CN103091362A - 一种新型开式导热系数测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种新型开式导热系数测试装置，包括：中心加热器、冷却器、测试台和电源，将测试材料压制在测试台的测试槽道内，通过电源加热中心加热器产生热量，热量通过所压制的测试材料，传入到测试台冷却槽道的冷却水中，通过温度采集得到中心加热器温度以及冷却水温度，当中心加热器温度和冷却水温度都恒定时，然后调节电源的加热功率，对同一测试样品在不同加热温度下进行测量和计算，取平均值即可得到测试材料的导热系数，本发明装置结构简单、设计合理，能够准确的测试出固化材料的有效导热系数。

Description

一种新型开式导热系数测试装置

技术领域

本发明涉及一种导热系数测试装置，更具体的说，涉及一种基于稳态法的开式导热系数测试装置。

背景技术

作为一种绿色的制冷技术，吸附式制冷吻合了当前经济、能源以及环境协调发展的总趋势。固体吸附式制冷可采用余热驱动，不仅对电力的紧张供应可起到减缓作用，而且能有效利用大量的太阳能，工业余热等低品位热能。然而，吸附制冷系统中吸附床不良的传热传质性能一直是限制吸附式制冷实现产业化研究中所面临的主要问题。所以研究和测试吸附剂的导热性能一直是吸附制冷的关键，虽然现在有一些导热系数的测试装置，采用通过与已知导热系数的样品进行对比，计算得到样品导热系数。这样的对比本身有一定误差，而且对于需要压制吸附剂并不合适。有的测试装置虽然对于导体有较高的精度，但是对于多孔介质或者吸附剂的测量并不适用。

发明内容

本发明针上述现有技术中存在的技术问题，提供一种新型开式导热系数测试装置，克服了现有导热系数测试仪器对于测试多孔材料或者固化材料存在的不足，且结构简单，安全可靠。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种新型开式导热系数测试装置，包括：中心加热器、冷却器、测试台和电源，将测试材料压制在测试台的测试槽道内，通过电源加热中心加热器产生热量，热量通过所压制的测试材料，传入到测试台冷却槽道的冷却水中，通过温度采集得到中心加热器温度以及冷却水温度，当中心加热器温度和冷却水温度都恒定时，然后调节电源的加热功率，对同一测试样品在不同加热温度下进行测量和计算，取平均值即可得到测试材料的导热系数。

所述测试材料导热系数的计算方法是通过公式：

$\mathrm{\λ}=\frac{Q\×\mathrm{\Δz}}{2\mathrm{S\ΔT}}---\left(1\right)$

式中λ为导热系数(W·m^-1·K^-1)；Q为热通量(W)；△z为加热壁面的轴向有效厚度(m)；T为温度(K)；s分别为测试材料两侧有效接触面积(m²)。因此在测试台单元几何尺寸已知的情况下，只要在实验过程测定出加热量Q和测试材料两侧温差ΔT，即可求得测试材料的导热系数。

本发明可以在环境温度下对导热系数进行测试。该装置结构简单，安全可靠。

附图说明

图1是本发明结构示意图；

图2是本发明测试台内部结构图。

具体实施方式

下面对本发明的实例做详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下属的实施例。

如图1所示，本发明所提供的导热系数测试装置包括：水箱1、磁力水泵2、冷却槽道外侧密封板3和5、填充测试材料的测试台测试槽道4、加热器挡板6、中心加热器7、系统支撑板8、水管管路9、热电偶10-14。其中，磁力水泵2用于提供冷却水循环的动力，确保冷却水能够流入测试台两侧的冷却槽道15中；中心加热器7提供中心加热热源。系统支撑板8和冷却槽道外侧密封板3和5主要用于材料压制时候的承压和冷却槽道外侧的密封,热电偶10-14用于温度的测量，以维持测试的正常。

如图2所示，测试台的冷却部分内部结构图，包括：冷却槽道15。

中心加热器7是采用在中心槽道内分布一定电阻值的电加热丝，涂上导热密封胶进行固定而成的。测试台的测试槽道4是在中心加热器7两边对称设置的两个凹槽，将测试材料压入凹槽中，凹槽下方设置系统支撑板8。测试台冷却槽道15设置为迷宫型。

本发明为基于稳态法导热系数测试装置，能完成对符合以下要求的材料进行测试：

1)测试材料性质：对于本实验测量的材料，一般为吸附材料或是比较疏松的介质，也可以是粉末，需要测试不同密度下的有效导热系数时，对不同的材料进行压制，然后实施测量。

2)导热系数测试范围：由于受到中心加热器电阻的影响，所以中心加热器的温度不会很高，这样测试导热系数的样品的导热系数不能很高，一般在10W/（m.k）以下。

3)导热系数性质：对于此导热系数测试装置，由于是利用压制方法，将材料压制入测试槽道，虽然样品与中心加热器以及冷却槽道之间非常紧密，但是仍然会有接触热阻，所以本测试装置，测试的是材料的有效导热系数。

4)导热系数测试环境：由于整个导热系数台没有一个控制环境，所以如果没有外加控温箱体的情况下，本导热系数台，只用于测试在环境温度下的导热系数，不能测试变温情况下的导热系数。

5)测试过程：由于采用稳态法测定导热系数，所以测试的时间较长，不适用于需要中间对其进行改动或是产生化学变化比如吸附水和其他介质的情况。

Claims (6)

1.一种新型开式导热系数测试装置，其特征在于，包括：中心加热器、测试台和电源，将测试材料压制在测试台的测试槽道内，通过电源加热中心加热器产生热量，热量通过所压制的测试材料，传入到测试台冷却槽道的冷却水中，通过温度采集得到中心加热器温度以及冷却水温度，当中心加热器温度和冷却水温度都恒定时，然后调节电源的加热功率，对同一测试样品在不同加热温度下进行测量和计算，取平均值即可得到测试材料的导热系数。

2.根据权利要求1所述的新型开式导热系数测试装置，其特征在于，所述测试材料导热系数的计算方法是通过公式

式中λ为导热系数，Q为热通量，△z为加热壁面的轴向有效厚度，T为温度，s分别为测试材料两侧有效接触面积。

3.根据权利要求1所述的新型开式导热系数测试装置，其特征在于，所述温度是通过热电偶进行测量的。

4.根据权利要求1所述的新型开式导热系数测试装置，其特征在于，所述中心加热器是采用在中心槽道内分布一定电阻值的电加热丝，涂上导热密封胶进行固定而成的。

5.根据权利要求1所述的新型开式导热系数测试装置，其特征在于，所述测试台的测试槽道是在中心加热器两边对称设置的两个凹槽，测试材料压入凹槽中，凹槽下方设置承压的材料。

6.根据权利要求1所述的新型开式导热系数测试装置，其特征在于，所述测试台冷却槽道设置为迷宫型。

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