[发明专利]一种非稳态柱面热源法温变有效导热系数测定装置及方法

说明书

本发明公开了一种非稳态柱面热源法温变有效导热系数测定装置，该测定装置包括装料筒体、电加热套、保温层、绝热筒盖、测温探针、智能温控仪；装料筒体呈圆柱状；电加热套套在装料筒体的外周，保温层位于电加热套的外周；智能温控仪设于装料筒体外部；绝热筒盖设于装料筒体的两端开口处；装料筒体内设有5或9个测温点，各测温点均布设于装料筒体长度二分之一处圆周与圆心连线上或均布设于装料筒体长度二分之一处圆形截面的直径上；各测温点处分别设有测温探针；测温探针分别与智能温控仪相连；装料筒体的轴向长度与内径的大小比例为10:1~20:1。本发明进行固体颗粒物有效导热系数的测定，传热可简化为径向传热，由此简化了非稳态柱面热源法温变有效导热系数的计算方法。

技术领域

本发明涉及一种用于对固体颗粒物有效导热系数测定的装置，具体涉及一种非稳态柱面热源法温变有效导热系数测定方法及测定装置，属于热能、环保工程技术领域。

背景技术

在颗粒系统中传热存在三种基本方式：热传导、热对流与热辐射，不同运动方式、不同粒径大小的颗粒系统，三种传热方式所占整体的传热比例差别很大，这决定了颗粒系统传热特性和传热机理的差异。在炭基催化剂（活性焦）脱硫脱硝技术及装备开发过程中，对颗粒状炭基催化剂（活性焦）的传热机理、传热性能测定及应用的研究十分重要，在再生塔的设计和吸附塔的床层温度控制等方面都要用到这些研究成果。

在再生移动床中，颗粒在圆管中缓慢移动，颗粒与颗粒、颗粒与壁面长时间处于一个相互接触的“准静态”，需要考虑和保证的是床层壁面和颗粒系统的高效传热，颗粒间隙流体（一般为气体）的流动会减弱壁面与颗粒的传热，所以间隙流体的流速会控制得很低，这样热对流就会被减弱，因此移动床内的热传导是主要的传热方式。对系统温差较大的情况，温度的微小变化都会对物体间的辐射传热造成很大的影响，此时应该将辐射传热考虑在内。

连续介质模型：是将颗粒系统整体看做是像流体一样的连续介质，颗粒系统内部某个区域的导热系数完全由这个区域的形状以及位置决定，此区域的传热过程经过假设简化后，提出可以用数学方程表示的传热方程，因为将颗粒群看作流体，初始条件和边界条件都可以得到，再通过计算得到整个颗粒系统的温度分布。按照连续介质模型假设能够得到颗粒系统整体上的传热特性。实际中颗粒系统是各向异性的，在研究颗粒系统热量传递的问题时，有效介质法是把颗粒系统看作一种连续介质，这种连续介质的传热性能与颗粒群相近并且具有各向同性的性质，最终求解出颗粒系统的温度场。本发明将筒体内物料等效为连续介质模型。

稳态法是在待测试样两个表面上温度分布达到稳定后，试样内部的温度分布不再随时间而变化，即进入稳态热传导状态，进行实验测量，其分析的出发点是稳态导热微分方程。基于稳态热传导测试原理的特点，其存在以下不足：1）测得的热物性指标单一，仅能测量试样的导热系数，无法测量其他指标，如热扩散系数；2）被测试样两侧的温差较低，测试的传热过程往往是热传导、热对流和热辐射三者共同作用，因此不能准确得到热传导的导热系数。

非稳态测定方法具有快速、多参数同时测量而且可进行动态过程在线观测的特点。通过测量试样的温度分布随时间变化，从而来推算导热系数。该方法对环境要求低，在高温条件下测量具有优势。现有非稳态法测定材料的导热系数，主要是采用常功率平面热源法，即根据半无限大物体常热流通量作用下的分析解和它在工程实际中的应用，测量材料限定为绝热材料。但采用该方法计算过程较为复杂。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的不足，提供一种结构简单，且能简化测量和计算过程的固体颗粒物有效导热系数测定装置。