專利名稱：一種硬質(zhì)碳氈有效熱導率的測試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于測試裝置的領(lǐng)域，特別涉及一種熱導率的測試裝置。
背景技術(shù)：
隨著化工、能源、采暖換熱工程、電子信息、電氣工程、航空航天領(lǐng)域?qū)Ω魺岵牧咸岢隽诵碌膽?yīng)用要求，促進了隔熱材料的研究與開發(fā)，推動了高溫隔熱材料的發(fā)展。目前我國的多種高溫爐仍大量采用傳統(tǒng)的氈類隔熱材料，而傳統(tǒng)的隔熱材料存在使用溫度低、污染大、高溫變脆、使用壽命短、熱場不穩(wěn)定等缺陷。新型隔熱材料已經(jīng)不局限于傳統(tǒng)的隔熱材料，而低密度C/C復合材料一硬質(zhì)碳氈作為一種新型的高溫材料，是目前所知的惰性氣氛下理想的高溫結(jié)構(gòu)材料。低密度C/C復合材料一硬質(zhì)碳氈是一種先進的三維熱結(jié)構(gòu)材料，具有導熱系數(shù)小，熱容量低，密度小，線膨脹系數(shù)小，耐高溫，耐熱沖擊性強，耐化學腐蝕性強等優(yōu)異的性能。而有效熱導率是衡量隔熱材料的隔熱性能的一個主要參數(shù)，因此準確地測量低密度C/C復合材料一硬質(zhì)碳氈的有效熱導率，評價其隔熱性能具有十分重要的意義。目前國內(nèi)外測量高溫隔熱材料的有效熱導率的方法有:穩(wěn)態(tài)法和非穩(wěn)態(tài)法。穩(wěn)態(tài)法包括平板法和熱流法，它的不足是:
1.平板法測試高溫隔熱材料熱導率時，通過待測樣品的總熱流向邊界散失，存在傳熱的二維效應(yīng)，無法準確測量出漏熱損失所帶來的誤差，從而導致很難準確測量通過待測樣品的熱流。2.熱線法測試高溫隔熱材料熱導率時，熱線與試樣的熱容量不同，以恒定功率對熱絲加熱時，熱絲并不是以恒定功率放熱，所以會產(chǎn)生測量誤差；而且熱絲放熱不易散失，導致待測樣品內(nèi)部殘留溫度梯度，待測樣品內(nèi)部很難形成均勻的溫度場，從而致使溫控調(diào)整時間增加，準確性降低。非穩(wěn)態(tài)法包括激光閃射法等。它的不足是:激光閃射法比熱的測量數(shù)值誤差較大，重復性較差，比熱的理論計算值與實際值差距也較大，測量的實際條件與物理模型不能很好地吻合，而且試樣的制備對測定結(jié)果影響很大；在操作過程中，由于要求嚴格控制試樣的直徑、厚度和兩個端面的平行度，以及需要對試樣進行預處理，使得測量過程比較復雜，從而測量的準確度降低。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有硬質(zhì)碳氈有效熱導率測試裝置存在著測量精度不高，測量范圍較窄等不足，專門提供了一種硬質(zhì)碳氈有效熱導率的測試裝置，通過與標準樣品的參比，然后調(diào)整誤差參數(shù)，從而準確地測量出不同條件下硬質(zhì)碳氈的有效熱導率，較好地評價其隔熱性能。本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是:一種硬質(zhì)碳氈有效熱導率的測試裝置，包括爐體和爐蓋，其特征是:爐體內(nèi)部由下向上依次安裝有下隔熱氈、中隔熱氈和上隔熱氈，其中，下隔熱氈中心位置由下向上依次安裝有水冷盤、標準樣品、待測樣品和均熱板，且水冷盤與爐體底壁活動連接，標準樣品測試電偶安裝于標準樣品上，待測樣品測試電偶安裝于待測樣品上；石墨安裝于中隔熱氈上部，石墨與均熱板之間形成熱流通道。所述待測樣品測試電偶包括待測樣品上測試電偶和待測樣品下測試電偶。所述標準樣品測試電偶包括標準樣品上測試電偶、標準樣品中測試電偶和標準樣品下測試電偶。所述待測樣品上測試電偶和待測樣品下測試電偶分別安裝于待測樣品的上部和下部，且待測樣品上測試電偶和待測樣品下測試電偶的前端位于待測樣品的中心。所述標準樣品上測試電偶、標準樣品中測試電偶和標準樣品下測試電偶由上向下依次安裝于標準樣品的中部，且標準樣品上測試電偶、標準樣品中測試電偶和標準樣品下測試電偶的前端位于標準樣品的中心。所述標準樣品測試電偶和待測樣品測試電偶均為直徑l_2mm、長度1_1.5m的鎧裝K型熱電偶或鉬銠熱電偶。本發(fā)明的測試裝置構(gòu)思獨特，方便實用，通過測量標準樣品上、中、下端的電偶數(shù)值，與樣品上、下端電偶數(shù)值帶入到公式中，可以直接得到待測物體的熱導率。綜上，本發(fā)明在公式的基礎(chǔ)上，提出一種硬質(zhì)碳氈有效熱導率的測試裝置，該裝置使測量成本降低，測量精度卻大大提高，可以投入生產(chǎn)，創(chuàng)造產(chǎn)品價值。


附圖為一種硬質(zhì)碳氈有效熱導率的測試裝置結(jié)構(gòu)簡圖。1.待測樣品上測試電偶，2.待測樣品下測試電偶，3.標準樣品上測試電偶，4.標準樣品中測試電偶，5.標準樣品下測試電偶，6.水冷盤，7.標準樣品，8.爐體，9.待測樣品，10.下隔熱氈，11.中隔熱氈，12.均熱板，13.熱流通道，14.石墨，15.上隔熱氈，16爐蓋。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例及附圖詳細說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不局限于具體實施例。實施例1
如附圖1所示，一種硬質(zhì)碳氈有效熱導率的測試裝置，包括爐體8和爐蓋16，其特征是:爐體內(nèi)部由下向上依次安裝有下隔熱氈10、中隔熱氈11和上隔熱氈15，其中，下隔熱氈10中心位置由下向上依次安裝有水冷盤6、標準樣品7、待測樣品9和均熱板12，且水冷盤6與爐體8底壁活動連接，標準樣品測試電偶安裝于標準樣品7上，待測樣品測試電偶安裝于待測樣品9上；石墨14安裝于中隔熱氈11上部，石墨14與均熱板12之間形成熱流通道13。待測樣品測試電偶包括待測樣品上測試電偶I和待測樣品下測試電偶2。標準樣品測試電偶包括標準樣品上測試電偶3、標準樣品中測試電偶4和標準樣品下測試電偶5。待測樣品上測試電偶I和待測樣品下測試電偶2分別安裝于待測樣品9的上部和下部，且待測樣品上測試電偶I和待測樣品下測試電偶2的前端位于待測樣品的中心。標準樣品上測試電偶3、標準樣品中測試電偶4和標準樣品下測試電偶5由上向下依次安裝于標準樣品的中部，且標準樣品上測試電偶3、標準樣品中測試電偶4和標準樣品下測試電偶5的前端位于標準樣品的中心。標準樣品測試電偶和待測樣品測試電偶均為直徑1mm、長度Im的鎧裝K型熱電偶。選取物性穩(wěn)定且熱導率容易準確測量的304不銹鋼作為標準樣品7，根據(jù)相應(yīng)的尺寸制得標準樣品7和待測樣品9用2000#的砂紙打磨標準樣品7、待測樣品9和均熱板12的表面保持其平整度，將待測樣品9放在標準樣品7上，放入裝置中，然后將全部物件組裝成相應(yīng)的有效熱導率測試裝置。通過調(diào)整水冷盤6的高度，使標準樣品7、待測樣品9、均熱板12之間存在一定的壓力，使其緊密結(jié)合。調(diào)節(jié)加熱裝置的控溫偶，達到所需的溫度。測量出待測樣品9和標準樣品7冷熱面的溫差并記錄下來。由傅里葉定律可知，在測量區(qū)域內(nèi)，通過標準樣品7和待測樣
品9的熱量近似相等，二者熱導率的比值可通過測量值帶入如下公式:κ _+AF45)
待5 _ 2h * AT12 a
其中，L為待測樣品9的厚度，h為標準樣品的兩深孔之間的距離，Ka為誤差調(diào)整參數(shù)，為待測樣品上測試電偶I和待測樣品下測試電偶2之間的溫差，ΔΓ34為標準樣品上測試電偶3和標準樣品中測試電偶4之間的溫差，ΔΓ 為標準樣品中測試電偶4和標準樣品下測試電偶5之間的溫差，即可求得待測樣品9的有效熱導率。實施例2
如附圖1所示，一種硬質(zhì)碳氈有效熱導率的測試裝置，包括爐體8和爐蓋16，其特征是:爐體內(nèi)部由下向上依次安裝有下隔熱氈10、中隔熱氈11和上隔熱氈15，其中，下隔熱氈10中心位置由下向上依次安裝有水冷盤6、標準樣品7、待測樣品9和均熱板12，且水冷盤6與爐體8底壁活動連接，標準樣品測試電偶安裝于標準樣品7上，待測樣品測試電偶安裝于待測樣品9上；石墨14安裝于中隔熱氈11上部，石墨14與均熱板12之間形成熱流通道13。待測樣品測試電偶包括待測樣品上測試電偶I和待測樣品下測試電偶2。標準樣品測試電偶包括標準樣品上測試電偶3、標準樣品中測試電偶4和標準樣品下測試電偶5。待測樣品上測試電偶I和待測樣品下測試電偶2分別安裝于待測樣品9的上部和下部，且待測樣品上測試電偶I和待測樣品下測試電偶2的前端位于待測樣品的中心。標準樣品上測試電偶3、標準樣品中測試電偶4和標準樣品下測試電偶5由上向下依次安裝于標準樣品的中部，且標準樣品上測試電偶3、標準樣品中測試電偶4和標準樣品下測試電偶5的前端位于標準樣品的中心。`標準樣品測試電偶和待測樣品測試電偶均為直徑2mm、長度1.5m的鉬銠熱電偶。測試及計算過程與實施例1相同。
權(quán)利要求
1.一種硬質(zhì)碳氈有效熱導率的測試裝置，包括爐體(8)和爐蓋(16)，其特征是:爐體內(nèi)部由下向上依次安裝有下隔熱氈(10)、中隔熱氈(11)和上隔熱氈(15)，其中，下隔熱氈(10)中心位置由下向上依次安裝有水冷盤(6)、標準樣品(7)、待測樣品(9)和均熱板(12)，且水冷盤(6)與爐體(8)底壁活動連接，標準樣品測試電偶安裝于標準樣品(7)上，待測樣品測試電偶安裝于待測樣品(9)上；石墨(14)安裝于中隔熱氈(11)上部，石墨(14)與均熱板(12)之間形成熱流通道(13)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硬質(zhì)碳氈有效熱導率的測試裝置，其特征是:所述待測樣品測試電偶包括待測樣品上測試電偶(I)和待測樣品下測試電偶(2)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硬質(zhì)碳氈有效熱導率的測試裝置，其特征是:所述標準樣品測試電偶包括標準樣品上測試電偶(3)、標準樣品中測試電偶(4)和標準樣品下測試電偶(5)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種硬質(zhì)碳氈有效熱導率的測試裝置，其特征是:所述待測樣品上測試電偶(I)和待測樣品下測試電偶(2)分別安裝于待測樣品(9)的上部和下部，且待測樣品上測試電偶(I)和待測樣品下測試電偶(2)的前端位于待測樣品的中心。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種硬質(zhì)碳氈有效熱導率的測試裝置，其特征是:所述標準樣品上測試電偶(3 )、標準樣品中測試電偶(4 )和標準樣品下測試電偶(5 )由上向下依次安裝于標準樣品的中部，且標準樣品上測試電偶(3)、標準樣品中測試電偶(4)和標準樣品下測試電偶(5)的前端位于標準樣品的中心。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3任一所述的一種硬質(zhì)碳氈有效熱導率的測試裝置，其特征是:所述標準樣品測試電偶和待測樣品測試電偶均為直徑l_2mm、長度1-1.5m的鎧裝K型熱電偶或鉬銠熱電偶。
全文摘要
本發(fā)明屬于熱導率測試裝置的領(lǐng)域，特別涉及一種硬質(zhì)碳氈有效熱導率的測試裝置。它包括爐體和爐蓋，爐體內(nèi)部由下向上依次安裝有下隔熱氈、中隔熱氈和上隔熱氈，其中，下隔熱氈中心位置由下向上依次安裝有水冷盤、標準樣品、待測樣品和均熱板，且水冷盤與爐體底壁活動連接，標準樣品測試電偶安裝于標準樣品上，待測樣品測試電偶安裝于待測樣品上；石墨安裝于中隔熱氈上部，石墨與均熱板之間形成熱流通道。本發(fā)明在公式的基礎(chǔ)上，提出一種硬質(zhì)碳氈有效熱導率的測試裝置，該裝置使測量成本降低，測量精度卻大大提高，可以投入生產(chǎn)，創(chuàng)造產(chǎn)品價值。
文檔編號G01N25/20GK103175865SQ20131012390
公開日2013年6月26日 申請日期2013年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月10日
發(fā)明者譚毅, 施偉, 王兵, 徐春朝 申請人:大連理工大學