CN110609057B - 固体介质热传导性能测量方法 - Google Patents
固体介质热传导性能测量方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110609057B CN110609057B CN201910904808.5A CN201910904808A CN110609057B CN 110609057 B CN110609057 B CN 110609057B CN 201910904808 A CN201910904808 A CN 201910904808A CN 110609057 B CN110609057 B CN 110609057B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- box body
- wall
- heat
- temperature
- ring
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
- G01N25/18—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating thermal conductivity
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
- G01N25/20—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating the development of heat, i.e. calorimetry, e.g. by measuring specific heat, by measuring thermal conductivity
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Abstract
本发明公开一种固体介质热传导性能测量方法,首先准备箱体,在所述箱体的顶部开设投料口,并在所述箱体内间隔设置发热源和第一感温模块,将所述发热源和第一感温模块分别固定安装在所述箱体的内侧壁;其次在室温条件下,将所述发热源加热至目标温度并保持,在预定时间内将待测材料从所述投料口投入所述箱体内,使待测材料充满箱体;最后连续获取并记录所述第一感温模块测得的温度数据,直到所述第一感温模块测得的温度稳定,绘制温度‑时间曲线。采用本发明的显著效果是,能对材料的导热效果进行简单、快速的测定、分析,从而大致量化得到材料的导热性能,成本更低、经济性更好。
Description
技术领域
本发明涉及热传导测量方法,具体涉及一种材料热传导性能的测量方法。
背景技术
导热系数是表征材料导热能力强弱的量度,对生产生活和工程应用具有重要的指导作用。目前测试材料导热系数的方法有热流法、热板法、激光闪电法、瞬态平面热源法等,对应各类测试方法具有适应性的测试装置。但采用这些方法测试具有耗时长、费用高的缺点;测试装置结构较复杂、设备造价较高,操作较为繁琐。而在教学、试验过程中,有时只需要大致评估材料的导热性能即可,此时采用传统的设备和方法显然不够经济。
对于不同介质(固、液、气),其对测量装置的具体要求不一样,例如,对于气体、液体材料的测量装置其密封性较固体材料更高,其气体还存在不易完全充满的特点。
发明内容
有鉴于此,本发明提供一种针对于粉末、颗粒类固体材料的固体介质热传导性能测量方法,其具有快捷、方便,经济、节约,结果可量化等优点。
技术方案如下:
一种固体介质热传导性能测量方法,其关键在于按以下步骤进行:
步骤一、准备箱体,在所述箱体的顶部开设投料口,并在所述箱体内间隔设置发热源和第一感温模块,将所述发热源和第一感温模块分别固定安装在所述箱体的内侧壁;
步骤二、在室温条件下,将所述发热源加热至目标温度并保持,在预定时间内将待测材料从所述投料口投入所述箱体内,使待测材料充满箱体;
步骤三、以开始投加待测材料时为初始时刻,连续获取并记录所述第一感温模块测得的温度数据,直到所述第一感温模块测得的温度稳定,绘制温度-时间曲线。
作为优选技术方案,所述步骤一完成后,先将待测材料和所述箱体置于室温条件下保存至少24小时,再进行所述步骤二。
作为优选技术方案,所述步骤三中,每间隔相同时间,获取所述第一感温模块测得的温度数据。
作为优选技术方案,还包括步骤四:通过线性回归拟合温度-时间曲线的斜率,以对待测材料的热传导性能进行量化。
作为优选技术方案,还包括步骤五:清理所述箱体,重复步骤二、步骤三和步骤四,量化不同待测材料的热传导性能。
采用以上技术方案,能简单、快速的对材料的导热性能进行量化评价,节约成本,经济性更好。
作为优选技术方案:
所述发热源包括球状的导热壳体,该导热壳体内设有空心腔体,在所述导热壳体的壁上贯穿有支撑孔,在该支撑孔内穿设有撑杆,该撑杆的外端伸出所述导热壳体,该撑杆的内端伸入所述空心腔体并连接有发热组件,所述发热组件与所述导热壳体的内壁之间设有间隙;
所述导热壳体包括两个半球壳体,两个所述半球壳体相互扣合;
在两个所述半球壳体的环形端面上分别一体成型有对扣环,其中一个所述对扣环位于对应的所述环形端面的内圈边缘,从而形成内扣环;另一个所述对扣环位于对应的所述环形端面的外圈边缘,从而形成外扣环;
所述内扣环的外壁与所述外扣环的内壁抵紧,在所述外扣环的内壁环向设有一圈扣接限位环,在所述内扣环的外壁对应环向设有一圈扣接限位槽,所述扣接限位环落在所述扣接限位槽内;
所述对扣环的外侧端面与另一个所述半球壳体的所述环形端面抵紧,所述对扣环的外侧端面和与其抵紧的所述环形端面上同时设有环状的密封环槽,在该密封环槽内设有密封环;
在两个所述半球壳体的边缘处分别设有扣合缺口,二者的所述扣合缺口对应设置形成所述支撑孔;
采用该设计,便于在导热壳体内设置其他部件,并且便于将两个半球壳体从扣合缺口处打开,解决了拆装问题。
所述导热壳体为铜球壳体。导热壳体为紫铜,传热性好,能在短时间能传热均匀,使导热壳体形成温度处处相等的等温体。
所述撑杆包括撑杆本体,该撑杆本体沿所述导热壳体的直径方向穿设在所述支撑孔内,在该撑杆本体的中部固定有限位环,该限位环位于所述导热壳体内,该限位环上设有与所述导热壳体内壁相适应的球形抵靠面,在所述限位环外侧的所述撑杆本体上套设有内侧密封垫圈,所述球形抵靠面将所述内侧密封垫圈压紧在所述导热壳体的内壁;
在所述撑杆本体上螺纹套设有锁紧螺母,该锁紧螺母位于所述导热壳体外,该锁紧螺母与所述导热壳体之间的所述撑杆本体上套设有外侧密封垫圈,所述锁紧螺母将所述外侧密封垫圈压紧在所述导热壳体的外壁。
采用以上技术方案,限位环和锁紧螺母夹设在导热壳体内外两侧,从而保持撑杆本体两端均呈悬空状态,使发热组件悬空设置。
作为优选技术方案:
所述发热组件包括绕线支架,该绕线支架与所述撑杆本体内端连接,该绕线支架上设有绕线座,该绕线座上绕设有电热丝,电热丝的两端分别连接有加热电源线,所述加热电源线穿出所述导热壳体;
所述绕线支架包括支杆,该支杆与所述撑杆本体垂直,该支杆的中部与所述撑杆本体的内端固定连接,在所述支杆的两端分别固定有弹性夹片,所述支杆两端的弹性夹片之间设有所述绕线座,该绕线座呈圆柱状,该绕线座的两端分别与所述弹性夹片抵紧,在所述绕线座的外壁设有螺纹状的绕线槽,在该绕线槽内绕设有所述电热丝;采用以上技术方案,便于设置电热丝,便于拆装绕线座;
所述绕线座的两端端面上分别设有限位凹陷,在所述弹性夹片上对应所述限位凹陷分别设有限位卡头,所述限位卡头落在对应的所述限位凹陷内;以使绕线座稳定的卡设在两个弹性夹片之间;
在所述支杆上设有两个电源线限位孔,两个所述电源线限位孔分别靠近所述支杆两端,所述电源线限位孔呈圆台状,所述电源线限位孔的大径端朝向所述绕线座,在所述电源线限位孔内分别嵌设有固定套,该固定套与所述电源线限位孔相匹配,所述固定套内穿设有所述加热电源线,所述固定套的内壁和所述加热电源线之间粘接固定;从而保证加热电源线与电热丝的连接点不易拔脱。
在所述撑杆本体内沿其轴向设有电源线过孔,该电源线过孔的外端从所述撑杆本体的外端面穿出,该电源线过孔的内端延伸至所述限位环处,在所述限位环上开设有斜向连通孔,该斜向连通孔的一端与所述电源线过孔接通,该斜向连通孔的另一端伸出所述限位环,所述加热电源线依次穿过所述斜向连通孔和电源线过孔,从而穿出所述导热壳体。该设计巧妙解决了加热电源线引出导热壳体的问题,并避免了单独引线时的密封问题。
作为优选技术方案,在所述箱体的内侧壁上设有热源安装孔,所述撑杆本体水平设置,所述撑杆本体的外端插设在该热源安装孔内,所述撑杆本体的外壁和所述热源安装孔的孔壁之间垫设有密封筒,该密封筒的内壁与所述撑杆本体的外壁之间粘贴密封,所述密封筒的外壁与所述热源安装孔的孔壁密封,所述加热电源线通过所述热源安装孔伸出所述箱体;
在所述箱体与所述热源安装孔正对的侧壁上设有感温悬臂,该感温悬臂水平设置,该感温悬臂与所述撑杆本体位于同一直线上,该感温悬臂的外端与所述箱体的内侧壁固定连接,该感温悬臂的内端设有所述第一感温模块。采用以上技术方案,导热壳体和第一感温模块均悬设于箱体内,便于在箱体的上下方向放入、取出材料。
在所述箱体外设有控制显示模块,该控制显示模块同时与所述发热源、第一感温模块连接;
所述第一感温模块包括第一温度传感器和第一发射器,所述第一温度传感器的信号输出端与所述第一发射器的信号输入端电连接;
所述控制显示模块包括控制器,在该控制器的信号接收端上连接有接收器,在所述控制器的显示控制端上连接有显示屏;
所述第一发射器的信号输出端与所述接收器的信号输入端无线连接,所述接收器的输出端连接所述控制器;
在所述导热壳体的外壁设有第二感温模块,该第二感温模块包括第二温度传感器和第二发射器,所述第二温度传感器贴在所述导热壳体的外壁,所述第二温度传感器的信号输出端与所述第二发射器的信号输入端连接,所述第二发射器的信号输出端向所述接收器发射无线信号;
在所述加热电源线上设有通断开关,该通断开关接收并执行所述控制器向其发出的开关信号。
作为优选技术方案,在所述箱体的底部开设出料口,在所述箱体的下方设有回料斗,在所述投料口上覆盖有遮蔽板,在所述出料口上覆盖有挡料板;
在所述箱体的侧壁上对应所述挡料板设有挡料板插口,在所述箱体的内壁对应所述挡料板设有挡料板插槽,所述挡料板从所述挡料板插口插入所述挡料板插槽内;
在所述箱体的侧壁上对应所述遮蔽板设有遮蔽板插口,在所述箱体的内壁对应所述遮蔽板设有遮蔽板插槽,所述挡料板从所述遮蔽板插口插入所述遮蔽板插槽内;
所述回料斗的大口端边缘与所述箱体连接,所述出料口位于所述回料斗的大口端上方,所述回料斗的小口端朝下设置;
所述箱体设于箱体支架上,所述箱体支架包括支撑圈,该支撑圈上设有至少三个支腿,所述支腿的上端与支撑圈固定连接,所述箱体位于所述支撑圈内,在所述箱体的外壁固定有至少三个承接块,所述承接块落在所述支撑圈上。
采用以上结构的箱体能够方便快速的添加和排出待测材料。
有益效果:采用本发明的固体介质热传导性能测量方法,能对材料的导热效果进行简单、快速的测定、分析,从而大致量化得到材料的导热性能,成本更低、经济性更好。
附图说明
图1为表1中测得的河沙的温度-时间曲线;
图2为表1中测得的铝粉的温度-时间曲线;
图3为箱体a的安装示意图;
图4为图3中箱体a的结构示意图;
图5为发热源1和第一感温模块2在箱体a中的安装状态示意图;
图6为发热源1的结构示意图;
图7为撑杆12与发热组件13的连接关系示意图;
图8为撑杆12与所述导热壳体11的安装关系示意图;
图9为发热组件13的结构示意图;
图10为图9的j部放大图;
图11为导热壳体11的结构示意图;
图12为图11的i部放大图;
图13为图5的k部放大图;
图14为第一感温模块2、第二感温模块5、控制显示模块3的连接关系示意图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明。
一种固体介质热传导性能测量方法,其特征在于按以下步骤进行:
步骤一、准备箱体a,在所述箱体a的顶部开设投料口,并在所述箱体a内间隔设置发热源1和第一感温模块2,将所述发热源1和第一感温模块2分别固定安装在所述箱体a的内侧壁;
先将待测材料和所述箱体a置于室温(25℃)条件下保存至少24小时,以使待测材料和所述箱体a的温度与室温一致;
步骤二、在室温条件下,将所述发热源1加热至目标温度并保持,在预定时间内将待测材料从所述投料口投入所述箱体a内,使待测材料充满箱体a;
步骤三、以开始投加待测材料时为初始时刻,连续获取并记录所述第一感温模块2测得的温度数据,直到所述第一感温模块2测得的温度稳定,绘制温度-时间曲线;
具体的,每间隔相同时间,获取所述第一感温模块2测得的温度数据;
步骤四:通过线性回归拟合温度-时间曲线的斜率,以对待测材料的热传导性能进行量化;
步骤五:清理所述箱体a,重复步骤二、步骤三和步骤四,量化不同待测材料的热传导性能。
以上步骤中的目标温度、预定时间均是人为设定,其中目标温度应高于室温(25℃),例如60℃、85℃、120℃、200℃,预定时间可以是0.5min、1min、2min、5min,为了提高测量的准确性,预定时间应尽量短,但其应该保证在预定时间内能够将箱体a填满,在对不同材料进行测定时,目标温度和预定时间均应保持恒定,以统一测定标准,便于比较。步骤三中,在开始投料时,第一感温模块2测得的温度为室温(25℃),然后每间隔相同时间测定一次温度,间隔时间可以是10s、20s、30s、1min、2min、5min。
本案适用于粉状、颗粒(小颗粒更佳)固体材料的测定,例如对金属粉末,各类填料、砂石类固体的热传导性能进行大致测量。
作为一种具体的实施方式,如图3-14所示,在所述箱体a的底部开设出料口,在所述箱体a的下方设有回料斗a3,在所述投料口上覆盖有遮蔽板a5,在所述出料口上覆盖有挡料板a1;
在所述箱体a的侧壁上对应所述挡料板a1设有挡料板插口,在所述箱体a的内壁对应所述挡料板a1设有挡料板插槽,所述挡料板a1从所述挡料板插口插入所述挡料板插槽内;
在所述箱体a的侧壁上对应所述遮蔽板a5设有遮蔽板插口,在所述箱体a的内壁对应所述遮蔽板a5设有遮蔽板插槽,所述遮蔽板a5从所述遮蔽板插口插入所述遮蔽板插槽内;
所述回料斗a3的大口端边缘与所述箱体a连接,所述出料口位于所述回料斗a3的大口端上方,所述回料斗a3的小口端朝下设置;
所述箱体a设于箱体支架a4上,所述箱体支架a4包括支撑圈,该支撑圈上设有至少三个支腿,所述支腿的上端与支撑圈固定连接,所述箱体a位于所述支撑圈内,在所述箱体a的外壁固定有至少三个承接块a2,所述承接块a2落在所述支撑圈上。
所述发热源1包括球状的导热壳体11,该导热壳体11内设有空心腔体1a,在所述导热壳体11的壁上贯穿有支撑孔11a,在该支撑孔11a内穿设有撑杆12,该撑杆12的外端伸出所述导热壳体11,该撑杆12的内端伸入所述空心腔体1a并连接有发热组件13,所述发热组件13与所述导热壳体11的内壁之间设有间隙;
所述导热壳体11为铜球壳体,为了便于内部部件的安装,所述导热壳体11采用分体式结构。具体的,所述导热壳体11包括两个半球壳体111,两个所述半球壳体111相互扣合;
在两个所述半球壳体111的环形端面上分别一体成型有对扣环112,其中一个所述对扣环112位于对应的所述环形端面的内圈边缘,从而形成内扣环;另一个所述对扣环112位于对应的所述环形端面的外圈边缘,从而形成外扣环;
所述内扣环的外壁与所述外扣环的内壁抵紧,在所述外扣环的内壁环向设有一圈扣接限位环114,在所述内扣环的外壁对应环向设有一圈扣接限位槽,所述扣接限位环114落在所述扣接限位槽内;
所述对扣环112的外侧端面与另一个所述半球壳体111的所述环形端面抵紧,所述对扣环112的外侧端面和与其抵紧的所述环形端面上同时设有环状的密封环槽,在该密封环槽内设有密封环113;
在两个所述半球壳体111的边缘处分别设有扣合缺口,二者的所述扣合缺口对应设置形成所述支撑孔11a;
所述撑杆12包括撑杆本体121,该撑杆本体121沿所述导热壳体11的直径方向穿设在所述支撑孔11a内,在该撑杆本体121的中部固定有限位环122,该限位环122位于所述导热壳体11内,该限位环122上设有与所述导热壳体11内壁相适应的球形抵靠面,在所述限位环122外侧的所述撑杆本体121上套设有内侧密封垫圈123,所述球形抵靠面将所述内侧密封垫圈123压紧在所述导热壳体11的内壁;
在所述撑杆本体121上螺纹套设有锁紧螺母124,该锁紧螺母124位于所述导热壳体11外,该锁紧螺母124与所述导热壳体11之间的所述撑杆本体121上套设有外侧密封垫圈125,所述锁紧螺母124将所述外侧密封垫圈125压紧在所述导热壳体11的外壁。
所述发热组件13包括绕线支架131,该绕线支架131与所述撑杆本体121内端连接,该绕线支架131上设有绕线座132,该绕线座132上绕设有电热丝133,电热丝133的两端分别连接有加热电源线14,所述加热电源线14穿出所述导热壳体11;所述绕线座132的材质为石英石,所述绕线支架131为不锈钢;
所述绕线支架131包括支杆131a,该支杆131a与所述撑杆本体121垂直,该支杆131a的中部与所述撑杆本体121的内端固定连接,在所述支杆131a的两端分别固定有弹性夹片131b,所述支杆131a两端的弹性夹片131b之间设有所述绕线座132,该绕线座132呈圆柱状,该绕线座132的两端分别与所述弹性夹片131b抵紧,在所述绕线座132的外壁设有螺纹状的绕线槽,在该绕线槽内绕设有所述电热丝133;
所述绕线座132的两端端面上分别设有限位凹陷,在所述弹性夹片131b上对应所述限位凹陷分别设有限位卡头131c,所述限位卡头131c落在对应的所述限位凹陷内;
在所述支杆131a上设有两个电源线限位孔,两个所述电源线限位孔分别靠近所述支杆131a两端,所述电源线限位孔呈圆台状,所述电源线限位孔的大径端朝向所述绕线座132,在所述电源线限位孔内分别嵌设有固定套131e,该固定套131e与所述电源线限位孔相匹配,所述固定套131e内穿设有所述加热电源线14,所述固定套131e的内壁和所述加热电源线14之间粘接固定;
在所述撑杆本体121内沿其轴向设有电源线过孔,该电源线过孔的外端从所述撑杆本体121的外端面穿出,该电源线过孔的内端延伸至所述限位环122处,在所述限位环122上开设有斜向连通孔,该斜向连通孔的一端与所述电源线过孔接通,该斜向连通孔的另一端伸出所述限位环122,所述加热电源线14依次穿过所述斜向连通孔和电源线过孔,从而穿出所述导热壳体11。
在所述箱体a的内侧壁上设有热源安装孔,所述撑杆本体121水平设置,所述撑杆本体121的外端插设在该热源安装孔内,所述撑杆本体121的外壁和所述热源安装孔的孔壁之间垫设有密封筒15,该密封筒15的内壁与所述撑杆本体121的外壁之间粘贴密封,所述密封筒15的外壁与所述热源安装孔的孔壁密封,所述加热电源线14通过所述热源安装孔伸出所述箱体a;
在所述箱体a与所述热源安装孔正对的侧壁上设有感温悬臂25,该感温悬臂25水平设置,该感温悬臂25与所述撑杆本体121位于同一直线上,该感温悬臂25的外端与所述箱体a的内侧壁固定连接,该感温悬臂25的内端设有所述第一感温模块2。
在所述箱体a外设有控制显示模块3,该控制显示模块3同时与所述发热源1、第一感温模块2连接;
所述第一感温模块2包括第一温度传感器21和第一发射器22,所述第一温度传感器21的信号输出端与所述第一发射器22的信号输入端电连接,所述第一温度传感器21位于所述撑杆本体121的延长线上,所述第一温度传感器21自带传感器电源;
所述控制显示模块3包括控制器33,在该控制器33的信号接收端上连接有接收器31,在所述控制器33的显示控制端上连接有显示屏32;
所述第一发射器22的信号输出端与所述接收器31的信号输入端无线连接,所述接收器31的输出端连接所述控制器33;
在所述导热壳体11的外壁设有第二感温模块5,该第二感温模块5包括第二温度传感器51和第二发射器52,所述第二温度传感器51贴在所述导热壳体11的外壁,所述第二温度传感器51的信号输出端与所述第二发射器52的信号输入端连接,所述第二发射器52的信号输出端向所述接收器31发射无线信号,所述第二温度传感器51位于所述撑杆本体121的延长线上,所述第二温度传感器51自带传感器电源;所述第一发射器22、第二发射器52与所述接收器31预先实现通信;
所述加热电源线14连接有加热电源,该加热电源与所述发热组件13之间的所述加热电源线14上设有通断开关16,该通断开关16接收并执行所述控制器33向其发出的开关信号。
测试时,加热电源可对导热壳体11进行恒温式加热,具体的,第二温度传感器51用于实时测量导热壳体11的温度,以通过控制器33实时对发热组件13加热,使导热壳体11温度保持稳定。第一温度传感器21测量其所处位置不同时刻的温度,并将测试结果反馈给控制器33,并最终按设定的时间间隔显示在显示屏32上,对显示结果进行记录即可获得温度数据。
加料时,先将挡料板a1插入到位,使出料口封闭,再将遮蔽板a5打开,向箱体a内投加待测材料,最后使遮蔽板a5封闭投料口,即可开始测定;测量完成后,缓慢抽拉挡料板a1,待测材料落入回料斗a3,实现待测材料的回收。
试验例:
设定导热壳体11的发热温度为65℃,设定发热源1与第一感温模块2之间的间距为10cm,发热源1与第一感温模块2的间距以二者之间的最近距离计,所述箱体a为方形箱体,其内腔尺寸(长*宽*高)为60cm*60cm*60cm,所述箱体a的壁厚4mm,所述箱体a材质为不锈钢。采用以上方法分别测绘某河沙样品(35-40目)和铝粉样品(≥100目)的温度-时间曲线,并拟合斜率。其中测绘河沙的温度-时间曲线时,时间间隔为2min,测绘铝粉的温度-时间曲线时,时间间隔为30s;测得的温度-时间数据分别如表1和表2所示,其对应的温度-时间曲线分别如图1、2所示。
表1、测得河沙和铝粉的温度-时间数据表
根据表1绘制的温度-时间曲线分别如图1和图2所示,从图1和图2可以看出,随着时间推移,温度呈增长趋势,在达到一定时间后,温度增长趋势放缓并趋于平稳。这是由于第一感温模块2处的材料加热-散热基本达到平衡,温度变化很小。采用线性回归拟合得到的图1河沙的温度-时间曲线的斜率为0.24;采用线性回归拟合得到的图2铝粉的温度-时间曲线的斜率为3.11。因而铝粉的热传导性能显著优于河沙的热传导性能。
除了采用以上方法,加热电源还可以对导热壳体11进行恒压式加热;具体的,对同一个电热丝133,其电阻值恒定,加热电源向其提供恒定电压,从而保证电热丝133的发热量恒定,并通过热辐射的方式对导热壳体11进行加热,此种加热方法可不关注导热壳体11的温度变化,仅需在开始测量和结束测量时控制通断开关15开、通即可。
在对各类材料的导热性能/热传导能力进行测量时,还可以设置多个第一感温模块2,并使多个第一感温模块2沿第二温度传感器51所在的直径方向分布,从而在与第二温度传感器51距离不同的位置设置第一温度传感器21,测量并绘制得到同一时刻下多个所述第一温度传感器21和所述第二温度传感器51测得的温度差随距离的变化曲线,在所述感温悬臂25上沿其长度还设有刻度标记。
最后需要说明的是,上述描述仅仅为本发明的优选实施例,本领域的普通技术人员在本发明的启示下,在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下,可以做出多种类似的表示,这样的变换均落入本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种固体介质热传导性能测量方法,其特征在于按以下步骤进行:
步骤一、准备箱体(a),在所述箱体(a)的顶部开设投料口,并在所述箱体(a)内间隔设置发热源(1)和第一感温模块(2),将所述发热源(1)和第一感温模块(2)分别固定安装在所述箱体(a)的内侧壁;
步骤二、在室温条件下,将所述发热源(1)加热至目标温度并保持,在预定时间内将待测材料从所述投料口投入所述箱体(a)内,使待测材料充满箱体(a);
步骤三、以开始投加待测材料时为初始时刻,连续获取并记录所述第一感温模块(2)测得的温度数据,直到所述第一感温模块(2)测得的温度稳定,绘制温度-时间曲线;
所述发热源(1)包括球状的导热壳体(11),该导热壳体(11)内设有空心腔体(1a),在所述导热壳体(11)的壁上贯穿有支撑孔(11a),在该支撑孔(11a)内穿设有撑杆(12),该撑杆(12)的外端伸出所述导热壳体(11),该撑杆(12)的内端伸入所述空心腔体(1a)并连接有发热组件(13),所述发热组件(13)与所述导热壳体(11)的内壁之间设有间隙;
所述导热壳体(11)包括两个半球壳体(111),两个所述半球壳体(111)相互扣合;
在两个所述半球壳体(111)的环形端面上分别一体成型有对扣环(112),其中一个所述对扣环(112)位于对应的所述环形端面的内圈边缘,从而形成内扣环;另一个所述对扣环(112)位于对应的所述环形端面的外圈边缘,从而形成外扣环;
所述内扣环的外壁与所述外扣环的内壁抵紧,在所述外扣环的内壁环向设有一圈扣接限位环(114),在所述内扣环的外壁对应环向设有一圈扣接限位槽,所述扣接限位环(114)落在所述扣接限位槽内;
所述对扣环(112)的外侧端面与另一个所述半球壳体(111)的所述环形端面抵紧,所述对扣环(112)的外侧端面和与其抵紧的所述环形端面上同时设有环状的密封环槽,在该密封环槽内设有密封环(113);
在两个所述半球壳体(111)的边缘处分别设有扣合缺口,二者的所述扣合缺口对应设置形成所述支撑孔(11a);
所述撑杆(12)包括撑杆本体(121),该撑杆本体(121)沿所述导热壳体(11)的直径方向穿设在所述支撑孔(11a)内,在该撑杆本体(121)的中部固定有限位环(122),该限位环(122)位于所述导热壳体(11)内,该限位环(122)上设有与所述导热壳体(11)内壁相适应的球形抵靠面,在所述限位环(122)外侧的所述撑杆本体(121)上套设有内侧密封垫圈(123),所述球形抵靠面将所述内侧密封垫圈(123)压紧在所述导热壳体(11)的内壁;
在所述撑杆本体(121)上螺纹套设有锁紧螺母(124),该锁紧螺母(124)位于所述导热壳体(11)外,该锁紧螺母(124)与所述导热壳体(11)之间的所述撑杆本体(121)上套设有外侧密封垫圈(125),所述锁紧螺母(124)将所述外侧密封垫圈(125)压紧在所述导热壳体(11)的外壁。
2.根据权利要求1所述的固体介质热传导性能测量方法,其特征在于:所述步骤一完成后,先将待测材料和所述箱体(a)置于室温条件下保存至少24小时,再进行所述步骤二。
3.根据权利要求1所述的固体介质热传导性能测量方法,其特征在于:所述步骤三中,每间隔相同时间,获取所述第一感温模块(2)测得的温度数据。
4.根据权利要求1、2或3所述的固体介质热传导性能测量方法,其特征在于还包括步骤四:通过线性回归拟合温度-时间曲线的斜率,以对待测材料的热传导性能进行量化。
5.根据权利要求1、2或3所述的固体介质热传导性能测量方法,其特征在于还包括步骤五:清理所述箱体(a),重复步骤二、步骤三和步骤四,量化比较不同待测材料的热传导性能。
6.根据权利要求5所述的固体介质热传导性能测量方法,其特征在于:所述发热组件(13)包括绕线支架(131),该绕线支架(131)与所述撑杆本体(121)内端连接,该绕线支架(131)上设有绕线座(132),该绕线座(132)上绕设有电热丝(133),电热丝(133)的两端分别连接有加热电源线(14),所述加热电源线(14)穿出所述导热壳体(11);
所述绕线支架(131)包括支杆(131a),该支杆(131a)与所述撑杆本体(121)垂直,该支杆(131a)的中部与所述撑杆本体(121)的内端固定连接,在所述支杆(131a)的两端分别固定有弹性夹片(131b),所述支杆(131a)两端的弹性夹片(131b)之间设有所述绕线座(132),该绕线座(132)呈圆柱状,该绕线座(132)的两端分别与所述弹性夹片(131b)抵紧,在所述绕线座(132)的外壁设有螺纹状的绕线槽,在该绕线槽内绕设有所述电热丝(133);
所述绕线座(132)的两端端面上分别设有限位凹陷,在所述弹性夹片(131b)上对应所述限位凹陷分别设有限位卡头(131c),所述限位卡头(131c)落在对应的所述限位凹陷内;
在所述支杆(131a)上设有两个电源线限位孔,两个所述电源线限位孔分别靠近所述支杆(131a)两端,所述电源线限位孔呈圆台状,所述电源线限位孔的大径端朝向所述绕线座(132),在所述电源线限位孔内分别嵌设有固定套(131e),该固定套(131e)与所述电源线限位孔相匹配,所述固定套(131e)内穿设有所述加热电源线(14),所述固定套(131e)的内壁和所述加热电源线(14)之间粘接固定;
在所述撑杆本体(121)内沿其轴向设有电源线过孔,该电源线过孔的外端从所述撑杆本体(121)的外端面穿出,该电源线过孔的内端延伸至所述限位环(122)处,在所述限位环(122)上开设有斜向连通孔,该斜向连通孔的一端与所述电源线过孔接通,该斜向连通孔的另一端伸出所述限位环(122),所述加热电源线(14)依次穿过所述斜向连通孔和电源线过孔,从而穿出所述导热壳体(11)。
7.根据权利要求6所述的固体介质热传导性能测量方法,其特征在于:在所述箱体(a)的内侧壁上设有热源安装孔,所述撑杆本体(121)水平设置,所述撑杆本体(121)的外端插设在该热源安装孔内,所述撑杆本体(121)的外壁和所述热源安装孔的孔壁之间垫设有密封筒(15),该密封筒(15)的内壁与所述撑杆本体(121)的外壁之间粘贴密封,所述密封筒(15)的外壁与所述热源安装孔的孔壁密封,所述加热电源线(14)通过所述热源安装孔伸出所述箱体(a);
在所述箱体(a)与所述热源安装孔正对的侧壁上设有感温悬臂(25),该感温悬臂(25)水平设置,该感温悬臂(25)与所述撑杆本体(121)位于同一直线上,该感温悬臂(25)的外端与所述箱体(a)的内侧壁固定连接,该感温悬臂(25)的内端设有所述第一感温模块(2)。
8.根据权利要求7所述的固体介质热传导性能测量方法,其特征在于:在所述箱体(a)外设有控制显示模块(3),该控制显示模块(3)同时与所述发热源(1)、第一感温模块(2)连接;
所述第一感温模块(2)包括第一温度传感器(21)和第一发射器(22),所述第一温度传感器(21)的信号输出端与所述第一发射器(22)的信号输入端电连接;
所述控制显示模块(3)包括控制器(33),在该控制器(33)的信号接收端上连接有接收器(31),在所述控制器(33)的显示控制端上连接有显示屏(32);
所述第一发射器(22)的信号输出端与所述接收器(31)的信号输入端无线连接,所述接收器(31)的输出端连接所述控制器(33);
在所述导热壳体(11)的外壁设有第二感温模块(5),该第二感温模块(5)包括第二温度传感器(51)和第二发射器(52),所述第二温度传感器(51)贴在所述导热壳体(11)的外壁,所述第二温度传感器(51)的信号输出端与所述第二发射器(52)的信号输入端连接,所述第二发射器(52)的信号输出端向所述接收器(31)发射无线信号;
在所述加热电源线(14)上设有通断开关(16),该通断开关(16)接收并执行所述控制器(33)向其发出的开关信号。
9.根据权利要求8所述的固体介质热传导性能测量方法,其特征在于:在所述箱体(a)的底部开设出料口,在所述箱体(a)的下方设有回料斗(a3),在所述投料口上覆盖有遮蔽板(a5),在所述出料口上覆盖有挡料板(a1);
在所述箱体(a)的侧壁上对应所述挡料板(a1)设有挡料板插口,在所述箱体(a)的内壁对应所述挡料板(a1)设有挡料板插槽,所述挡料板(a1)从所述挡料板插口插入所述挡料板插槽内;
在所述箱体(a)的侧壁上对应所述遮蔽板(a5)设有遮蔽板插口,在所述箱体(a)的内壁对应所述遮蔽板(a5)设有遮蔽板插槽,所述遮蔽板(a5)从所述遮蔽板插口插入所述遮蔽板插槽内;
所述回料斗(a3)的大口端边缘与所述箱体(a)连接,所述出料口位于所述回料斗(a3)的大口端上方,所述回料斗(a3)的小口端朝下设置;
所述箱体(a)设于箱体支架(a4)上,所述箱体支架(a4)包括支撑圈,该支撑圈上设有至少三个支腿,所述支腿的上端与支撑圈固定连接,所述箱体(a)位于所述支撑圈内,在所述箱体(a)的外壁固定有至少三个承接块(a2),所述承接块(a2)落在所述支撑圈上。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910904808.5A CN110609057B (zh) | 2019-09-24 | 2019-09-24 | 固体介质热传导性能测量方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910904808.5A CN110609057B (zh) | 2019-09-24 | 2019-09-24 | 固体介质热传导性能测量方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN110609057A CN110609057A (zh) | 2019-12-24 |
CN110609057B true CN110609057B (zh) | 2022-03-01 |
Family
ID=68892071
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201910904808.5A Active CN110609057B (zh) | 2019-09-24 | 2019-09-24 | 固体介质热传导性能测量方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN110609057B (zh) |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5257532A (en) * | 1992-06-29 | 1993-11-02 | Rutgers, The State University Of New Jersey | Method and apparatus for measuring moisture content as a function of thermal response |
CN101251502A (zh) * | 2008-04-09 | 2008-08-27 | 东华大学 | 纺织品导热、热扩散系数和体积热容的测量装置和方法 |
CN101556256A (zh) * | 2009-05-11 | 2009-10-14 | 天津科技大学 | 双平板式隔热材料导热系数测定仪 |
CN101706463A (zh) * | 2009-11-25 | 2010-05-12 | 东华大学 | 一种多相多孔材料热传导性能的非稳态测量装置及方法 |
CN103278528A (zh) * | 2013-05-20 | 2013-09-04 | 北京化工大学 | 一种测量粉体导热系数的装置及方法 |
CN104535609A (zh) * | 2014-12-26 | 2015-04-22 | 怡维怡橡胶研究院有限公司 | 一种导热系数测定装置 |
CN206164866U (zh) * | 2016-10-12 | 2017-05-10 | 英光股份有限公司 | 加热灯泡 |
CN107764855A (zh) * | 2016-08-17 | 2018-03-06 | 比亚迪股份有限公司 | 一种导热系数测量方法及装置 |
CN109738485A (zh) * | 2019-03-19 | 2019-05-10 | 常州检验检测标准认证研究院 | 一种固体材料导热系数的测量装置及其方法 |
-
2019
- 2019-09-24 CN CN201910904808.5A patent/CN110609057B/zh active Active
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5257532A (en) * | 1992-06-29 | 1993-11-02 | Rutgers, The State University Of New Jersey | Method and apparatus for measuring moisture content as a function of thermal response |
CN101251502A (zh) * | 2008-04-09 | 2008-08-27 | 东华大学 | 纺织品导热、热扩散系数和体积热容的测量装置和方法 |
CN101556256A (zh) * | 2009-05-11 | 2009-10-14 | 天津科技大学 | 双平板式隔热材料导热系数测定仪 |
CN101706463A (zh) * | 2009-11-25 | 2010-05-12 | 东华大学 | 一种多相多孔材料热传导性能的非稳态测量装置及方法 |
CN103278528A (zh) * | 2013-05-20 | 2013-09-04 | 北京化工大学 | 一种测量粉体导热系数的装置及方法 |
CN104535609A (zh) * | 2014-12-26 | 2015-04-22 | 怡维怡橡胶研究院有限公司 | 一种导热系数测定装置 |
CN107764855A (zh) * | 2016-08-17 | 2018-03-06 | 比亚迪股份有限公司 | 一种导热系数测量方法及装置 |
CN206164866U (zh) * | 2016-10-12 | 2017-05-10 | 英光股份有限公司 | 加热灯泡 |
CN109738485A (zh) * | 2019-03-19 | 2019-05-10 | 常州检验检测标准认证研究院 | 一种固体材料导热系数的测量装置及其方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN110609057A (zh) | 2019-12-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103323488B (zh) | 一种强化沸腾传热测试装置及测试方法 | |
CN104034651B (zh) | 核电站用包壳材料在高温蒸汽中腐蚀性能评价的专用实验装置 | |
CN204694378U (zh) | 一种热敏电阻的阻温特性检测仪 | |
CN110763720B (zh) | 固体介质热传导性能测量装置 | |
CN109270116B (zh) | 量测非饱和土基质吸力与热导率的联合测试的方法 | |
CN110609057B (zh) | 固体介质热传导性能测量方法 | |
CN101750172A (zh) | 温度传感器温度特性的检测装置及检测方法 | |
CN108020259A (zh) | 一种同时测量温度和压力的装置 | |
CN202853845U (zh) | 压力传感器温度特性的测试装置 | |
CN102865969B (zh) | 压力传感器温度特性的测试装置 | |
CN204439591U (zh) | 电化学性能测试用三电极体系的一种工作电极 | |
CN110702730B (zh) | 流体传热能力量化测定方法 | |
CN110618164B (zh) | 流体传热能力量化测定装置 | |
CN105717362B (zh) | 电阻率测量装置及方法 | |
CN206919920U (zh) | 一种同时测量温度和压力的装置 | |
CN210625798U (zh) | 探头可拆卸的射频导纳料位计 | |
CN111122647A (zh) | 一种锂离子电池极片导热性能的测试方法 | |
CN110740526B (zh) | 用于材料热传导性能表征的发热装置 | |
CN217717445U (zh) | 双极板微区电化学测试装置 | |
CN214334755U (zh) | 一款基于触摸屏的导热系数测定仪 | |
CN205422936U (zh) | 一种气缸活塞多方位温度检测装置 | |
CN210199006U (zh) | 一种自动加热式食品接触材料迁移试验装置 | |
CN210198791U (zh) | 一种化工合成过程中的取样装置 | |
CN110554125A (zh) | 一种热导检测器和柱室及其安装工艺 | |
CN106940342A (zh) | 一种磁轭式磁粉探伤机综合校验标准装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |