[实用新型]测定气体导热系数的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及测量导热系数领域，尤其涉及一种测定气体导热系数的装置。 

背景技术

导热系数作为物质的一种特性，在涉及到热量传递的很多工程领域都有实际的意义和用处。对导热系数的测定，大多是以傅里叶导热定律为基础，建立热传导数学模型，通过实验的方法测得。，测定这一热物性的方法就温度与时间的变化关系而言，可以分为稳态和非稳态两大类稳态测量法。其中稳态测量法具有原理清晰，可准确、直接地获得热导率绝对值等优点，并适于较宽温区的测量，其原理是利用稳定传热过程中，传热速率等于散热速率的平衡条件来测得导热系数。但是其测定时间较长，对环境（如测量系统的绝热条件、测量过程中的温度控制以及样品的形状尺寸等）要求苛刻。 

非稳态测量法是最近几十年内开发出的导热系数测量方法，多用于研究高导热系数材料，或在高温条件下进行测量。在瞬态法中，测量时样品的温度分布随时间变化，一般通过测量这种温度的变化来推算导热系数。动态法的特点是测量时间短、精确性高、对环境要求低，但受测量方法的限制，多用于比热基本趋于常数的中、高温区导热系数的测量。而且，这种方法的测量对象局限于非导电固体材料和松散材料，而对流体类物质不适用。 

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种新的测定方法和装置，能够测定气体的导热系数。不仅能够克服上述实验方案的局限性，而且测量方法可靠，测量结果准确，装置结构简单，便于操作和使用。在实际工程应用领域，可对气体类流体的导热系数进行测定。 

测定气体导热系数的装置，其特征在于装置由测温仪表显示装置、热导池、计算机以及可编程稳压电源四部分组成;其中，热导池包括外壁和内腔两部分;外壁采用不锈钢材料做成，内腔中有电热丝和热电偶，电热丝通过热丝固定架与可编程稳压电源连接，热电偶通过信号传导线与测温仪表显示装置连接，计算机通过数据传输线与测温仪表显示装置连接。 

测定气体导热系数的装置，其特征在于电热丝为螺旋形且焊接在热丝固定架上;电热丝的材质为钨丝、錸-钨丝或者铁-镍丝。 

为实现上述任务，本实用新型采用以下技术方案和措施： 

在一个绝热性能良好，采用不锈钢或者铜块制成的热传导池中，钻有2个或者4个形状完全相同的孔道，这些孔道是气路的一部分，称为池体积，其体积为100～800mL,其中装有热丝。热丝的电阻会随着温度的变化而变化，其机械强度高，温度系数大，对气体成惰性，能适应环境温度和气体浓度 的较大变化，其材质为钨丝、錸-钨丝、铁-镍丝等，将其制成螺旋形，焊接在金属支架上，再放到池体的通道中。 

装置工作时，热丝被恒定的电流加热，气体以稳定的速度流经池孔，此时，电流在热敏元件上产生的热量和由气体热传导带走的热量处于一种平衡状态。根据有关传热公式，得出热丝与管壁的温差为 

Tf-Tb=E·Ilogd2d10.4343·2πlλe]]>

其中T_f——热丝的温度，T_b——池体温度，E，I——加在热丝元件两端的电压和电流，d₁，d₂——热丝的直径和热导池内腔的直径，l——热丝的长度，λ_e——气体的导热系数 

将上式化简后得到：