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快速導熱系數(shù)測試儀
快速導熱系數(shù)測試儀

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瞬態(tài)平面熱源技術(shù)(TPS)是用于測量導熱系數(shù)的一種新型的方法,由瑞典Chalmer理工大學的Silas Gustafsson教授在熱線法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。它測定材料熱物性的原理是基于無限大介質(zhì)中階躍加熱的圓盤形熱源產(chǎn)生的瞬態(tài)溫度響應(yīng)。利用熱阻性材料做成一個平面的探頭,同時作為熱源和溫度傳感器。合金的熱阻系數(shù)一溫度和電阻的關(guān)系呈線性關(guān)系,即通過了解電阻的變化可以知道熱量的損失,從而反映了樣品的導熱性能。該方法的探頭即是采用導電合金經(jīng)刻蝕處理后形成的連續(xù)雙螺旋結(jié)構(gòu)薄片,外層為雙層的絕緣保護層,厚度很薄,它令探頭具有一定的機械強度并保持與樣品之間的電絕緣性。在測試過程中,探頭被放置于樣品中間進行測試。電流通過探頭時,產(chǎn)生一定的溫度上升,產(chǎn)生的熱量同時向探頭兩側(cè)的樣品進行擴散,熱擴散的速度依賴于材料的熱傳導特性。通過記錄溫度與探頭的響應(yīng)時間,由數(shù)學模型可以直接得到導熱系數(shù)。

瞬態(tài)平面熱源法熱常數(shù)分析儀的核心部件就是超薄膜式探頭,如下圖2-0所示,探頭的材料是由刻蝕后的電熱金屬鎳絲,其結(jié)構(gòu)是由多圈雙螺旋構(gòu)成,同時做為加熱和傳感器,如下圖2-1所示。探頭用聚酰亞胺薄膜封裝,一方面可以防止電熱鎳絲被腐蝕,另一方面可以防壓保護探頭不會變形。在實驗時,探頭被緊密夾在二塊被測樣品之間,測量電路是由探頭和標準電阻串聯(lián),給該電路提供恒定電壓,使探頭產(chǎn)生熱量,溫度升高引起探頭的電阻變化,根據(jù)探頭電阻的變化可以精確求出其近表面的溫升曲線,再依據(jù)溫升曲線對傳熱模型進行擬合,就可求出材料的導熱系數(shù)和熱擴散系數(shù)。探頭的溫度響應(yīng)受被測材料的熱物性影響,若被測材料的導熱系數(shù)比較小,隔熱效果好,熱量不易被傳走,則探頭的溫升比較高;探頭與樣品材料的熱流傳遞情況如下圖2-2所示。

圖2-0 超薄膜式探頭

測量對象:

材料類型:金屬、陶瓷、合金、礦石、聚合物、復合材料、紙、織物、泡沫塑料(表面平整的隔熱材料、板材),聚氨酯、酚醛、尿醛、礦物棉(玻璃棉、巖棉、礦棉)、水泥墻體、玻璃增強復合板CRC、水泥聚苯板、夾心混凝土、玻璃鋼面板復合板材、紙蜂窩板等。

技術(shù)參數(shù):

1.測試范圍: 0.005-300W/(m*K)

2.測量溫度范圍: 室溫-130℃

3.探頭直徑: 15 mm

4.精 度: ±3%

5.重復性誤差: 3%

6.測量時間: 1~160秒

7.電源: AC 220V

8.整機功率: ﹤500w

9.機器尺寸:450*385*165mm

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