CN103713013B - 测试管状材料轴向导热系数的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种测试管状材料轴向导热系数的装置，属于导热系数测试领域，包括设置于两个材料和外观尺寸完全相同的待测管状材料的端面之间的环形加热器，所述待测管状材料远离环形加热器的一端设置有散热环；所述环形加热器为圆环状薄片，环形加热器的内径和外径与待测管状材料的内径和外径相同；所述待测管状材料两端的外壁上均粘贴有不少于三个测温元件，每一端的测温元件均沿与待测管状材料端面平行的圆环均布；所述测温元件通过引线与温度显示仪表连接。本发明解决了传热性能各向异性的管状材料轴向导热系数测量问题，采用两个待测试样对称布置的方法，避免了加热器热量损失导致测量误差问题。

Description

测试管状材料轴向导热系数的装置
技术领域
本发明属于导热系数测试领域，具体涉及一种测试管状材料轴向导热系数的装置。
背景技术
试验测量是获得材料导热系数主要的方法。根据试验测量过程中温度随时间的变化情况主要分为稳态法和瞬态法（或称动态法）两大类。稳态法包括热流计法、保护热板法、圆管法等；瞬态法包括热线法、热带法、常功率热源法、激光闪射法等。稳态法具有原理清晰，可准确、直接地获得导热系数的特点，适用于较宽温区的测量，其原理是利用稳态传热条件下传热速率等于散热速率来测量导热系数。瞬态法是近几十年内开发的导热系数测量方法，多用于高导热系数的测量或在高温条件下对试样进行导热系数测定，其原理为在测量各向同性导热材料过程中试样的温度随时间变化，通过测量这种变化来推算导热系数。除圆管法以外的其它稳态法和瞬态法都只能用于板状或柱状材料导热系数测试，不能用于管状材料导热系数测试。现有的圆管法是用于管状材料径向导热系数测试。目前还没有管状材料轴向导热系数测试方法。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中存在的缺点儿提出的，其目的是提供一种测试管状材料轴向导热系数的装置。
本发明的技术方案是：
一种测试管状材料轴向导热系数的装置，包括设置于两个材料和外观尺寸完全相同的待测管状材料的端面之间的环形加热器，所述待测管状材料远离环形加热器的一端设置有散热环；所述环形加热器为圆环状薄片，环形加热器的内径和外径与待测管状材料的内径和外径相同；所述待测管状材料两端的外壁上均粘贴有不少于三个测温元件，每一端的测温元件均沿与待测管状材料端面平行的圆环均布；所述测温元件通过引线与温度显示仪表连接。
所述环形加热器通过导线与加热控制器、电流表和外部电源串联，与电压表并联。
所述环形加热器采用薄膜加热器，其内部为电阻加热丝，外部为硅胶绝缘层。
所述环形加热器的厚度不大于2mm。
所述散热环为采用传热性能较好的金属铝、铜或不锈钢制成圆环形薄板。
所述散热环的内径小于待测管状材料的内径，散热环的外径大于待测管状材料的外径。
所述测温元件采用高精度铂电阻。
所述待测管状材料的端面平整光滑，端面与轴线垂直。
所述两个待测管状材料上粘贴的测温元件的位置相同。
本发明的有益效果是：
本发明解决了传热性能各向异性的管状材料轴向导热系数测量问题，采用两个待测试样对称布置的方法，避免了加热器热量损失导致测量误差问题。
附图说明
图1是本发明一种测试管状材料轴向导热系数的装置的结构示意图。
其中：
1、环形加热器               2、散热环
3、测温元件                 4、温度显示仪表
5、加热控制器               6、电流表
7、电压表                   8、外部电源
9、待测管状材料。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明一种测试管状材料轴向导热系数的装置进行详细说明：
如图1所示，一种测试管状材料轴向导热系数的装置，包括设置于两个材料和外观尺寸完全相同的待测管状材料9的端面之间的环形加热器1，所述待测管状材料9远离环形加热器1的一端设置有散热环2；所述环形加热器1为圆环状薄片，环形加热器1的内径和外径与待测管状材料9的内径和外径相同；所述待测管状材料9两端的外壁上均粘贴有不少于三个测温元件3，每一端的测温元件3均沿与待测管状材料9端面平行的圆环均布；所述测温元件3通过引线与温度显示仪表4连接。
所述环形加热器1通过导线与加热控制器5、电流表6和外部电源8串联，与电压表7并联。
所述环形加热器1采用薄膜加热器，其内部为电阻加热丝，外部为硅胶绝缘层。
所述环形加热器1的厚度不大于2mm。
所述散热环2为采用传热性能较好的金属铝、铜或不锈钢制成圆环形薄板。
所述散热环2的内径小于待测管状材料9的内径，散热环2的外径大于待测管状材料9的外径。
所述测温元件3采用高精度铂电阻。
所述待测管状材料9的端面平整光滑，端面与轴线垂直。
所述两个待测管状材料9上粘贴的测温元件3的位置相同。
应用本发明一种测试管状材料轴向导热系数的装置的测量方法，包括如下步骤：
a. 制作两个材料和外观尺寸相同的待测管状材料9，待测管状材料9的端面平整光滑，端面与轴线垂直，测量待测管状材料9的内径r=132.4mm和外径R=134.8mm；
b. 在待测管状材料9两端的外壁上粘贴六个测温元件3，每一端的测温元件3均沿与待测管状材料9端面平行的圆环均布，测量两个圆环之间的距离L=30mm；
c. 将两个待测管状材料9放置在环形加热器1的两端，两个散热环2分别放置在两个待测管状材料9的另一端，将测温元件3与温度显示仪表4之间通过引线连接；
d．将环形加热器1与外部电源8连通，调节加热控制器5对待测管状材料9加热；
e. 待测管状材料9温度稳定后，测量环形加热器1的输入电流I=1.16A和电压U=8.15V，记录第一个待测管状材料9外壁上靠近环形加热器1一侧圆环上的测温元件3显示的温度值，计算算术平均值，记为                                               =38.70℃，记录第一个待测管状材料9外壁上靠近散热环2一侧圆环上的测温元件3显示的温度值，计算算术平均值，记为=37.21℃；记录第二个待测管状材料9外壁上靠近环形加热器1一侧圆环上的测温元件3显示的温度值，计算算术平均值，记为=39.40℃，记录第二个待测管状材料9外壁上靠近散热环2一侧圆环上的测温元件3显示的温度值，计算算术平均值，记为=38.07℃；
f. 计算待测管状材料9的轴向导热系数kz：
本发明解决了传热性能各向异性的管状材料轴向导热系数测量问题，采用两个待测试样对称布置的方法，避免了加热器热量损失导致测量误差问题。

Claims (9)

1.一种测试管状材料轴向导热系数的装置，包括设置于两个材料和外观尺寸完全相同的待测管状材料（9）的端面之间的环形加热器（1），其特征在于：所述待测管状材料（9）远离环形加热器（1）的一端设置有散热环（2）；所述环形加热器（1）为圆环状薄片，环形加热器（1）的内径和外径与待测管状材料（9）的内径和外径相同；所述待测管状材料（9）两端的外壁上均粘贴有不少于三个测温元件（3），每一端的测温元件（3）均沿与待测管状材料（9）端面平行的圆环均布；所述测温元件（3）通过引线与温度显示仪表（4）连接。
2.根据权利要求1所述的一种测试管状材料轴向导热系数的装置，其特征在于：所述环形加热器（1）通过导线与加热控制器（5）、电流表（6）和外部电源（8）串联，与电压表（7）并联。
3.根据权利要求1或2所述的一种测试管状材料轴向导热系数的装置，其特征在于：所述环形加热器（1）采用薄膜加热器，其内部为电阻加热丝，外部为硅胶绝缘层。
4.根据权利要求1或2所述的一种测试管状材料轴向导热系数的装置，其特征在于：所述环形加热器（1）的厚度不大于2mm。
5.根据权利要求1所述的一种测试管状材料轴向导热系数的装置，其特征在于：所述散热环（2）为采用传热性能较好的金属铝、铜或不锈钢制成圆环形薄板。
6.根据权利要求1或5所述的一种测试管状材料轴向导热系数的装置，其特征在于：所述散热环（2）的内径小于待测管状材料（9）的内径，散热环（2）的外径大于待测管状材料（9）的外径。
7.根据权利要求1所述的一种测试管状材料轴向导热系数的装置，其特征在于：所述测温元件（3）采用高精度铂电阻。
8.根据权利要求1所述的一种测试管状材料轴向导热系数的装置，其特征在于：所述待测管状材料（9）的端面平整光滑，端面与轴线垂直。
9.根据权利要求1所述的一种测试管状材料轴向导热系数的装置，其特征在于：所述两个待测管状材料（9）上粘贴的测温元件（3）的位置相同。
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