CN103743778A - 测试管状材料径向导热系数的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了测试管状材料径向导热系数的装置，包括在恒温水箱内设置有测试装置，恒温水箱由内筒、外筒和密封板组成。测试装置包括主加热器、左右辅助加热器、左右护热段、待测样件和散热罩，在待测样件内外壁中沿轴向均布贴有至少七对薄膜铂电阻，在左护热段、右护热段的内壁处各贴有一片辅助薄膜铂电阻，薄膜铂电阻导线与温度显示仪表连接，交流电的输出端设置有稳压器和调压器，电压表、电流表与主加热器的供电电压和电流连接。本发明解决了加热器加热温度不均匀、轴端散热严重、温度采集精度不高、散热环境不均匀的问题，适用于准确测量各向异性薄壁圆管材料的径向导热系数。
Description
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径向导热系数的装置。
背景技术
导热系数是表征材料导热性能优劣的特性参数，导热系数是指在稳定传热条件下，1m厚的材料，两侧表面的温差为1度（K，°C）,在1秒内，通过1平方米面积传递的热量，用λ表示，单位为瓦/（米·度）。导热系数是产品设计中必不可少的基础数据。工程计算中采用的各种材料的导热系数都是用专门实验测试出来的。
实际中以测试的结果来代表产品的使用性能，通常管状材料的导热系数由管状测试装置进行测定。目前，测试管状材料导热系数的方法为稳态圆管法。现有稳态圆管法在测试管状材料导热系数时通常存在加热温度不均匀、轴端散热严重、温度采集精度不高、测试段散热不均匀的缺点，并且对薄壁、较大直径、各向异性导热管状材料的径向导热系数测试未有相关研究。
为解决稳态圆管法测试中存在的问题，获得各向异性导热薄壁管状材料的径向导热系数，需要设计一种专门的实验装置，以满足产品的使用性能。
发明内容
本发明为解决管状材料径向导热系数测试精度低这一问题而提出，其目的是提供一种测试管状材料径向导热系数的装置。
本发明的技术方案是：一种测试管状材料径向导热系数的装置，包括恒温水箱，在恒温水箱内设置有测试装置，恒温水箱包括横置的内筒，在内筒的外圆周设置有外筒，在内筒与外筒之间的两端面处分别设置有环形支撑环，在支撑环的外侧、内筒与外筒之间粘接有环形密封环在密封环的外侧设置有密封板，在一侧密封板中形成有引线口，在外筒的底部设置有两个弧形支撑架，在外筒下部设置有支承座和进水口，在外筒上部设置有出水口。测试装置包括主加热器，在主加热器的左端设置有左辅助加热器，在主加热器的右端设置有右辅助加热器，在主加热器的外圆周设置有管状材料的待测样件，在待测样件的左端粘接有左护热段，在待测样件的右端粘接有右护热段，在待测样件内外壁中沿轴向均布贴有至少七对薄膜铂电阻，在左护热段、右护热段的内壁处各贴有一片辅助薄膜铂电阻，在待测样件的外圆周设置有散热罩，在待测样件与散热罩之间设置有填充材料。
所述的薄膜铂电阻和辅助薄膜铂电阻通过穿过引线口的导线和温度显示仪表连接，交流电的输出端设置有稳压器和调压器，电压表、电流表通过穿入引线口的导线与主、辅助加热器的供电电压和电流导线连接。
在所述的主加热器与左辅助加热器之间、主加热器与右辅助加热器之间留有隔缝。
所述的隔缝的宽度为4㎜。
所述的主加热器、左辅助加热器、右辅助加热器均为铝筒外缠绕硅橡胶电热膜，内部填充乙烯材料。
所述的填充材料为120#刚玉砂。
本发明解决了加热器加热温度不均匀、轴端散热严重、温度采集精度不高、散热环境不均匀的问题，适用于准确测量各向异性薄壁圆管材料的径向导热系数。
附图说明
图1 是本发明的整体结构示意图；
图2 是本发明中恒温水箱的结构示意图；
图3 是本发明中测试装置的机构示意图。
其中：
1 恒温水箱 2 测试装置
3 内筒 4 外筒
5 密封环 6 支撑环
7 密封板 8 引线口
9 支承座 10 弧形支撑架
11 进水口 12 出水口
13 主加热器 14 左辅助加热器
15 右辅助加热器 16 隔缝
17 填充材料 18 待测样件
19 左护热段 20 右护热段
21 薄膜铂电阻 22 辅助薄膜铂电阻
23 散热罩 24 稳压器
25 调压器 26 温度显示仪表。
具体实施方式
以下，参照附图和实施例对本发明进行详细说明：
如图1～3所示，测试管状材料径向导热系数的装置，包括恒温水箱1，在恒温水箱1内设置有测试装置2。其中，恒温水箱1包括横置的内筒3，在内筒3的外圆周设置有外筒4，在内筒3与外筒4之间的两端面处分别设置有环形支撑环6，在支撑环6的外侧、内筒3与外筒4之间粘接有环形密封环5，在密封环5的外侧设置有通过螺钉连接的密封板7，在一侧密封板7中形成有引线口8，在外筒4的底部设置有两个弧形支撑架10，用于放置加热测试装置2。在外筒4下部设置有支承座9和进水口11，在外筒4上部设置有出水口12。
其中，测试装置2包括主加热器13，在主加热器13的左端设置有左辅助加热器14，在主加热器13的右端设置有右辅助加热器15，在主加热器13与左辅助加热器14之间、主加热器13与右辅助加热器15之间留有隔缝16，隔缝16的宽度为4㎜。在主加热器13的外圆周设置有管状材料的待测样件18，在待测样件18的左端粘接有左护热段19，在待测样件18的右端粘接有右护热段20，在待测样件18内外壁中沿轴向均布贴有至少七对薄膜铂电阻21，在左护热段19、右护热段20的内壁处各贴有一片辅助薄膜铂电阻22。
在主加热器13与待测样件18之间设置有填充材料17，在待测样件18的外圆周设置有散热罩23，在待测样件18与散热罩23之间设置有填充材料17，填充材料17为120#刚玉砂。
所述的主加热器13、左辅助加热器14、右辅助加热器15均为铝筒外缠绕硅橡胶电热膜，内部填充乙烯材料，加热器加热的不均匀度不大于0.2℃。隔缝16的宽度为4㎜。
交流电的输出端设置有稳压器24和调压器25，电压表、电流表通过穿入引线口8的导线测量主加热器13、左辅助加热器14、右辅助加热器15的电压和电流，薄膜铂电阻21和辅助薄膜铂电阻22通过穿过引线口8的导线和温度显示仪表26连接，
本发明的测试过程包括如下步骤：
a.安装测试装置前测量待测样件18的内径 
、外径，长度
；
b．在待测样件18内、外壁面成对布置七对薄膜铂电阻21，其中在距离隔缝16为5mm处的端部各布置一对，其余五对均部；在距离隔缝16为5mm处的左护热段19、右护热段20的内壁各贴有一片辅助薄膜铂电阻22；
c．按照图3所示安装测试装置，再将测试装置放置于图2所示的恒温水腔内，将薄膜铂电阻连接温度显示仪表，将恒温水浴连接恒温水套装置，连接调压器、电流表、电压表；
d．调节加热电压、电流，待测试段圆管内、外壁面温度稳定后，隔缝两端温差小于0.5℃时，得到测试段的电压
，电流，外壁平均温度
℃，内壁平均温度
℃；
f．计算待测管状材料的径向导热系数
：
本发明解决了加热器加热温度不均匀、轴端散热严重、温度采集精度不高、散热环境不均匀的问题，适用于准确测量各向异性薄壁圆管材料的径向导热系数。
Claims (6)
1.测试管状材料径向导热系数的装置，包括恒温水箱（1），在恒温水箱（1）内设置有测试装置（2），其特征在于：所述的恒温水箱（1）包括横置的内筒（3），在内筒（3）的外圆周设置有外筒（4），在内筒（3）与外筒（4）之间的两端面处分别设置有环形支撑环（6），在支撑环（6）的外侧、内筒（3）与外筒（4）之间粘接有环形密封环（5），在密封环（5）的外侧设置有密封板（7），在一侧密封板（7）中形成有引线口（8），在外筒（4）下部设置有进水口（11），在外筒（4）上部设置有出水口（12）；所述的测试装置（2）包括主加热器（13），在主加热器（13）的左端设置有左辅助加热器（14），在主加热器（13）的右端设置有右辅助加热器（15），在主加热器（13）的外圆周设置有管状材料的待测样件（18），在待测样件（18）的左端粘接有左护热段（19），在待测样件（18）的右端粘接有右护热段（20），在待测样件（18）内外壁中沿轴向均布贴有至少七对薄膜铂电阻（21），在左护热段（19）、右护热段（20）的内壁处各贴有一片辅助薄膜铂电阻（22），在待测样件（18）的外圆周设置有散热罩（23），在待测样件（18）与散热罩（23）之间设置有填充材料（17）。
2.根据权利要求1所述的测试管状材料径向导热系数的装置，其特征在于：所述的薄膜铂电阻（21）和辅助薄膜铂电阻（22）通过穿过引线口（8）的导线和温度显示仪表（26）连接，交流电的输出端设置有稳压器（24）和调压器（25），电压表、电流表通过穿入引线口（8）的导线与分别与主加热器（13）、左辅助加热器（14）、右辅助加热器（15）的供电电压和电流导线连接。
3.根据权利要求1所述的测试管状材料径向导热系数的装置，其特征在于：在所述的主加热器（13）与左辅助加热器（14）之间、主加热器（13）与右辅助加热器（15）之间留有隔缝（16）。
4.根据权利要求3所述的测试管状材料径向导热系数的装置，其特征在于：所述的隔缝（16）的宽度为4㎜。
5.根据权利要求1所述的测试管状材料径向导热系数的装置，其特征在于：所述的主加热器（13）、左辅助加热器（14）、右辅助加热器（15）均为铝筒外缠绕硅橡胶电热膜，内部填充乙烯材料。
6.根据权利要求1所述的测试管状材料径向导热系数的装置，其特征在于：所述的填充材料（17）为120#刚玉砂。
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