CN209198366U - 一种准稳态固体导热系数测量实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出的是一种准稳态固体导热系数测量实验装置，其结构包括上绝热层，A试件，A热电偶，A加热器，B试件，B热电偶，C试件，B加热器，D试件，下绝热层，可调节稳压电源；其中A试件、B试件、C试件、D试件按自上而下的顺序层叠，A试件和B试件之间设有A加热器，C试件和D试件之间设有B加热器，A加热器和B加热器与可调节稳压电源连接；A热电偶和B热电偶设于B试件的上下两侧；A试件的上表面设有上绝热层，D试件的下表面设有下绝热层。优点：1）无需添加均热片即可发热均匀；2）减少实验过程中加热和冷却时间，提高实验效率；3）更加耐热、耐酸碱，不易老化，提高加热器使用寿命。

Description

一种准稳态固体导热系数测量实验装置

技术领域

本实用新型涉及的是一种准稳态法固体导热系数测量实验装置，属于热物性测试技术领域，涉及固体导热系数实验测量领域。

背景技术

目前使用的准稳态固体导热系数测量实验仪器，大部分都采用康铜箔片或铜镍片等作为加热器，由于发热不均，还需要添加均热金属片。康铜箔片或铜镍片因其厚度薄，塑性差，使用寿命较短，在拆装实验仪器时也易折断或形成弯曲，导致实验误差。在实验过程中如要进行再次实验，需要等候较长时间，才能将加热器冷却至室温，从而严重影响正常实验进度。

石墨烯是一种二维、柔性、透明材料，其结构稳定，电阻率低，可耐受极高的饱和电流，交、直流通用；其低电压变生高热量，3V电源即可加温至100℃以上；具有高饱和电流、高导热系数，单位面积功率高等特点。石墨烯材料具有厚度薄、可塑性强、发热快、传热快、发热均匀、电热转化率高达99%的特性，在地热地暖方面已得到很好的应用。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术所存在的上述缺陷，提出一种将石墨烯作为加热片的准稳态固体导热系数测量实验装置，使加热部分可以发热均匀，提高了验效率，增加仪器的使用寿命。

本实用新型的技术解决方案：一种准稳态固体导热系数测量实验装置，其结构包括上绝热层1，A试件2，A热电偶3，A加热器4，B试件5，B热电偶6，C试件7，B加热器8，D试件9，下绝热层10，可调节稳压电源11；其中A试件2、B试件5、C试件7、D试件9按自上而下的顺序层叠，A试件2和B试件5之间设有A加热器4，C试件7和D试件9之间设有B加热器8，A加热器4和B加热器8与可调节稳压电源11连接；A热电偶3和B热电偶6设于B试件5的上下两侧；A试件2的上表面设有上绝热层1，D试件9的下表面设有下绝热层10。

本实用新型的优点：

1）使用实验装置时无需添加均热片，就可以发热均匀；

2）利用石墨烯加热片的良好导热特性，减少实验过程中加热和冷却时间，提高实验效率；

3）采用硅胶膜使托盘更加耐热、耐酸碱，不易老化，提高加热器使用寿命。

附图说明

附图1是准稳态固体导热系数测量实验装置的结构示意图。

附图2是采用石墨烯加热片的加热器结构示意图。

图中1是上绝热层，2是A试件，3是A热电偶，4是A加热器，5是B试件，6是B热电偶，7是C试件，8是B加热器，9是D试件，10是下绝热层，11是可调节稳压电源，12是石墨烯膜，13是上硅胶膜，14是下硅胶膜，15是左侧导线，16是右侧导线，17是左侧金属夹片，18是右侧金属夹片。

具体实施方式

如图1所示，一种准稳态固体导热系数测量实验装置（尺寸约为：35cm×35cm×40cm），其结构包括上绝热层1，A试件2，A热电偶3，A加热器4，B试件5，B热电偶6，C试件7，B加热器8，D试件9，下绝热层10，可调节稳压电源11；其中A试件2、B试件5、C试件7、D试件9按自上而下的顺序层叠，A试件2和B试件5之间设有A加热器4，C试件7和D试件9之间设有B加热器8，A加热器4和B加热器8与可调节稳压电源11连接；A热电偶3和B热电偶6设于B试件5的上下两侧；A试件2的上表面设有上绝热层1，D试件9的下表面设有下绝热层10。（该装置中A试件、B试件、C试件、D试件的尺寸均为：长15cm×宽15cm×高2cm）

所述的A热电偶3的测温头一端设于B试件5的上部中心位置，B热电偶6的测温头一端设于B试件5和C试件7的接触面中心位置，A热电偶3和 B热电偶6的另一端连接外部测温装置，用于测量B试件5的两面温差，及B试件5和C试件7中心处的温度。

如图2所示，所述的A加热器4和B加热器8的结构相同，包括石墨烯膜12、上硅胶膜13、下硅胶膜14、左侧导线15、右侧导线16、左侧金属夹片17、右侧金属夹片18；其中石墨烯膜12的上表面设有上硅胶膜13，下表面设有下硅胶膜14，左端设有左侧金属夹片17，右端设有右侧金属夹片18；左侧金属夹片17通过左侧导线15连接可调节稳压电源11的正极，右侧金属夹片18通过右侧导线16连接可调节稳压电源11的负极（其中石墨烯膜12采用深圳维特欣达石墨烯发热膜，厚度为0.2mm；硅胶膜13、14采用型号为JRFT-PM150，厚度为0.3mm的导热硅胶膜）。

实际使用时，在安装好绝热层后，适当挤压，以保证各试件之间接触良好；放置好各个试件、加热器和热电偶，然后接好热电偶与电位差计和转换开关的导线，接好电源，接通测试装置的开关，将加热器的电压电流调至设定值即可测量。

所述的A加热器4和B加热器8均采用石墨烯膜12作为加热片，该加热片柔韧性好、厚度薄、加热速度与冷却速度快、发热均匀、电热转换效率高；A加热器4和B加热器8的绝缘薄膜均采用硅胶膜，具有不易老化，耐酸碱等特性，提高了使用寿命。

Claims (3)

1.一种准稳态固体导热系数测量实验装置，其结构包括上绝热层（1），A试件（2），A热电偶（3），A加热器（4），B试件（5），B热电偶（6），C试件（7），B加热器（8），D试件（9），下绝热层（10），可调节稳压电源（11）；其中A试件（2）、B试件（5）、C试件（7）、D试件（9）按自上而下的顺序层叠，A试件（2）和B试件（5）之间设有A加热器（4），C试件（7）和D试件（9）之间设有B加热器（8），A加热器（4）和B加热器（8）与可调节稳压电源（11）连接；A热电偶（3）和B热电偶（6）设于B试件（5）的上下两侧；A试件（2）的上表面设有上绝热层（1），D试件（9）的下表面设有下绝热层（10）。

2.根据权利要求1所述的一种准稳态固体导热系数测量实验装置，其特征是所述的A热电偶（3）的测温头一端设于B试件（5）的上部中心位置，B热电偶（6）的测温头一端设于B试件（5）和C试件（7）的接触面中心位置，A热电偶（3）和 B热电偶（6）的另一端连接外部测温装置。

3.根据权利要求1所述的一种准稳态固体导热系数测量实验装置，其特征是所述的A加热器（4）和B加热器（8）的结构相同，包括石墨烯膜（12）、上硅胶膜（13）、下硅胶膜（14）、左侧导线（15）、右侧导线（16）、左侧金属夹片（17）、右侧金属夹片（18）；其中石墨烯膜（12）的上表面设有上硅胶膜（13），下表面设有下硅胶膜（14），左端设有左侧金属夹片（17），右端设有右侧金属夹片（18）；左侧金属夹片（17）通过左侧导线（15）连接可调节稳压电源（11）的正极，右侧金属夹片（18）通过右侧导线（16）连接可调节稳压电源（11）的负极。