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导热系数仪计算公式
  • 发布日期:2018-08-15      浏览次数:2035
    •    导热系数仪计算公式
        在节能 意识逐步提高的今天,导热系数测试仪,已经在 广大检测领域得到广泛的应用,但对于 它的校准方法现今还没有一个可靠稳妥的方法。
        1.导热系 数仪原理和特点
        导热系 数仪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个前提条件:(1)传热是一维传热,侧面没 有热传递或热损失;(2)被测材 料具有各向同性或垂直导热截面上有相同的热物性;(3)温差是 被测材料两个传热面上温度的差值。但是,在实际 中测量由于仪器设备和测量手段的约束,往往无 法理想的满足这三个条件,只能使 之产生的影响小化。例如使 被测材料材质尽量均匀,在侧面增加绝热板,减小侧面热损失,在尽量 靠近热板表面处埋设温度传感器,减小接触热阻等。
        所以,实际应 用中的导热系数仪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)放在导热系数仪中,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导热系数仪的测量准确度。
        2.1校准条件
        校准导 热系数仪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 种通过多台精密导热系数仪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 值误差的校准方法
        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。将导热 系数仪接入稳压电源,在测量 过程中电源电压的波动应在±10%以内。
        将导热 系数仪的电源开启,如果是 自动控制类型的导热系数仪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导热系数仪测试腔中,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,启动导 热系数仪进行测试,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基本示值误差计算
        导热系 数仪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 以得到该导热系数仪的综合测量准确度,提高导 热系数仪对材料热物性测量的可靠性和准确度。通过对 导热系数仪的计量表面温度的测量,对于导 热系数仪我们可以更加方便、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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