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導熱系數(shù)測試儀(熱線法) HDRX3A
發(fā)布時間:2014-03-15瀏覽次數(shù):1324返回列表
導熱系數(shù)測試儀(熱線法) 型號:HDRX3A
一、概述
HDRX3導熱系數(shù)測試儀采用瞬態(tài)熱線法,含交叉線法和平行線法,主要測量固態(tài)和粉狀材料在不同溫度下導熱系數(shù)、導溫系數(shù)(熱擴散系數(shù))和比熱容。具有、高分辨率、高復現(xiàn)性等特點。由計算機控制進行自動測量。適用于研究院校、質檢、廠礦等對材料的導熱系數(shù)測量。
本儀器是在我廠原HDRX2基礎上重新進行開發(fā),提高了測量度和重現(xiàn)性,結構加合理,使用方便。型號分類:HDRX3A主要采用交叉熱線法(也可用平行線法測量5w/mk以下的材料);HDRX3B采用平行線法,測量小于25w/mk的材料。
儀器參考標準:GB/5990-86《定形隔熱耐火制品導熱系數(shù)試驗方法(熱線法)》;GB/T17106-1997《耐火材料導熱系數(shù)實驗方法(平行線法)》;GB 11205-89《橡膠熱導率的測定(瞬態(tài)熱絲法)》; GB/T10297-1998《非金屬固體材料導熱系數(shù)的測定(熱線法)》等。
二、 主要指標
1、測量范圍: HDRX3A(交叉線法) 0.015~2.0 W/(m·K)
HDRX3A(平行線法) 0.015~5.0 W/(m·K)
HDRX3B(平行線法) 0.015~25.0 W/(m·K)
2、溫度范圍: -40~120 ℃(需配高低溫恒溫箱)配銅-康銅熱線
室溫~1000 ℃(需配電阻絲電阻爐)配鎳鉻-鎳硅或鉑-鉑銠熱線
室溫~1300 ℃(需配硅碳棒電阻爐)配鉑-鉑銠熱線
室溫~1600 ℃(需配硅鉬棒電阻爐)配鉑-鉑銠熱線
3、測量度: <±5.0 %
4、試樣尺寸: 230mm×114mm×64mm,2塊;(或根據(jù)用戶要求)
5、溫度分辯: 0.001℃
6、熱線電源:DRX-3A電流分辯0.01mA,電壓分辯0.1mV
DRX-3B電流分辯0.1mA,電壓分辯0.1mV
7、設備電源: 電壓220V;頻率50Hz;功率500W(配用電爐溫度控制器電源的要求參看電爐溫度控器說明書)
三、瞬態(tài)熱線法測量原理
瞬態(tài)熱線法的理論基礎是大介質中的徑向一維非穩(wěn)態(tài)導熱。設有一根半徑為ro的長金屬線源豎直地插入液體中,線源的熱導率大,熱容量近似為零,液體和線源在初始時刻處于熱平衡,設平衡溫度為To,當突然給線源加恒定的熱流q時,熱量完從線源傳遞給被測材料。
Carslaw和Jaeger基于材料對一小、長熱線源恒定熱流的溫度響應給出了熱線法計算材料導熱系數(shù)數(shù)學解:
(1)
式中θ為探頭溫升,T為t時刻探頭溫度,T0為探頭初始溫度,q為加熱功率,λ為樣品導熱系數(shù),α為樣品熱擴散系數(shù),r為測試徑向位置,Ei為指數(shù)積分函數(shù),其表達式為:
(2)
其中μ=r2/4αt,當r2/4αt << 1時,可用其前兩項表示,從而得到:
(3)
其中歐拉常數(shù)C=0.57726。對上式兩端取微分可得到樣品導熱系數(shù):
(4)
以上推導忽略了探頭的尺寸和熱容等影響因素,實際測量中,由于探頭具有體積和熱容,因此在探頭開始加熱時,樣品溫升會有個時間滯后,在對數(shù)時間—溫升曲線圖上表現(xiàn)為一非線性段,這個時間取決于探針尺寸和結構,之后進入線性段,后曲線將趨于平穩(wěn)。本儀器采用用篩選數(shù)據(jù)法取線性段上的數(shù)據(jù)進行線性擬合,從而得到導熱系數(shù)值。當材料的導熱系數(shù)已計算出,也就能計算出熱擴散系數(shù)。
比熱容通過如下公式計算:
C=λ/(a*p)
a:熱擴散率,單位m2/s
λ:導熱系數(shù),單位W/(m·K)
p:密度,單位g/m3
C:比熱容,單位KJ/(kg·K)