与密度分别为c、ρ，则测试构件散失的热量为：Qout1＝cρVΔt1故根据能量守恒可以得出测试构件吸收的热量为：Q1＝Qin‑Qout1同理，通过多路温度巡检仪能够得到第二测温室内空气的初始温度与最终温度，从而得到空气的温升Δt2；第二测温室内空气的体积与第一测温室相同，为V，空气的比热与密度分别为c、ρ，则标准构件散失的热量为：Qout2＝cρVΔt2故根据能量守恒可以得出标准构件吸收的热量为：Q2＝Qin–Qout2；(7)通过标准构件导热系数的已知数据并利用相对导热系数的定义式，求得测试构件的相对导热系数，该待求的相对导热系数λ1的计算方法为根据下式计算：λ1/λ2＝Q1/Q2。