專利名稱：多孔陶瓷導(dǎo)熱系數(shù)的簡易測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于導(dǎo)熱測量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及多孔陶瓷導(dǎo)熱系數(shù)的測量裝置。
背景技術(shù)：
多孔陶瓷由于具有低導(dǎo)熱，低密度，高孔隙，耐高溫和耐腐蝕等優(yōu)異性能，被廣泛應(yīng)用于制備過濾膜，催化劑載體，燃燒器和保溫材料等。其中，導(dǎo)熱系數(shù)是多孔陶瓷一個重要的物理參數(shù)，是評價多孔陶瓷性能必不可少的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。目前，多孔陶瓷的導(dǎo)熱系數(shù)主要通過實驗測量獲得，根據(jù)測量原理大致可分為穩(wěn)態(tài)法和非穩(wěn)態(tài)法。穩(wěn)態(tài)測量法具有原理簡單，可準確、直接地獲得熱導(dǎo)率，缺點是測定時間較長和對環(huán)境(如測量系統(tǒng)的絕熱條件、測量過程中的溫度控制以及樣品的形狀尺寸等)要求苛刻。非穩(wěn)態(tài)測量法通過測量樣品的溫度分布隨時間變化來推算導(dǎo)熱系數(shù)，特點是測量時間短、精確性高、對環(huán)境要求低，但是公式較復(fù)雜，一般多用于比熱基本趨于常數(shù)的中、高溫區(qū)導(dǎo)熱系數(shù)的測量。常用的穩(wěn)態(tài)法有防護平板法，熱流計法等，常用的非穩(wěn)態(tài)法有熱線法，平面熱源法和散光等，并且各種測量方法都有一定的導(dǎo)熱系數(shù)測量范圍。多孔陶瓷的成型方法有很多種，當運用模壓或者注模成型時，最終樣品的尺寸受限于模具大小，這樣很多普通的熱導(dǎo)率測試儀器并不適用，而某些能夠進行測量的精密測量儀器又價格昂貴，進行一次測量所需費用較高，所以搭建一種能快速準備測量多孔陶瓷導(dǎo)熱系數(shù)的簡易實驗裝置是非常必要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種多孔陶瓷導(dǎo)熱系數(shù)的簡易測量裝置。多孔陶瓷導(dǎo)熱系數(shù)的簡易測量裝置包括位于底部的加熱器1，加熱器I的頂部設(shè)有熱源2，熱源2的頂部設(shè)有上下對應(yīng)的上銅片5和下銅片3，下銅片3與熱源2直接接觸為熱端，上銅片5為冷端；測量時，被測多孔陶瓷4位于上銅片5和下銅片3之間；上銅片5的中部和下銅片3的中部分別開設(shè)有小孔，上熱電偶8的一端插設(shè)于上銅片5的小孔內(nèi)，下熱電偶9的一端插設(shè)于下銅片3的小孔內(nèi)；上銅片5、被測多孔陶瓷4和下銅片3上包裹著保溫罩6，保溫罩6的外側(cè)頂部設(shè)有重塊7 ;上熱電偶8的另一端和下熱電偶9的另一端分別位于保溫罩6的外部。所述熱源2為圓形或方形的厚鐵塊或厚銅塊，厚度為20 40mm ;圓形的厚鐵塊或厚銅塊直徑為60 80mm，方形的厚鐵塊或厚銅塊的邊長為60 80mm ;所述上銅片5和下銅片3均為圓形或方形，厚度3 5mm ;所述重塊7為圓形或方形的鐵塊或者鉛塊，厚度為20 40mm ;圓形的鐵塊或者鉛塊的直徑為20 30mm。方形的鐵塊或者鉛塊的邊長為20 30mmo所述加熱器I為高溫陶瓷加熱片或者電阻加熱器。保溫罩材料為聚苯乙烯或者聚氨酯泡沫保溫材料。所述上熱電偶8和下熱電偶9均為Φ0.5的K型鎧裝熱電偶。
本發(fā)明利用傅里葉傳熱定律，一個厚度為h、截面積為A的樣品兩邊的熱端溫度和冷端溫度分別記為Th和T。，則從熱端到冷端在樣品內(nèi)將產(chǎn)生一個縱向熱流Q。由此可以導(dǎo)出樣品的導(dǎo)熱系數(shù)λ為:
權(quán)利要求
1.多孔陶瓷導(dǎo)熱系數(shù)的簡易測量裝置，其特征在于:包括位于底部的加熱器(I)，加熱器(I)的頂部設(shè)有熱源(2)，熱源(2)的頂部設(shè)有上下對應(yīng)的上銅片(5)和下銅片(3)，下銅片(3)與熱源(2)直接接觸為熱端，上銅片(5)為冷端；測量時，被測多孔陶瓷(4)位于上銅片(5)和下銅片(3)之間；上銅片(5)的中部和下銅片(3)的中部分別開設(shè)有小孔，上熱電偶(8)的一端插設(shè)于上銅片(5)的小孔內(nèi)，下熱電偶(9)的一端插設(shè)于下銅片(3)的小孔內(nèi)；上銅片(5)、被測多孔陶瓷(4)和下銅片(3)上包裹著保溫罩(6)，保溫罩(6)的外側(cè)頂部設(shè)有重塊(7);上熱電偶(8)的另一端和下熱電偶(9)的另一端分別位于保溫罩(6)的外部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔陶瓷導(dǎo)熱系數(shù)的簡易測量裝置，其特征在于:所述熱源(2)為圓形或方形的厚鐵塊或厚銅塊，厚度為20 40mm ;圓形的厚鐵塊或厚銅塊直徑為60 80mm，方形的厚鐵塊或厚銅塊的邊長為60 80mm ;所述上銅片(5)和下銅片(3)均為圓形或方形，厚度3 5mm ;所述重塊(7)為圓形或方形的鐵塊或者鉛塊,厚度為20 40mm ；圓形的鐵塊或者鉛塊的直徑為20 30mm，方形的鐵塊或者鉛塊的邊長為20 30mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多孔陶瓷導(dǎo)熱系數(shù)的簡易測量裝置，其特征在于:所述加熱器(I)為高溫陶瓷加熱片或者電阻加熱器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多孔陶瓷導(dǎo)熱系數(shù)的簡易測量裝置，其特征在于:保溫罩材料為聚苯乙烯或者聚氨酯泡沫保溫材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多孔陶瓷導(dǎo)熱系數(shù)的簡易測量裝置，其特征在于:所述上熱電偶(8)和下熱電偶(9)均為Φ0.5的K型鎧裝熱電偶。
全文摘要
本發(fā)明涉及多孔陶瓷導(dǎo)熱系數(shù)的簡易測量裝置。該裝置包括位于底部的加熱器，加熱器的頂部設(shè)有熱源，熱源的頂部設(shè)有上下對應(yīng)的上銅片和下銅片，下銅片與熱源直接接觸為熱端，上銅片為冷端；測量時，被測多孔陶瓷位于上銅片和下銅片之間；上銅片和下銅片分別連接著熱電偶；上銅片、被測多孔陶瓷和下銅片上包裹著保溫罩，保溫罩的外側(cè)頂部設(shè)有重塊。本發(fā)明裝置利用傅里葉傳熱定律計算導(dǎo)熱系數(shù)，結(jié)構(gòu)簡單；搭建裝置所用的加熱器、熱源、銅片、熱電偶等部件并不昂貴，成本較低；利用該裝置測量導(dǎo)熱系數(shù)的實驗操作步驟較少，與穩(wěn)態(tài)法測量一次需幾個小時相比較，本發(fā)明測量一次所需的時間一般在10～20分鐘。
文檔編號G01N25/20GK103149238SQ20131010844
公開日2013年6月12日 申請日期2013年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月30日
發(fā)明者張和平, 龔倫倫, 張瑞芳, 王永紅, 程旭東, 楊暉 申請人:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)