[发明专利]一种变密度纤维体稳态传热性质原位测量的装置与方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纤维体传热性质的稳态原位测量技术，该技术可用于测试各种纤维体在变密度条件下的导热系数和热阻。

背景技术

纤维体即纤维状物质的集合体通常用作服用保暖材料、建筑隔热层、航天飞机及运载火箭的隔热防护层等，在实际使用中，低密度的填充絮状纤维集合体通常受到外界作用力而产生密度与密度分布的变化，从而引起其传热性质的变化；另外，在设计纤维体时，通常需要选取佳密度值获得最佳隔热效果，而获得不同密度的试样进行测试时程序非常复杂。因此，研究变密度纤维体的传热性质是非常有必要的。

目前对纤维材料传热性质测试最常用的方法是稳态法。测试热传递性质常用的标准有ASTM D 1518-85、ISO 8302和GB 11048-89，除了这些标准的方法之外，还有静态平板法(O.Jirsak et al.comparing dynamic and static methods for measuring thermal conductive properties of textiles.Textile Research Journal.1998，68(1)47-56.)和保护热板法(Guard Hot Plate Instrument(Model GHP-200)，Holometric，25 Wiggins Avenue，Bedford，MA01730-2323，U.S.A.)等。

这些方法主要有几个问题：第一，对纤维材料的测试往往是静态的，无法测试外力作用下纤维材料变密度条件下的传热性质；第二，不同密度的纤维材料是通过制取各种密度的试样获得，这样制样一致性差、可比性差；第三，原有装置一般是针对成型的纺织品(织物或毛毡)进行测试，无法直接测得填充絮料的传热性质，这需要复杂的制样程序。

由此可见，目前缺少一台装置能够原位测试各种纤维体变密度条件下的稳态传热性质。

发明内容

本发明的目的是提供一种变密度纤维体稳态传热性质原位测量的装置与方法，该装置和方法能够测试实际使用中，外力作用下纤维体变密度条件下的传热性质，另外可以方便地对各种类型的纤维体进行测试。

为了达到上述目的，本发明的原理是：对纤维体施加力的作用，使其密度及密度分布产生变化，同时对纤维体施加热作用，使其两端产生一定的温度差，测试通过纤维体两端的温差及热流，并求得纤维体的导热系数和热阻。

本发明的技术方案是对原专利(ZL200510024967.4)进行原理性的改进，实现能平稳施压实时跟踪测纤维塞压缩力及密度分布的装置及测量方法，具体是提供了一种变密度纤维体稳态传热性质原位测量的装置，主施力装置、受力定位装置、数码摄像装置、光测量装置，其特征在于：还包括推筒测量腔、纤维塞筒、下测量腔、加热控制装置及热测试装置，内设有纤维塞的纤维塞筒卡套在下测量腔上，下测量腔设于受力定位装置上，在纤维塞筒的外侧设有数码摄像装置及光测量装置，推筒测量腔悬挂于主施力装置上，由主施力装置驱动推筒测量腔上升及下降，推筒测量腔在下降过程中形成对纤维塞的压力，该压力经由下测量腔传递至受力定位装置，由加热控制装置从上、下两端以设定温度对纤维塞加热，使纤维塞的两端产生一定的温度差，再通过热测试装置获取纤维塞两端的的温度与热流信号，腔内气压测量机构连接推筒测量腔及下测量腔，由置于主施力装置和受力定位装置内的力传感器感应纤维塞在受力压缩的过程中其两端力值的变化。

优选地，所述推筒测量腔的底板包括位于中心的主加热板、位于主加热板外围的辅助加热板及处于主加热板与辅助加热板之间的橡胶垫片；主加热板与辅助加热板的材料均为金属铜。

优选地，所述纤维塞筒具有呈凸卡槽的底板，其凸卡槽中心部位开有圆形凹孔槽；圆形凹孔槽的直径与所述主加热板的直径相同；底板的材料为金属铜。

优选地，在所述下测量腔的下测量腔腔壁上开有入水口与出水口。

优选地，所述加热控制装置包括固定于所述主加热板上表面的主加热丝、置于所述主加热板上表面的中心温度传感器、与主加热丝和中心温度传感器连接的第一温度控制器、固定于所述辅助加热板上表面的辅助加热丝、置于所述辅助加热板上表面的外环温度传感器、与辅助加热丝和外环温度传感器连接的第二温度控制器、向下测量腔提供恒温循环水浴以控制所述纤维塞筒的底板温度的恒温水浴槽；