[发明专利]测量冰的导热系数的方法

说明书

本发明公开了测量冰的导热系数的方法，包括以下步骤：S1搭建测量装置，测量装置包括透明管，透明管的外壁上包覆隔热泡沫层，透明管的一端固定安装加热片和热电偶，热电偶位于加热片的外侧，热电偶和加热片通过环氧树脂固定密封在透明管的一端；透明管的另一端通过可拆卸的橡胶盖密封，橡胶盖内粘接热电偶；S2构建冰的导热模型；S3在透明管中配制形成待测量的冰；S4采用S1搭建的测量装置对步骤S3配制的所述冰进行测量，上位机软件自动计算导热系数获得实验数据。本发明测量精准迅速，此方法通过更精准的理论模型作为理论基础，并且可以在测量开始后任意时刻在软件界面看到当前值以及测量的数据曲线，不需要后期处理数据，可以实时得到结果。

技术领域

本发明属于冰的导热系数测量技术领域，特别涉及测量冰的导热系数的方法。

背景技术

现在技术中，一般采用稳态法或者准稳态法测量冰的导热系数。

稳态法是指在样品的一端加热一端散热，当加热功率和散热功率一致时达到稳态，可求出导热系数。准稳态法需要两块样品拼在一起在两端同时加热，不设置散热，中心和两端温差恒定时，求出导热系数。

冰的导热系数采用稳态法或者准稳态法都不可避免的存在下列问题：

1.室温环境下冰易融化，且冰与室温温差较大，在任何方向均有热量传入，热量不完全是沿着轴向由一端向另一端传递，并且冰达到稳态或者准稳态需要一定时间，冰不具备长时间加热不融化的条件，从而导致测量过程和计算结果误差较大；

2.实验结果需要后期处理，数据处理庞大，数据处理过程也会带来累积误差。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提出一种测量冰的导热系数的方法，该方法在测量装置上进行改进，同时在测量过程中将装置与冰同时进行制冰，使装置与冰具有相同的温度，同时还优化了导热模型，能够进一步提高冰的导热系数的测量准确性。

本发明的技术目的是通过以下技术方案得以实现的：测量冰的导热系数的方法，它包括以下步骤：

S1搭建测量装置，所述测量装置包括透明管，所述透明管的外壁上包覆隔热泡沫层，所述透明管的一端固定安装加热片和热电偶，所述热电偶位于加热片的外侧，所述热电偶和加热片通过环氧树脂固定密封在所述透明管的一端；所述透明管的另一端通过可拆卸的橡胶盖密封，所述橡胶盖内粘接热电偶；

S2构建冰的导热模型为：

式中

λ为冰的导热系数；ρ为冰的密度；c为冰的比热容；P为加热片的加热功率；t为从加热开始所经历的时间；是冰两端的温差；S为透明管的内截面积；为冰两端温差对时间的导数；

S3在所述透明管中配制形成待测量的冰；

S4采用S1搭建的测量装置对步骤S3配制的所述冰进行测量，上位机软件自动计算导热系数获得实验数据。

优选的，步骤S3中，将隔热泡沫层包覆到透明管上，然后在透明管内盛装水，用橡胶盖将所述透明的管端部密封后一起放入冰箱冷冻获得待测量的冰。

优选的，步骤S4在真空条件下进行。

优选的，所述透明管为亚克力管。

优选的，步骤S2中，舍弃测量开始后采集的前50组数据，即以降低电磁干扰对测量数据的影响。

优选的，步骤S2中取P＝0.95P₀，其中P0为所述加热片的额定加热功率。

相比于现有技术，本发明具有以下有益效果：

1、本发明测量精准迅速，此方法通过更精准的理论模型作为理论基础，并且可以在测量开始后任意时刻在软件界面看到当前值以及测量的数据曲线，不需要后期处理数据，可以实时得到结果。