[发明专利]一种可同时测固体材料导热系数及热扩散率的方法及系统

权利要求书

1.一种可同时测固体材料导热系数及热扩散率的方法，其特征在于：具体实现步骤为：

步骤1：通过超级恒温水浴产生具有一定温度的恒温水介质；

步骤2：将试样放入底部为黄铜板、上表面和侧面用绝热材料密封的试样盒，试样盒底部与恒温水介质接触，形成恒温边界下的一维非稳态传热过程，试样内温度响应解析解为：

θ(x,τ)θ0=4πΣn=1∞1nsin(nπ2)cos(nπ2δx)exp[-(nπ2δ)2aτ]---(1)]]>

式中θ(x,τ)为过余温度，θ＝t-t_w，t为试样温度，t_w为黄铜板恒温温度；热扩散率a＝λ/(ρC_p)，λ为导热系数，ρ为试样密度、C_p为比热。

式(1)为无穷级数，无法直接求解；而由于恒温边界条件等价于毕渥数Bi→∞时的热对流边界条件，从而式(1)可改写为：

θ(x,τ)θ0=Σn=1∞2sinβnβn+sinβncosβncos(βnxδ)e-βn2λτ/(ρCpδ2)---(2)]]>

式中β_n为超越方程ctgβ＝β/B_i的系列解，对应不同的B_i数，β_n值具体可查表，而在B_i→∞时β₁＝1.5708，β_n＝β₁+(n-1)×π(n＝1,2,…)，显然在试样密度ρ、导热系数λ、比热容C_p及厚度δ物理参数已知的情况下，可计算得到试样内任意位置x任意时刻τ的温度分布情况，此即恒温边界条件下的非稳态传热数学模型；

步骤3：在该数学模型的基础上，利用参数估计法得到被测材料的热扩散率、比热容和导热系数。