平面热源热物性瞬态测量仪.doc

SHT-20热物性瞬态自动测量仪热物性瞬态自动测量仪，是相对于稳态测量而言的，是热物性测量仪器的升级换代产品。它能同时测量介质的热扩散系数，热导率和比热等。相对于稳态和准稳态测量，热物性瞬态自动测量法具有精度高、速度快、省力、省时的优点。热物性瞬态自动测量仪，可广泛用于能源、冶炼、建筑、热力工程和新材料研制等行业，作为科学研究，物性检测、生产过程控制与产品质量检验等领域；也可以用于理工科学生的物理实验、建筑物理实验，材料物理实验中，作为热物性测量的主导仪器。该仪器将A/D转换技术、数值计算技术、计算机技术和瞬态测量技术等高新技术，运用于材料的热物性测量中，实现了热物性测量的自动化。仪器的结构合理，运行稳定，质量可靠，准确度高，运行成本不到稳态测量的十分之一，热测量时间一般不超过200秒。SHT-20热物性瞬态自动测量仪，主要用于固体板材材料热物性的测量，用平面热源加热，同时测量在室温附近固体板材的热扩散系数、热导率、比热等热物性指标。仪器实物如下图。1、 SHT-20热物性瞬态测量的基本理论材料热物理性质可以用稳态法和瞬态法进行测量。目前，国内主要使用稳态法测量材料的热导率。也有用激光热导仪瞬态测量热导率，用热栅法瞬态测量热扩散系数和用热波法瞬态测量热导率等的研究。但至今都没有成熟的仪器供应市场。SHT-20热物性瞬态自动测量仪，本、采用平面热源加热，同时瞬态测量材料的热扩散系数、热导率、比热及密度等热物理性质。所谓瞬态测量，是指在加热温度变化的过程中，实现对材料热物理性质的测量。瞬态测量不要求恒温环境，测量迅速准确，省力低耗，是当今材料热物性测量发展的趋势和主流方向。根据模型的不同，瞬态法测量又分为平面热源法、圆柱面热源法、热波法和热栅法等多种方法。而平面热源法也有脉冲法、恒流法之分。平面热源法，是指加热热源为一理想平面的片状物，用于对无限大均匀材料进行加热测量的方法。对平面热源的基本要求：一是厚度可以略而不计；二是在有效加热面积范围内，单位面积发出的热量不随时间变化，即热源的热流强度保持均匀、恒定；三是加热片有效加热面积与试件的横截面积相等。用平面热源法加热测量时，只要加热片足够大，就可以认为热流只在垂直于热源平面的方向上传导。二、仪器结构图仪器的结构如下图，以和试件面积相同，厚度可忽略的加热片作为热源，对紧密结合的试件进行加热。同时热敏元件在试件中轴线上的不同的位置收集温度信号，并由温度模块转化为电信号，传输给计算机。软件自动绘出温升-时间曲线，纪录、处理数据，给出测量参数。三、技术参数及仪器规格：1.技术参数温度范围：室温100导热系数测量范围：0.031000W/(mK)热扩散系数测量范围：0.011000mm2/s热导率不确定度：1%热扩散系数不确定度：2%重复测量精度：2.0%整机不确定度：2.5% 热测量时间：200s 有效发热面积：200 样品形态：长方体（长宽均为200mm，高度为x） 测试件尺寸 样品尺寸：x200 200 如果样品热导率的估计值小于2 W/(mK)，则8x20，且D3x，d2x，尤其当待测材料为不均匀的泡沫、颗粒压制材料等，x的值至少在10mm以上。 如果样品热导率的估计值大于2 W/(mK)，则1x8，且D8x，d6x，当待测材料为均匀度很好的金属、合金及碳材料时，x的取值范围为1-2mm。2直流电源 输入：电功率：100W交流： 220V频率： 50Hz 输出：直流电流 在0.01-1.000A之间精密可调3运行环境温度：室温湿度：85%四、系统配置1 基本配置1、SHT-20测量装置 一套2、主控计算机 一套3、系统软件（出厂前进行安装调试）2 自备配置1、松散材料测量箱 一台2、试件干燥箱 一台3、试件加工器械 一台4、物理天秤（量程：500g分辨力：0.02g） 一台5、钢板尺 一把6、游标卡尺（125mm 0.02mm） 一把7、打印机 一台3易损备件SHT-20型热物性自动测量仪的易损备件，有如下两项专用设备：1、专用温差电偶2、加热片五、软件1仪器软件为自主研发产品。2操作简单，界面友好，可自动根据采集卡提供的数据实时绘出温度曲线图，以控制加温的范围。3数据处理阶段自动进行结果的修正，保证了数据的高精度。4和通用型软件的兼容性好，数据结果报告可保存为电子稿，也可直接打印。六、注意事项1测量保温绝热材料时请选用0.5A以下的电流，尤其是对于聚酯泡沫这类受热易变形的材料，切忌用较大的电流值加热，以免损坏试件。2测量待测试件的热导率估计值在2 W/(mK)以下的，请用脉冲法测量，以免损坏试件和仪器。3使用同一台仪器测量时，两次测量的时间间隔必须在1小时以上，以便于仪器冷却，避免影响下次测量的可靠性。七、测量示例将脉冲法用于测量聚氨脂硬泡沫塑料板材时，得到的温度-时间曲线如图所示。图中：曲线1为热面的T（0,t）t曲线，曲线2为冷面的T(x,t)t曲线，曲线3为环境温度，在短暂的测量过程中，环境温度通常保持不变。图为Tt曲线图将图中，聚氨脂板材的曲线的部分测量值，节录如下表。表中，也给出了热扩散系数和热导率的计算值及A类不确定度的估计。计算用到的测量数据有：, ， 表 测量数据节录及处理结果项目 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 191 194 197 200 203 206 209 212 215 218 29.63 29.25 28.63 28.38 27.75 27.50 27.25 26.75 26.50 26.00 1.850 1.846 1.855 1.842 1.854 1.843 1.834 1.842 1.835 1.845 2.097 2.105 2.105 2.101 2.105 2.101 2.113 2.109 2.109 2.1054.45 4.45 4.46 4.44 4.45 4.44 4.45 4.44 4.44 4.450.00 0.00 0.01 0.01