[发明专利]实现真空绝热和厚度测量功能的防护热流计法导热系数测定仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种导热系数测定仪，特别是一种能够实现真空绝热和厚度测量功能的防护热流计法导热系数测定仪。

背景技术

导热系数是用来衡量绝热材料与保温材料的导热特性和保温性能的重要参数，是材料热物性参数中的重要组成部分，表征了材料导热能力的大小，在工业领域、电子领域、建筑领域以及航空航天领域等都有着极为重要的应用。为了更好地降低能耗、节能减排，以及优化产品设计、提高产品性能，材料的热物性参数数据具有很高的指导意义，因此对材料导热系数测定方法的研究具有很重要的现实意义。

导热系数测定方法主要分为瞬态法和稳态法，目前应用最为广泛的是稳态法中的基于傅里叶一维传热定律的护热平板法导热仪，该方法测量精度高，重复性好，但存在着测量范围小、测量结果受接触热阻影响较大等缺点。防护热流计法导热仪虽然测量准确度不如防护热板法导热仪，但其具有测量范围大的特点，可以很好地弥补防护热板法导热仪的不足，实现对高分子材料、陶瓷、复合材料、玻璃、橡胶以及部分金属等大导热系数材料的测量，这对科学研究和生产实践具有很高的参考价值，对建筑节能和测试也有重要意义。

现阶段处于领先地位的基于热流计法的导热仪主要是外国生产的，国内虽然有相关产品，但技术远不成熟，可靠性差。而进口一台防护热流计法导热系数测定仪价格又过于昂贵。因此，自主研发设计一套廉价实用的防护热流计法导热系数测定仪具有重要的意义。

发明内容

针对现有技术中结构上的不足，本发明的目的是提供一种实现真空绝热和厚度测量功能的防护热流计法导热系数测定仪，通过真空腔克服环境对测量稳定性的影响，同时，对试件厚度实现自动测量，避免手动测量带来的人为误差；提高仪器的测量重复性、准确度以及自动化程度。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是提供一种实现真空绝热和厚度测量功能的防护热流计法导热系数测定仪，其中：该测定仪包括测试栈体、真空系统、加热系统、制冷装置、厚度测量模块、支撑结构、控制器、计算机；所述的测试栈体、真空系统、加热系统、厚度测量模块均安装在支撑结构内，测试栈体设在真空系统内，厚度测量模块位于真空系统侧部，厚度测量模块的位移传感器通过传动轴与测试栈体相连，加热系统中的加热膜和温度传感器设在测试栈体上，制冷装置包括外部制冷机和制冷管道，制冷管道位于真空系统内，控制器包括信号采集模块、温度调控模块、通信模块，信号采集模块和温度调控模块通过通信模块实现与计算机之间的通信；加热系统中的温度传感器测得的信号一路送入控制器的温度调控模块，实现对加热膜加热温度的控制，另一路信号经过控制器传输至计算机，厚度测量模块的位移传感器信号经控制器，通过数据传输直接送至计算机。

本发明的效果是通过真空腔减小环境对测量稳定性的影响，同时，对试件厚度实现自动测量，避免手动测量带来的人为误差；提高仪器的测量重复性、准确度以及自动化程度。本发明可广泛用于绝热和保温材料的生产企业、相关质量检验部门和单位、高等院校和研究所等科研单位，具有高精度、高效率、低功耗、低噪声、易操作等特点，符合社会现代化发展的趋势。

附图说明

图1为本发明的测定仪机械结构示意图；

图2为本发明的测定仪电气控制框图。

图中：

1、手柄  2、螺杆  3、连接板  4、连接杆  5、传动轴

6、位移传感器移动部分  7、位移传感器固定部分  8、真空箱

9、护板冷套  10、防护板  11、热板加热膜  12、护热板加热膜

13、热流传感器  14、冷板加热膜  15、密封垫  16、密封底板

17、支撑底板  18、冷板固定座  19、冷板  20、温度传感器

21、热板  22、热板固定座  23、制冷管道  24、螺母  25、螺杆

26、螺杆固定架  27、手柄  28、支撑杆  29、支撑顶板

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实现真空绝热和厚度测量功能的防护热流计法导热系数测定仪结构做进一步说明。

本发明采用的是一维稳态方法中的防护热流计法，即利用稳定传热过程中传热速率等于散热速率的平衡状态，根据傅里叶一维稳态热传导模型，通过测量热流密度、试样两侧温差和试样厚度计算材料的导热系数。基本计算方法如下：