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熱線法測量導熱系數的原理
點擊次數:5753 更新時間:2022-01-05

瞬態(tài)法是導熱系數研究領域內*的測量導熱系數的方法,也是導熱系數研究領域內研究zui多、zui完善的方法。

 
1931 年,Stâlhane 和 Pyk 利用瞬態(tài)法測量了固體和粉末以及一些液體的導熱系數, 開創(chuàng)法測量材料導熱系數的先河。到現在,瞬態(tài)法已經發(fā)展到非常完善,能夠測量液體、氣體、納米流體、熔融鹽和其他固體等。法因為其廣泛的應用范圍廣和較低的測量不確定度等優(yōu)點使其在導熱系數測量眾多技術上是*的。目前,法應用于液體、氣體和固體測量中,不確定度可小于1%,而對于納米流體和熔融鹽的不確定度小于2%。
 
瞬態(tài)法的理論基礎是無限大介質中的徑向一維非穩(wěn)態(tài)導熱問題,其原理為將一根很細的金屬絲置于待測物質中,當對細絲施加恒定的熱流時,細絲的溫度不斷升高,同時絲的電阻不斷增大,熱量的傳遞是通過絲向包圍在其周圍的物質進行傳導作用實現的,因此熱量傳遞的快慢就與物質的導熱系數有關,反映為絲的溫度隨時間的變化上,從而計算得到待測物質的導熱系數。
 
其理想模型為:在無限大的各向同性流體中置入直徑無限小、長度無限長、內部溫度均衡的線熱源,初始狀態(tài)下二者處于熱平衡狀態(tài),突然給線源施加恒定的熱流加熱一段時間,線熱源及其周圍的流體就會產生溫升,由線熱源的溫升即可得到流體的導熱系數。 

由得到的理想溫升與加熱時間的對數的線性關系后,即可獲得導熱系數。由于實際測量過程不可能*達到理想模型而只能盡可能的接近,所以為了獲得準確的導熱系數,就需要對各種非理想因素進行分析,以采取相應的補償措施,使具體實驗條件盡可能達 到理想模型的假設條件。

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