CN211577034U

CN211577034U - 一种接触热阻测量的实验装置

Info

Publication number: CN211577034U
Application number: CN202020145254.3U
Authority: CN
Inventors: 孙志利; 原梦雪; 徐嘉沛; 马成城
Original assignee: Tianjin University of Commerce
Current assignee: Tianjin University of Commerce
Priority date: 2020-01-22
Filing date: 2020-01-22
Publication date: 2020-09-25
Anticipated expiration: 2030-01-22

Abstract

本实用新型公开了一种接触热阻测量的实验装置，旨在提供一种用于快速测量接触热阻的实验装置。包括真空罩及位于真空罩内的测量装置。测量装置包括支架、测试单元及数据采集单元；测试单元包括上工装、下工装、冷却水箱及加热棒，上工装与上板固定连接，下工装固定安装于冷却水箱的密封上盖上，加热棒固定安装于上工装内部，上工装上通过加热棒进行加热作为热端，冷却水箱内的冷冻水通过循环为下工装提供冷量作为冷端；数据采集单元包括压力传感器、热像仪及多个温度传感器。在实验过程中，通过改变测试过程中的温度和压力，利用傅里叶定律，得到接触热阻，结构简单，使用方便，实验稳定性高。

Description

一种接触热阻测量的实验装置

技术领域

本实用新型涉及实验设备技术领域，更具体的说，是涉及一种接触热阻测量的实验装置。

背景技术

不同产品或同一产品的不同部分相互接触时就会产生接触热阻，接触热阻是研究固体间接触传热必须解决的关键问题之一。目前接触热阻的测量方法一般为稳态法。所谓稳态法就是通过测量两接触样件轴向上的温度值，由傅里叶定律外推至两接触面上的温差，由热流量计或者由样件材料的热导率和温度梯度计算得到热流量，温差与热流量比值即为总的热阻。

在目前为止的研究中，影响接触热阻额的因素有以下三点

1互相接触的物体表面的粗糙度：粗糙度越高，接触热阻越大；

2互相接触物体表面的硬度：在其他条件相同的情况下，两个都比较坚硬的表面之间接触面积较小，因此接触热阻较大；

3互相接触的物体表面之间的压力：加大压力会使两个物体直接接触面积加大，中间空隙变小，接触热阻小。

除此之外，有时还可以在接触表面之间加一层热导率大、硬度小的纯铜箔或银箔，或者涂上一层导热油，在一定压力下把气体挤走，减小接触热阻。

目前为止，还没有出现一种能够普遍使用的接触热阻计算数学模型，主要的研究方式还是实验研究。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种用于快速测量接触热阻的实验装置。

为实现本实用新型的目的所采用的技术方案是：

一种接触热阻测量的实验装置，包括真空罩及位于所述真空罩内的测量装置，所述测量装置包括支架、测试单元及数据采集单元；所述支架由上板、下板及连接所述上板与下板的多支双头螺栓组成，所述多支双头螺栓利用螺纹进行加载和整个装置的水平调节；所述测试单元包括上工装、下工装、冷却水箱及加热棒，所述上工装与所述上板固定连接，所述下工装固定安装于所述冷却水箱的密封上盖上，所述加热棒固定安装于所述上工装内部，所述上工装上通过加热棒进行加热作为热端，所述冷却水箱内的冷冻水通过循环为所述下工装提供冷量作为冷端；所述支架、上工装、下工装同轴设置；所述上工装与下工装之间形成试件测试区；所述数据采集单元包括压力传感器、热像仪及多个温度传感器，所述压力传感器安装于所述冷却水箱与所述下板之间，所述上工装及下工装内沿轴向分别对称设置有多个所述温度传感器，所述温度传感器的探头保持在所述上工装及下工装的中心轴上且以试件接触面为中心面；所述热像仪安装于与所述试件测试区相对应的位置；所述真空罩上密封设置有数据接头、进出水口和抽气口；所述温度传感器热像仪及压力传感器的数据输出端穿过所述数据接头与位于所述真空罩外部的数据接收装置连接。

所述真空罩、冷却水箱、上工装及下工装为不锈钢材料。

所述真空罩内层设置有绝热套。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型的接触热阻测量的实验装置能够快速测量样件之间的接触热阻，结构简单，使用方便，实验稳定性高。

附图说明

图1所示为本实用新型接触热阻测量的实验装置的立体图；

图2所示为本实用新型接触热阻测量的实验装置的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。

本实用新型的用于接触热阻测量的实验装置的示意图如图1和图2所示，包括真空罩8及位于所述真空罩8内的测量装置。所述测量装置包括支架、测试单元及数据采集单元。所述支架由上板4、下板5及连接所述上板4与下板5的多支双头螺栓6组成，所述多支双头螺栓6利用螺纹进行加载并可以进行整个装置的水平调节。所述测试单元包括上工装3、下工装2、冷却水箱1及加热棒9，所述上工装3与所述上板4固定连接，所述下工装2固定安装于所述冷却水箱1的密封上盖10上，所述加热棒9固定安装于所述上工装3内部，所述上工装3通过加热棒9进行加热作为热端，所述冷却水箱1内的冷冻水通过循环为所述下工装2提供冷量作为冷端。所述支架、上工装3、下工装2同轴设置。所述上工装3与下工装2之间形成试件测试区14。所述数据采集单元包括压力传感器7、热像仪及多个温度传感器16，所述压力传感器7安装于所述冷却水箱1与所述下板5之间。所述上工装3及下工装2内沿轴向分别对称设置有多个所述温度传感器16，所述温度传感器16的探头保持在所述上工装3及下工装2的中心轴上且以试件接触面为中心面，测量各位置温度，计算温度梯度。所述热像仪安装于与所述试件测试区14相对应的位置。所述真空罩8上密封设置有数据接头15、进出水口13和抽气口12。冷却水箱1通过进出水口13保持冷却水箱内水与外界冷冻水源循环流动，提供稳定的冷端温度。所述温度传感器16、热像仪及压力传感器7的数据输出端穿过所述数据接头15与位于所述真空罩8外部的数据接收装置连接，数据采集单元传来的数据送到电脑上，实现数据采集，并完成数据解析及分析，并上报数据。

本实施例中的所述真空罩8、冷却水箱1、上工装3及下工装2为不锈钢材料。

为了减小热损失，所述真空罩8内层设置有绝热套。

本实用新型的接触热阻测量的实验装置方法如下：

1、采用真空泵对真空罩8内抽气，制造真空环境，减少空气对接触热阻测量的影响；

2、将加工好的将样件1与样件2接触安装好，利用加热棒9加热给定稳定的热源，等待5分钟热源稳定后，用热像仪拍照样件，对垂直温度进行记录，并采用3D打印机进行图像分析；

3、分别对单独的样件1与样件2进行测量，记录轴向温度，通过数据采集单元采集数据并在电脑上进行数据分析；

4、加热功率保持不变，改变加载压力，计算热阻值；

5、加载压力保持不变，改变加热功率测量热阻值；

6、根据傅里叶定律，计算总热阻。

综合以上，得出结论。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种接触热阻测量的实验装置，其特征在于，包括真空罩及位于所述真空罩内的测量装置，所述测量装置包括支架、测试单元及数据采集单元；所述支架由上板、下板及连接所述上板与下板的多支双头螺栓组成，所述多支双头螺栓利用螺纹进行加载和整个装置的水平调节；所述测试单元包括上工装、下工装、冷却水箱及加热棒，所述上工装与所述上板固定连接，所述下工装固定安装于所述冷却水箱的密封上盖上，所述加热棒固定安装于所述上工装内部，所述上工装上通过加热棒进行加热作为热端，所述冷却水箱内的冷冻水通过循环为所述下工装提供冷量作为冷端；所述支架、上工装、下工装同轴设置；所述上工装与下工装之间形成试件测试区；所述数据采集单元包括压力传感器、热像仪及多个温度传感器，所述压力传感器安装于所述冷却水箱与所述下板之间，所述上工装及下工装内沿轴向分别对称设置有多个所述温度传感器，所述温度传感器的探头保持在所述上工装及下工装的中心轴上且以试件接触面为中心面；所述热像仪安装于与所述试件测试区相对应的位置；所述真空罩上密封设置有数据接头、进出水口和抽气口；所述温度传感器热像仪及压力传感器的数据输出端穿过所述数据接头与位于所述真空罩外部的数据接收装置连接。

2.根据权利要求1所述的接触热阻测量的实验装置，其特征在于，所述真空罩、冷却水箱、上工装及下工装为不锈钢材料。

3.根据权利要求1所述的接触热阻测量的实验装置，其特征在于，所述真空罩内层设置有绝热套。