CN107064212B - 一种涂料热阻测试仪及测试方法 - Google Patents

一种涂料热阻测试仪及测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种涂料热阻测试仪及测试方法，通过将待测涂料涂在导热材料上形成测试件来测试，该测试仪包括：主体加热杯，用于加热置于其上的测试件；圆形测温辅助装置，置于测试件上方，用于减少测试件的辐射换热和与空气的对流换热；红外测温组件，置于圆形测温辅助装置上方，用于测量测试件的温度。与现有技术相比，本发明通过测量不同的涂层厚度在相同的热源温度下的温度，利用公式求出单层涂料热阻，具有操作简单方便、成本低等优点。

Description

一种涂料热阻测试仪及测试方法
技术领域
本发明涉及涂料测试领域，尤其是涉及一种涂料热阻测试仪及测试方法。
背景技术
对于工业锅炉中，可能出现的低温腐蚀现象，我们一般会使用涂料进行预防。但在选择涂料时，我们需要了解到涂料的热阻。对于热阻的测量，比较经典的方法是使用方程。
但是这样就会出现两个问题，第一，对于涂料的涂层厚度d不好确定，对测量装置的精度要求比较高；第二，对于换热系数λ的测定也不容易实现，比较通用的方法是采用先进仪器进行测量，但是这种仪器通常比较昂贵，对于一般的工厂负担较大。同时还要考虑涂层较薄，傅里叶定律是否适用的问题。所以，目前需要一种简单方便的涂料热阻测试方法。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种涂料热阻测试仪及测试方法，可实现对不同的涂层的热阻测定，简单方便。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种涂料热阻测试仪，通过将待测涂料涂在导热材料上形成测试件来测试，该测试仪包括：
主体加热杯，用于加热置于其上的测试件；
圆形测温辅助装置，置于测试件上方，用于减少测试件的辐射换热和与空气的对流换热；
红外测温组件，置于圆形测温辅助装置上方，用于测量测试件的温度。
所述圆形测温辅助装置为圆饼形，其内部以底面中线对称设有相同大小的圆孔。
所述红外测温组件包括多个红外测温仪。
所述红外测温仪的直径比圆形测温辅助装置的圆孔的直径小，其数量和分布位置与圆形测温辅助装置的圆孔的数量和分布位置分别相同。
所述红外测温组件通过竖杆连接所述主体加热杯。
所述竖杆可竖直伸缩，并可固定高度。
所述主体加热杯内置电加热丝，其杯身包裹保温层。
所述主体加热杯的杯身设有注水口。
所述测试件直径大于所述主体加热杯的直径，测试件的制作方法为：导热材料顶面的一半喷一层涂料而另一半喷两层涂料。
一种采用上述涂料热阻测试仪的测试方法，包括以下步骤：
S1.通过主体加热杯的注水口往杯内注入一定量的水，通过杯内的电加热丝加热水至沸腾；
S2.将测试件的涂层向上放置在主体加热杯的上方；
S3.将圆形测温辅助装置放置在测试件上，放置时，圆形测温辅助装置顶面的中线与测试件上单层和双层涂料分界线重合；
S4.持续加热一段时间后，将红外测温组件调低使其红外测温仪置入圆形测温辅助装置的圆孔内进行测温，得到单层涂料和双层涂料的平均温度t1和t2，已知测试件的导热材料的热阻R，则单层涂料热阻r的值通过下列公式得出：
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明通过测量不同的涂层厚度在相同的热源温度下的温度，利用公式求出单层涂料的热阻，不需要确定涂料的具体涂层厚度，也不需要确定换热系数，操作简单方便，成本低；
(2)采用置于测试件上方的圆形测温辅助装置，可以减少涂层的辐射换热和与空气的对流换热，从而对待测涂层进行保温，提高测试准确性；
(3)采用多个红外测试仪检测测试件的温度，对检测值取平均值再利用公式计算，可以减小测量误差，保证结果的准确性；
(4)红外测温组件通过可竖直伸缩的竖杆连接主体加热杯，并可固定高度，使得该组件在主体加热杯上方只能垂直移动，可以使红外测温组件稳定固定；
(5)主体加热杯身的周围包裹一层保温层，进行隔热保温，保证杯内热源温度的稳定性，同时节省加热使用的能源；
(6)在杯身偏上的地方安装注水口，方便及时注水防止杯内水或其他液体蒸发过快而变干；
(7)测试件通过在导热材料顶面的一半喷一层涂料而另一半喷两层涂料制成，可以同时测试一层材料和两层材料的情况，取平均值后在一定程度上减少了测量误差，使结果更为准确；
(8)测温时，将圆形测温辅助装置放置在测试件上，使其圆孔对称轴线与测试件的单层双层涂料分界线吻合，以减少因为测温点位置的不同导致的测量误差，最大限度去保证测温的稳定性。
附图说明
图1为本发明主体加热杯的示意图；
图2为本发明圆形测温辅助装置的俯视图；
图3为本发明的整体结构示意图。
图中标号：1-保温层，2-电加热丝，3-杯身，4-测试件，5-圆形测温辅助装置，6-单层涂料侧，7-双层涂料侧，8-注水口，9-圆孔，10-伸缩杆，11-红外测温组件，12-红外测温仪，13-固定螺母。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了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述的实施例。这些附图中，为清楚起见，可能放大了层及区域的尺寸及相对尺寸。
如图1～3所示，一种涂料热阻测试仪，通过将待测涂料涂在导热材料上形成测试件4来测试，该测试仪包括：主体加热杯，用于加热置于其上的测试件4；圆形测温辅助装置5，置于测试件4上方，用于减少测试件4的辐射换热和与空气的对流换热；红外测温组件11，置于圆形测温辅助装置5上方，用于测量测试件4的温度。
图1所示为本发明的主体部分，是一个带有保温层1的不锈钢杯。其杯身3内部放置一电加热丝2，用于加热放置在杯身3内的水或其他液体，在略高于杯身3三分之二处安装一个注水口8，方便及时注水防止杯内水或其他液体蒸发过快而变干。
其中，圆形测温辅助装置5为圆饼形，其内部以底面中线对称设有相同大小的圆孔9。如图2所示，本实施例中，在圆形测温辅助装置5上设有6个圆孔9，这6个圆孔9按图2中的轴线对称。测试时，使圆形测温辅助装置5顶面中心线与测试件4的单层和双层涂料分界线吻合，以减少因为测温点位置的不同导致的测量误差，最大限度去保证测温的稳定性。
其中，红外测温组件11包括多个红外测温仪12。红外测温仪12的直径比圆形测温辅助装置5的圆孔9的直径小，其数量和分布位置与圆形测温辅助装置5的圆孔9的数量和分布位置分别相同。红外测温组件11通过可竖直伸缩并可固定高度的竖杆连接主体加热杯。如图3所示，红外测温组件11与主体加热杯相连接，通过伸缩杆10来调整测温组件的高度，并使用固定螺母13进行固定。本实施例中，红外测温组件11是由6个红外测温仪12组成。
测试件4直径大于主体加热杯的直径，测试件4的制作方法为：导热材料顶面的一半喷一层涂料为单层涂料侧6，而另一半喷两层涂料为双层涂料侧7。
采用上述涂料热阻测试仪测试涂料热阻时，先通过注水口8在杯身3内放2/3左右的水，用电加热丝2进行加热，当水沸腾时，将导温材料喷上涂层，一侧涂上一层涂料，另一侧涂两层涂料。将涂料层向上放置在杯身3上方，再在上方按上文所述放置圆形测温辅助装置5。当水蒸发时，水蒸气对导热材料进行加热，这样可以保证加热段的温度恒定在100度左右，经过一段时间后，将红外测温组件11调低使得红外测温仪12置于圆形测温辅助装置5的圆孔9内，进行测温，可以得到6个温度数据，将3个两层涂料的和3个单层涂料的温度分别取平均值，可以得到两个平均温度，分别为单层涂料侧6的平均温度t1，双层涂料侧7的平均温度t2。对于导热材料的热阻R我们已知，这样根据两个平均温度以及导热材料的热阻我们可以测算出单层涂料热阻r的值，通过下列公式：

Claims (8)

1.一种涂料热阻测试仪，其特征在于，通过将待测涂料涂在导热材料上形成测试件来测试，该测试仪包括：
主体加热杯，用于加热置于其上的测试件，
圆形测温辅助装置，置于测试件上方，用于减少测试件的辐射换热和与空气的对流换热，
红外测温组件，置于圆形测温辅助装置上方，用于测量测试件的温度；
所述主体加热杯内置电加热丝，其杯身包裹保温层；
所述主体加热杯的杯身设有注水口；
通过主体加热杯的注水口往杯内注入一定量的水，通过杯内的电加热丝加热水至沸腾，在导热材料喷上待测试的涂料，导热材料顶面的一半喷一层涂料而另一半喷两层涂料，将测试件涂有涂料的一侧向上放置在主体加热杯的上方，将圆形测温辅助装置放置在测试件上，放置时，圆形测温辅助装置顶面的中线与测试件上单层和双层涂料分界线重合，持续加热一段时间后，将红外测温组件调低使其红外测温仪置入圆形测温辅助装置的圆孔内进行测温，得到单层涂料和双层涂料的平均温度，结合已知的导热材料的热阻得到单层涂料的热阻。
2.根据权利要求1所述的一种涂料热阻测试仪，其特征在于，所述圆形测温辅助装置为圆饼形，其内部以底面中线对称设有相同大小的圆孔。
3.根据权利要求1所述的一种涂料热阻测试仪，其特征在于，所述红外测温组件包括多个红外测温仪。
4.根据权利要求3所述的一种涂料热阻测试仪，其特征在于，所述红外测温仪的直径比圆形测温辅助装置的圆孔的直径小，其数量和分布位置与圆形测温辅助装置的圆孔的数量和分布位置分别相同。
5.根据权利要求1所述的一种涂料热阻测试仪，其特征在于，所述红外测温组件通过竖杆连接所述主体加热杯。
6.根据权利要求5所述的一种涂料热阻测试仪，其特征在于，所述竖杆可竖直伸缩，并可固定高度。
7.根据权利要求1所述的一种涂料热阻测试仪，其特征在于，所述测试件直径大于所述主体加热杯的直径，测试件的制作方法为：导热材料顶面的一半喷一层涂料而另一半喷两层涂料。
8.一种采用权利要求1～7中任一所述涂料热阻测试仪的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.通过主体加热杯的注水口往杯内注入一定量的水，通过杯内的电加热丝加热水至沸腾；
S2.将测试件的涂层向上放置在主体加热杯的上方；
S3.将圆形测温辅助装置放置在测试件上，放置时，圆形测温辅助装置顶面的中线与测试件上单层和双层涂料分界线重合；
S4.持续加热一段时间后，将红外测温组件调低使其红外测温仪置入圆形测温辅助装置的圆孔内进行测温，得到单层涂料和双层涂料的平均温度t1和t2，已知测试件的导热材料的热阻R，则单层涂料热阻r的值通过下列公式得出：
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