[发明专利]一种基于保护热板法的用于多孔金属材料有效热导率的快速测定装置和方法

权利要求书

1.一种基于保护热板法的用于多孔金属材料有效热导率的快速测定装置，其特征在于：包括

-位于待测样品的热端的保护热板测试单元，

-与保护热板测试单元相接的温控及计时单元，

-位于待测样品的冷端的水冷单元，

-采集待测样品的冷端和热端温度的温度采集单元；

保护热板测试单元包括主加热器、绝热层、侧面辅助加热器、底面辅助加热器；水冷单元包括水冷头；

水冷头覆盖待测样品的上端面，主加热器覆盖待测样品的下端面，绝热层将待测样品的侧面和主加热器包裹，侧面辅助加热器覆盖绝热层的侧面，底面辅助加热器覆盖绝热层的下端面；

所述温控及计时单元包括底面辅助加热器温度反馈热电偶、侧面辅助加热器温度反馈热电偶、主加热器温度反馈热电偶、控制底面辅助加热器温度的温控仪、控制侧面辅助加热器温度的温控仪、控制主加热器温度的温控仪、电源、功率计、通电计时器、可调变压器；电源、功率计、控制主加热器温度的温控仪、可调变压器依次串接，通电计时器并联接入控制主加热器温度的温控仪的输出口；

主加热器温度反馈热电偶与控制主加热器温度的温控仪相接；

侧面辅助加热器温度反馈热电偶与控制侧面辅助加热器温度的温控仪相接，控制侧面辅助加热器温度的温控仪与电源相接；

底面辅助加热器温度反馈热电偶与控制底面辅助加热器温度的温控仪相接，控制底面辅助加热器温度的温控仪与电源相接。

2.按照权利要求1所述的一种基于保护热板法的用于多孔金属材料有效热导率的快速测定装置，其特征在于：所述水冷单元包括水泵、水箱、水冷排、质量块；水冷头、水泵、水箱、水冷排依次通过水路连接管相接，水冷排再与水冷头通过水路连接管相接；质量块位于水冷头的上端面。

3.按照权利要求1所述的一种基于保护热板法的用于多孔金属材料有效热导率的快速测定装置，其特征在于：所述底面辅助加热器温度反馈热电偶位于绝热层和底面辅助加热器之间，侧面辅助加热器温度反馈热电偶位于绝热层和侧面辅助加热器之间，主加热器温度反馈热电偶位于主加热器的上端面。

4.按照权利要求1所述的一种基于保护热板法的用于多孔金属材料有效热导率的快速测定装置，其特征在于：所述温度采集单元包括

-测量待测样品的热端温度的热端温度记录热电偶组，

-测量待测样品的冷端温度的冷端温度记录热电偶组，

-与热端温度记录热电偶组和冷端温度记录热电偶组分别连接的温度采集卡。

5.按照权利要求1所述的一种基于保护热板法的用于多孔金属材料有效热导率的快速测定装置，其特征在于：所述水冷头和待测样品之间设有锡箔纸，该锡箔纸的形状和大小与待测样品的上端面相同；待测样品和主加热器之间设有锡箔纸，该锡箔纸的形状和大小与待测样品的下端面、主加热器的上端面均相同。

6.按照权利要求1所述的一种基于保护热板法的用于多孔金属材料有效热导率的快速测定装置，其特征在于：所述绝热层的材料为适应待测样品各种截面和侧面形状的柔性绝热材料。

7.按照权利要求4所述的一种基于保护热板法的用于多孔金属材料有效热导率的快速测定装置，其特征在于：所述热端温度记录热电偶组和冷端温度记录热电偶组均采用线型0.5mmK型热电偶；水冷头和待测样品之间设有锡箔纸，冷端温度记录热电偶组位于该锡箔纸的上端面；待测样品和主加热器之间设有锡箔纸，热端温度记录热电偶组位于该锡箔纸的下端面。

8.按照权利要求1所述的一种基于保护热板法的用于多孔金属材料有效热导率的快速测定装置，其特征在于：所述温控及计时单元中，功率计的输出端连入控制主加热器温度的温控仪的输入端，控制主加热器温度的温控仪的输出端连入可调变压器的输入端，可调变压器的输出端与主加热器相连，通电计时器并联在控制主加热器温度的温控仪的输出端，主加热器温度反馈热电偶置于主加热器的上端面的中心。

9.一种基于保护热板法的用于多孔金属材料有效热导率的快速测定方法，采用权利要求1-8中任一项所述的一种基于保护热板法的用于多孔金属材料有效热导率的快速测定装置，其特征在于：有效热导率k_e由下述表达式获得：

其中，

P为主加热器的输出功率，由功率计测量得到，

H为测量样品厚度，由测量样品量出，

t_am为控制主加热器温度的温控仪的工作周期中的主加热器的仅通电的时间，由通电计时器测量得到，

A为测量样品的名义截面积，由测量样品计算出，

ΔT为待测样品的冷端和热端的温差，由温度采集单元中的温度采集卡测量得到，

t_ct为控制主加热器温度的温控仪的工作周期中的开始计时到最终停止计时的总测试时间。