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導熱系數儀計算公式
  • 发布日期:2018-08-15      浏览次数:2453
    •    導熱系數儀計算公式
        在節能意識逐步提高的今天,導熱系數測試儀,已經在廣大檢測領域得到廣泛的應用,但對于它的校准方法現今還沒有一個可靠穩妥的方法。
        1.導熱系數儀原理和特点
        導熱系數儀是一种基于傅立叶导热定律而进行材料导热系数测量的仪器,在导热过程中,单位时间内通过给定截面的热量,与该截面的面积和垂直于该截面方向的温度梯度成正比,在一维稳态导热时。
        公式成立有3個前提條件:(1)傳熱是一維傳熱,側面沒有熱傳遞或熱損失;(2)被測材料具有各向同性或垂直導熱截面上有相同的熱物性;(3)溫差是被測材料兩個傳熱面上溫度的差值。但是,在實際中測量由于儀器設備和測量手段的約束,往往無法理想的滿足這三個條件,只能使之産生的影響小化。例如使被測材料材質盡量均勻,在側面增加絕熱板,減小側面熱損失,在盡量靠近熱板表面處埋設溫度傳感器,減小接觸熱阻等。
        所以,实际应用中的導熱系數儀通常由计量加热单元、冷板单元、防护单元、控制系统、测量系统、压紧系统和制冷机构组成。
        2.校准方法
        通过以上原理可以得知,稳态法测量导热系数的困难主要在于相关参量的准确获得。由于导热系数是标志一个过程(传热)的性质的热物性参数.因此不可能通过直接静态对比而得出。所以,可以将同样尺寸规格的标准样品(导热系数已知)放在導熱系數儀中,在某一外部条件下,经历一个传热过程,另外再通过测量冷热板的表面温度,就可根据测量结果的比较而得到被测導熱系數儀的测量准确度。
        2.1校准條件
        校准導熱系數儀用的主要标准器有导热系数标准参比板和精密表面温度计。其中导热系数标准参比板由国家建材研究院研制,这是一种通过多台精密導熱系數儀比对定值的已经通过国家审核认可的标准样品,使用温度范围在(270~373)K之内,具有很高的可靠性和稳定性,测量不确定度2.5%(95%置信概率时)。
        2.2基本示值誤差的校准方法
        测试前先将导热系数参比板在105℃±5℃的烘箱中烘干48小时,再在湿度低于30%RH的干燥柜中冷却至室温,再用游标卡尺测量参比板的厚度。将導熱系數儀接入稳压电源,在测量过程中电源电压的波动应在±10%以内。
        将導熱系數儀的电源开启,如果是自动控制类型的導熱系數儀同时也将控制软件开启。充分预热后将导热系数标准参比板放入導熱系數儀测试腔中,再将精密表面温度计分别放入加热板和参比板之间以及参比板和冷板之间,感温头应贴附在参比板表面上,放置位置位于参比板的中心。自动压紧装置的启动压紧装置,手动压紧的上紧装置将参比板压紧,压紧程度以使参比板和冷热板紧密接触为宜。
        设置好测试时的热板温度、冷板温度和试样厚度,启动導熱系數儀进行测试,当温度和传热达到稳定平衡时,测量此时的表面温度计读数,读取热板和冷板的4个表面温度t1、t2、t3和t4(单位℃)。之后每间隔10min读一次数,共读取十次数据,分别计算其平均值,求出参比板平均温度T。
        2.3基本示值誤差計算
        導熱系數儀校准的测量不确定度实际由两部分组成:导热系数参比板计算的不确定度和温度测量的不确定度。通过温度基本示值误差和导热系数基本示值误差的校准,我们可以得到该導熱系數儀的综合测量准确度,提高導熱系數儀对材料热物性测量的可靠性和准确度。通过对導熱系數儀的计量表面温度的测量,对于導熱系數儀我们可以更加方便、准确的测量其导热系数基本误差,达到校准的目的。
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