發(fā)布時(shí)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(cè)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(jiǎn)稱TPS法)是測(cè)量材料導(dǎo)熱系數(shù)的瞬態(tài)方法之一,具有測(cè)量時(shí)間短、導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)量范圍廣以及樣品適用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。目前國(guó)外基于該方法研制的導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定儀已比較成熟,廣受國(guó)內(nèi)外各大型企業(yè)、高等院校和科研院所的青睞,但國(guó)內(nèi)還未有成熟的儀器面市。本課題組經(jīng)過(guò)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(cè)定儀的標(biāo)準(zhǔn)模塊,也就是針對(duì)各向同性的塊狀樣品(體樣品)的導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)量功能,且對(duì)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(duì)各向異性樣品、單面樣品、液體的導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)量的模塊尚未開(kāi)發(fā),不具備這些測(cè)量功能,亟需開(kāi)發(fā)相應(yīng)的模塊;另外,在標(biāo)準(zhǔn)模式下,針對(duì)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(cè)量仍然存在較大誤差,針對(duì)這部分也需要進(jìn)行誤差分析,開(kāi)發(fā)出針對(duì)保溫材料的專用模塊�；�于此,本文致力于開(kāi)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(cè)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(cè)量方法,闡述了國(guó)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(duì)保溫材料模塊,分析了測(cè)量誤差的主要來(lái)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(duì)測(cè)量的影響,并分別在探頭溫升理想模型和修正模型下測(cè)量了四種不同保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)。結(jié)果表明在對(duì)誤差進(jìn)行修正后,保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)量準(zhǔn)確度提高了近4%。3、針對(duì)各向異性模塊,介紹了TPS法測(cè)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(cè)量模塊的程序算法。然后對(duì)硅鋼片疊層和三種木材的導(dǎo)熱系數(shù)進(jìn)行了測(cè)量,并對(duì)結(jié)果進(jìn)行了分析和評(píng)價(jià)。4、針對(duì)單面模塊,基于瞬態(tài)熱帶法的單面測(cè)量原理,建立了TPS單面法探頭的溫升模型。然后對(duì)其程序算法進(jìn)行了設(shè)計(jì),最后通過(guò)與標(biāo)準(zhǔn)模塊的對(duì)比實(shí)驗(yàn)對(duì)該模塊的測(cè)試性能進(jìn)行了評(píng)價(jià)。5、針對(duì)液體模塊,設(shè)計(jì)了適用于測(cè)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(jì)探頭的電阻溫度系數(shù)。通過(guò)對(duì)不同液體導(dǎo)熱系數(shù)的大量的測(cè)試實(shí)驗(yàn),評(píng)價(jià)了液體測(cè)量裝置的性能。6、對(duì)本文的主要工作進(jìn)行了總結(jié),并對(duì)存在的不足提出了改進(jìn)意見(jiàn)。
【學(xué)位單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)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(kuò)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(cè)定儀了，因而也廣受國(guó)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(guò)一次測(cè)量獲得材料的導(dǎo)熱司生產(chǎn)的導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)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(cè)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(guó)外研制的瞬態(tài)平面熱源。儀器的共同特征是測(cè)量時(shí)間短，一般只需幾秒的測(cè)量，所用時(shí)間遠(yuǎn)小于穩(wěn)態(tài)測(cè)量法。此外還具復(fù)性高等優(yōu)點(diǎn)，但國(guó)外的測(cè)試儀器價(jià)格普遍比較

圖 2-2 TPS 探頭簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)一點(diǎn) P（x, y, z）在 t 時(shí)數(shù)為常數(shù)時(shí)，由傅里葉2 2 22 2 2T T T 1Tx y z c 熱擴(kuò)散系數(shù)； c為樣品材料中開(kāi)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(hào)：2892682