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隔热材料导热系数测试方法

材料导热系数测试方法

    测定隔热板导热系数的方法通常分为稳态法和非稳态发两大类,另外根据热传导方程,如果已知材料的导温系数(热扩散系数)、密度和比热容,也可以根据他们的关系来求出导热系数。


    稳态法测定导热系数的基本内容就是等到试样内各处温度恒定不再随时间而变化时,测试式样的温度分布和热流密度,然后通过稳态热传导方程求导热系数。非稳态测定导热系数,则是在测量过程中式样内部温度随时间变化,需要测量试样内若干点的温度随时间变化的规律,一般不必测量热流密度。然后根据不稳定热传导微分方程,求得导温系数,间接算得导热系数。两种方法各有优缺点,稳态法是数据处理比较简单,缺点是由于需要恒温,导致测量时间很长;非稳态法则相反,测量时间较短,然而数据处理复杂,由于直接测到的是导温系数,必须事先已知材料的密度和比热容,才能求出导热系数。


    任何测量导热系数的设备都需要用已知导热系数的标准来校准。常用的标准样品有两个,即多晶α-氧化铝陶瓷和Amcor工业纯铁。前者用做导热系数较小的材料的标准样品,而后者则为导热系数较大的材料的标准样品。


    平板法是测定材料导热系数的最常用的方法,属于稳态法的一种。此法基于一维稳态导热方程,在一个方形或圆形的薄板式样内沿厚度方向建立一个均匀的热流密度。通过测定通过试样一定面积A上的热流量Q以及沿厚度方向上一定距离b上温度差∆T,然后利用一维稳态导热方程计算材料的导热系数。





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