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| 穩(wěn)態(tài)法測(cè)材料導(dǎo)熱系數(shù) |
穩(wěn)態(tài)法測(cè)材料導(dǎo)熱系數(shù)
穩(wěn)態(tài)法測(cè)量材料的導(dǎo)熱系數(shù)
2015-04-02
導(dǎo)熱系數(shù)
導(dǎo)熱系數(shù)是表征材料導(dǎo)熱能力大小的量。導(dǎo)熱系數(shù)是指在穩(wěn)定傳熱條件下，1m厚的材料的兩側(cè)溫度相差1°C時(shí)，在單位時(shí)間內(nèi)，通過(guò)1m2所傳導(dǎo)的熱量。
材料結(jié)構(gòu)的變化與含雜質(zhì)等因素都會(huì)對(duì)導(dǎo)熱系數(shù)產(chǎn)生明顯的影響。由于導(dǎo)熱性能有許多種測(cè)量方法，事先必須考慮到材料導(dǎo)熱系數(shù)的大致范圍和樣品特征，以及使用溫度的大致范圍，以選用正確的測(cè)量方法。本文介紹了導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)量的基本理論與定義，熱流法、保護(hù)平板法測(cè)量導(dǎo)熱系數(shù)的原理與應(yīng)用。
導(dǎo)熱率
穩(wěn)態(tài)測(cè)試方法主要適用于測(cè)量中低導(dǎo)熱系數(shù)材料。穩(wěn)態(tài)法就是當(dāng)待測(cè)試樣上溫度分布達(dá)到穩(wěn)定后，通過(guò)測(cè)量試樣內(nèi)的溫度分布和穿過(guò)試樣的熱流來(lái)測(cè)出導(dǎo)熱系數(shù)。穩(wěn)態(tài)法通常要求試樣質(zhì)地均勻、干燥、平直、表面光滑。穩(wěn)態(tài)法測(cè)導(dǎo)熱系數(shù)的基本原理圖及公式為：
傳熱系數(shù)
λ=Qd/ A△T；單位:W/(m•K)
注意：穩(wěn)態(tài)條件下；材料應(yīng)為單一均質(zhì)的干燥材料。
Q:熱流穩(wěn)定后，通過(guò)試樣的熱流量（w）；
d:試樣厚度(m)；
A:試樣面積(m)；
:溫度差(℃)。
熱流計(jì)法
熱流計(jì)法是一種基于一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱原理的比較法。將樣品插入兩個(gè)平板間，在其垂直方向通入一個(gè)恒定的單向的熱流，使用校正過(guò)的熱流傳感器測(cè)量通過(guò)樣品的熱流，傳感器在平板與樣品之間和樣品接觸。熱流法適用于低導(dǎo)熱材料，測(cè)試時(shí)將樣品夾在兩個(gè)熱流傳感器中間測(cè)試，在達(dá)到溫度梯度穩(wěn)定期后，測(cè)量樣品的厚度、上下板間的溫度梯度及通過(guò)樣品的熱流便可計(jì)算得到導(dǎo)熱系數(shù)的*對(duì)值。適合測(cè)試導(dǎo)熱系數(shù)范圍為0.001~50W/m•K 的材料如導(dǎo)熱膠、玻璃、陶瓷、金屬、鋁基板等低導(dǎo)熱材料。
導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試
護(hù)熱平板法
護(hù)熱板法導(dǎo)熱儀的工作原理和使用熱板與冷板的熱流法導(dǎo)熱儀相似，保護(hù)熱板法的測(cè)量原理如下圖所示。熱源位于同一材料的兩塊樣品中間。熱板周?chē)谋Ｗo(hù)加熱器與樣品的放置方式確保從熱板到輔助加熱器的熱流是線性的、一維的。當(dāng)試樣上、下兩面處于不同的穩(wěn)定溫度下，測(cè)量通過(guò)試樣有效傳熱面積的熱流及試樣上、下表面的溫度及厚度，應(yīng)用傅立葉導(dǎo)熱方程計(jì)算Tm溫度時(shí)的導(dǎo)熱系數(shù)。
導(dǎo)熱率測(cè)試
導(dǎo)熱系數(shù)λ=Qd/ A（（t2-t1）+（t4-t3））
Q:熱流穩(wěn)定后，通過(guò)試樣的熱流量；
d:試樣厚度；
A:試樣面積；
t2-t1/t4-t3:溫度差。
該法誤差較小且可用于測(cè)定低溫導(dǎo)熱系數(shù)材料（0.02-2.0W/m•K）如塑料、纖維、陶瓷基板、氧化鋁瓷、空心玻璃、各種保溫材料等勻質(zhì)板狀材料。試樣應(yīng)是均質(zhì)的硬質(zhì)材料，兩表面應(yīng)平整光滑且平行。在用該法對(duì)不良導(dǎo)體的導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定時(shí)，不宜采用厚度較小的不良導(dǎo)體平板作為實(shí)驗(yàn)樣品。
參考標(biāo)準(zhǔn)：
ASTM D5470-2012熱導(dǎo)性電絕緣材料的熱傳輸特性的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法
GB/T 10295-2008 絕熱材料穩(wěn)態(tài)熱阻及有關(guān)特性的測(cè)定 熱流計(jì)法
GB/T 3399-1982塑料導(dǎo)熱系數(shù)試驗(yàn)方法 護(hù)熱平板法
GB/T 3139-2005纖維增強(qiáng)塑料導(dǎo)熱系數(shù)試驗(yàn)方法 |
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