導(dǎo)熱系數(shù)儀是一種基于傅立葉導(dǎo)熱定律而進(jìn)行材料導(dǎo)熱系數(shù)測量的儀器,在導(dǎo)熱過程中,單位時間內(nèi)通過給定截面的熱量,與該截面的面積和垂直于該截面方向的溫度梯度成正比,在一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱時,其數(shù)學(xué)表達(dá)為:
(1) 經(jīng)過積分換算,公式(1)可以推導(dǎo)出
(2)其中, ——為被測材料的導(dǎo)熱系數(shù), ;
Q——為通過被測材料試樣的傳熱量,W;
h——為被測材料試樣的厚度,m;
A——為計量板的面積,㎡;
——為被測材料試樣高溫傳熱面的平均溫度,℃;
——為被測材料試樣低溫傳熱面的平均溫度,℃
這個公式成立有3個前提條件:(1)傳熱是一維傳熱,側(cè)面沒有熱傳遞或熱損失;(2)被測材料具有各向同性或垂直導(dǎo)熱截面上有相同的熱物性;(3)溫差是被測材料兩個傳熱面上溫度的差值。但是,在實際中測量由于儀器設(shè)備和測量手段的約束,往往無法理想的滿足這三個條件,只能使之產(chǎn)生的影響zui小化。例如使被測材料材質(zhì)盡量均勻,在側(cè)面增加絕熱板,減小側(cè)面熱損失,在盡量靠近熱板表面處埋設(shè)溫度傳感器,減小接觸熱阻等。
所以,實際應(yīng)用中的導(dǎo)熱系數(shù)儀通常由計量加熱單元、冷板單元、防護(hù)單元、控制系統(tǒng)、測量系統(tǒng)、壓緊系統(tǒng)和制冷機(jī)構(gòu)組成。
導(dǎo)熱系數(shù)儀的主要特點(diǎn):
1.基于瞬態(tài)法測量原理
2.高準(zhǔn)確度,高重復(fù)性
3.適用范圍廣,可測量各種固體材料
4.測量時間短,測試速度快
5.自動化測試軟件
6.對試樣形狀無特殊要求
7.高速USB接口連接