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导热系数测试仪(法)
型号:LDX-HDRX3A
一、概述
LDX-HDRX3导热系数测试仪采用瞬态法,含交叉线法和平行线法,主要测量固态和粉状材料在不同温度下导热系数、导温系数(热扩散系数)和比热容。具有高精度、高分辨率、高复现性等特点。由计算机控制进行自动测量。广泛适用于研究院校、质检、厂矿等部门对材料的导热系数测量。
本仪器是在我厂原HDRX2基础上重新进行开发设计,提高了测量精度和重现性,结构更加合理,使用更方便。型号分类:HDRX3A主要采用交叉法(也可用平行线法测量5w/mk以下的材料);LDX-HDRX3B采用平行线法,测量小于25w/mk的材料。
仪器参考标准:GB/5990-86《定形隔热耐火制品导热系数试验方法(法)》;GB/T17106-1997《耐火材料导热系数实验方法(平行线法)》;GB 11205-89《橡胶热导率的测定(瞬态热丝法)》; GB/T10297-1998《非金属固体材料导热系数的测定(法)》等。
二、 主要技术指标
1、测量范围: HDRX3A(交叉线法) 0.015~2.0 W/(m·K)
LDX-HDRX3A(平行线法) 0.015~5.0 W/(m·K)
LDX-HDRX3B(平行线法) 0.015~25.0 W/(m·K)
2、温度范围: -40~120 ℃(需配高低温恒温箱)配铜-康铜
室温~1000 ℃(需配电阻丝电阻炉)配镍铬-镍硅或铂-铂铑
室温~1300 ℃(需配硅碳棒电阻炉)配铂-铂铑
室温~1600 ℃(需配硅钼棒电阻炉)配铂-铂铑
3、测量精度: <±5.0 %
4、试样尺寸: 230mm×114mm×64mm,2块;(或根据用户要求)
5、温度分辩: 0.001℃
6、电源:DRX-3A电流分辩0.01mA,电压分辩0.1mV
DRX-3B电流分辩0.1mA,电压分辩0.1mV
7、设备电源: 电压220V;频率50Hz;功率500W(配用电炉温度控制器电源的要求参看电炉温度控器说明书)
三、瞬态法测量原理
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。设有一根半径为ro的无限长金属线源竖直地插入液体中,线源的热导率无限大,热容量近似为零,液体和线源在初始时刻处于热平衡,设平衡温度为To,当突然给线源加恒定的热流q时,热量*从线源传递给被测材料。
Carslaw和Jaeger基于材料对一无限小、长源恒定热流的温度响应给出了热线法计算材料导热系数数学解:
(1)
式中θ为探头温升,T为t时刻探头温度,T0为探头初始温度,q为加热功率,λ为样品导热系数,α为样品热扩散系数,r为测试径向位置,Ei为指数积分函数,其表达式为:
(2)
其中μ=r2/4αt,当r2/4αt << 1时,可用其前两项表示,从而得到:
(3)
其中欧拉常数C=0.57726。对上式两端取微分可得到样品导热系数:
(4)
以上推导忽略了探头的尺寸和热容等影响因素,实际测量中,由于探头具有一定体积和热容,因此在探头开始加热时,样品温升会有个时间滞后,在对数时间—温升曲线图上表现为一非线性段,这个时间取决于探针尺寸和结构,之后进入线性段,Z后曲线将趋于平稳。本仪器采用用筛选数据法取线性段上的数据进行线性拟合,从而得到导热系数值。当材料的导热系数已计算出,也就能计算出热扩散系数。
比热容通过如下公式计算:
C=λ/(a*p)
a:热扩散率,单位m2/s
λ:导热系数,单位W/(m·K)
p:密度,单位g/m3
C:比热容,单位KJ/(kg·K)
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