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热线法测量导热系数的原理
点击次数:1430 发布时间:2012-05-25

 

 
瞬态法是导热系数研究领域内公认的测量导热系数zui好的方法,也是导热系数研究领域内研究zui多、zui完善的方法。
 
1931 年,Stâlhane 和 Pyk 利用瞬态法测量了固体和粉末以及一些液体的导热系数, 开创法测量材料导热系数的先河。到现在,瞬态法已经发展到非常完善,能够测量液体、气体、纳米流体、熔融盐和其他固体等。法因为其广泛的应用范围广和较低的测量不确定度等优点使其在导热系数测量众多技术上是*的。目前,法应用于液体、气体和固体测量中,不确定度zui好可小于1%,而对于纳米流体和熔融盐的不确定度小于2%。
 
瞬态法的理论基础是无限大介质中的径向一维非稳态导热问题,其原理为将一根很细的金属丝置于待测物质中,当对细丝施加恒定的热流时,细丝的温度不断升高,同时丝的电阻不断增大,热量的传递是通过丝向包围在其周围的物质进行传导作用实现的,因此热量传递的快慢就与物质的导热系数有关,反映为丝的温度随时间的变化上,从而计算得到待测物质的导热系数。
 
其理想模型为:在无限大的各向同性流体中置入直径无限小、长度无限长、内部温度均衡的线热源,初始状态下二者处于热平衡状态,突然给线源施加恒定的热流加热一段时间,线热源及其周围的流体就会产生温升,由线热源的温升即可得到流体的导热系数。 
 

由得到的理想温升与加热时间的对数的线性关系后,即可获得导热系数。由于实际 测量过程不可能完全达到理想模型而只能尽可能的接近,所以为了获得准确的导热系数, 就需要对各种非理想因素进行分析,以采取相应的补偿措施,使具体实验条件尽可能达 到理想模型的假设条件。

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