發(fā)布時間：2020-11-21 06:34

　　 導(dǎo)熱系數(shù)是表征材料導(dǎo)熱和絕熱性能的關(guān)鍵熱物性參數(shù),其準(zhǔn)確測量在食品加工、建筑節(jié)能、電子工業(yè)以及航空航天等領(lǐng)域具有重要指導(dǎo)意義。瞬態(tài)平面熱源法(Transient plane source method,簡稱TPS法)是測量材料導(dǎo)熱系數(shù)的瞬態(tài)方法之一,具有測量時間短、導(dǎo)熱系數(shù)測量范圍廣以及樣品適用性強等優(yōu)點。目前國外基于該方法研制的導(dǎo)熱系數(shù)測定儀已比較成熟,廣受國內(nèi)外各大型企業(yè)、高等院校和科研院所的青睞,但國內(nèi)還未有成熟的儀器面市。本課題組經(jīng)過幾年的技術(shù)研發(fā),已經(jīng)成功研制出了基于TPS法的導(dǎo)熱系數(shù)測定儀的標(biāo)準(zhǔn)模塊,也就是針對各向同性的塊狀樣品(體樣品)的導(dǎo)熱系數(shù)測量功能,且對中、高導(dǎo)熱系數(shù)(導(dǎo)熱系數(shù)在0.1 W/m K以上)樣品具有很好的重復(fù)性和準(zhǔn)確度。但是,針對各向異性樣品、單面樣品、液體的導(dǎo)熱系數(shù)測量的模塊尚未開發(fā),不具備這些測量功能,亟需開發(fā)相應(yīng)的模塊;另外,在標(biāo)準(zhǔn)模式下,針對低導(dǎo)熱系數(shù)的保溫材料(導(dǎo)熱系數(shù)在0.1 W/m K以下)的測量仍然存在較大誤差,針對這部分也需要進(jìn)行誤差分析,開發(fā)出針對保溫材料的專用模塊�；�于此,本文致力于開發(fā)保溫材料模塊、各向異性模塊、單面模塊和液體模塊,以完善儀器的測試性能和適用范圍。本文的主要內(nèi)容如下:1、介紹了導(dǎo)熱系數(shù)的基本概念和主要測量方法,闡述了國內(nèi)外TPS法的研究現(xiàn)狀,進(jìn)而提出了本課題的研究目的和主要內(nèi)容。2、針對保溫材料模塊,分析了測量誤差的主要來源,提出了相應(yīng)的修正模型。詳細(xì)研究了探頭引線熱損失對測量的影響,并分別在探頭溫升理想模型和修正模型下測量了四種不同保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)。結(jié)果表明在對誤差進(jìn)行修正后,保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)的測量準(zhǔn)確度提高了近4%。3、針對各向異性模塊,介紹了TPS法測量各向異性材料導(dǎo)熱系數(shù)的基本原理,推導(dǎo)了探頭的理論溫升模型,建立了各向異性測量模塊的程序算法。然后對硅鋼片疊層和三種木材的導(dǎo)熱系數(shù)進(jìn)行了測量,并對結(jié)果進(jìn)行了分析和評價。4、針對單面模塊,基于瞬態(tài)熱帶法的單面測量原理,建立了TPS單面法探頭的溫升模型。然后對其程序算法進(jìn)行了設(shè)計,最后通過與標(biāo)準(zhǔn)模塊的對比實驗對該模塊的測試性能進(jìn)行了評價。5、針對液體模塊,設(shè)計了適用于測量液體導(dǎo)熱系數(shù)的探頭和樣品支架,標(biāo)定了新設(shè)計探頭的電阻溫度系數(shù)。通過對不同液體導(dǎo)熱系數(shù)的大量的測試實驗,評價了液體測量裝置的性能。6、對本文的主要工作進(jìn)行了總結(jié),并對存在的不足提出了改進(jìn)意見。
【學(xué)位單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TH87
【部分圖文】：

第 1 章 緒論礎(chǔ)研制出了 Hot disk 熱常數(shù)分析儀。該系數(shù)、熱擴散系數(shù)以及體積比熱容。目已研制出更成熟的 TPS 2500S 型的熱常熱系數(shù)測定儀了，因而也廣受國內(nèi)外各。2007 年加拿大 C-therm 公司基于“改技術(shù)研制出了 TCi 導(dǎo)熱系數(shù)儀[29]，該 M器，可以通過一次測量獲得材料的導(dǎo)熱司生產(chǎn)的導(dǎo)熱系數(shù)測定儀的性能指標(biāo)加sk 公司 TPS 2500S 型的熱常數(shù)分析儀，

圖 1-5 TCi 導(dǎo)熱系數(shù)測定儀術(shù)參數(shù)如下：準(zhǔn)：符合 ASTM D7984；數(shù)：0-500 W/(m·K) ；間：0.8 - 3 s ；：優(yōu)于 1%；度：優(yōu)于 3%；圍：-50o- 200oC；品尺寸：0.5mm×17mm 直徑；型：固體、液體、粉末和膠體等。的技術(shù)參數(shù)可以看出，國外研制的瞬態(tài)平面熱源。儀器的共同特征是測量時間短，一般只需幾秒的測量，所用時間遠(yuǎn)小于穩(wěn)態(tài)測量法。此外還具復(fù)性高等優(yōu)點，但國外的測試儀器價格普遍比較

圖 2-2 TPS 探頭簡化結(jié)構(gòu)一點 P（x, y, z）在 t 時數(shù)為常數(shù)時，由傅里葉2 2 22 2 2T T T 1Tx y z c 熱擴散系數(shù)； c為樣品材料中開始加以熱源 Q，2 2 22 2 2Q T T T c x y z
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本文編號：2892682