專利名稱：一種硬質(zhì)碳?xì)钟行釋?dǎo)率的測(cè)試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于測(cè)試裝置的領(lǐng)域，特別涉及一種熱導(dǎo)率的測(cè)試裝置。
背景技術(shù)：
隨著化工、能源、采暖換熱工程、電子信息、電氣工程、航空航天領(lǐng)域?qū)Ω魺岵牧咸岢隽诵碌膽?yīng)用要求，促進(jìn)了隔熱材料的研究與開發(fā)，推動(dòng)了高溫隔熱材料的發(fā)展。目前我國的多種高溫爐仍大量采用傳統(tǒng)的氈類隔熱材料，而傳統(tǒng)的隔熱材料存在使用溫度低、污染大、高溫變脆、使用壽命短、熱場(chǎng)不穩(wěn)定等缺陷。新型隔熱材料已經(jīng)不局限于傳統(tǒng)的隔熱材料，而低密度C/C復(fù)合材料一硬質(zhì)碳?xì)肿鳛橐环N新型的高溫材料，是目前所知的惰性氣氛下理想的高溫結(jié)構(gòu)材料。低密度C/C復(fù)合材料一硬質(zhì)碳?xì)质且环N先進(jìn)的三維熱結(jié)構(gòu)材料，具有導(dǎo)熱系數(shù)小，熱容量低，密度小，線膨脹系數(shù)小，耐高溫，耐熱沖擊性強(qiáng)，耐化學(xué)腐蝕性強(qiáng)等優(yōu)異的性能。而有效熱導(dǎo)率是衡量隔熱材料的隔熱性能的一個(gè)主要參數(shù)，因此準(zhǔn)確地測(cè)量低密度C/C復(fù)合材料一硬質(zhì)碳?xì)值挠行釋?dǎo)率，評(píng)價(jià)其隔熱性能具有十分重要的意義。目前國內(nèi)外測(cè)量高溫隔熱材料的有效熱導(dǎo)率的方法有:穩(wěn)態(tài)法和非穩(wěn)態(tài)法。穩(wěn)態(tài)法包括平板法和熱流法，它的不足是:
1.平板法測(cè)試高溫隔熱材料熱導(dǎo)率時(shí)，通過待測(cè)樣品的總熱流向邊界散失，存在傳熱的二維效應(yīng)，無法準(zhǔn)確測(cè)量出漏熱損失所帶來的誤差，從而導(dǎo)致很難準(zhǔn)確測(cè)量通過待測(cè)樣品的熱流。2.熱線法測(cè)試高溫隔熱材料熱導(dǎo)率時(shí)，熱線與試樣的熱容量不同，以恒定功率對(duì)熱絲加熱時(shí)，熱絲并不是以恒定功率放熱，所以會(huì)產(chǎn)生測(cè)量誤差；而且熱絲放熱不易散失，導(dǎo)致待測(cè)樣品內(nèi)部殘留溫度梯度，待測(cè)樣品內(nèi)部很難形成均勻的溫度場(chǎng)，從而致使溫控調(diào)整時(shí)間增加，準(zhǔn)確性降低。非穩(wěn)態(tài)法包括激光閃射法等。它的不足是:激光閃射法比熱的測(cè)量數(shù)值誤差較大，重復(fù)性較差，比熱的理論計(jì)算值與實(shí)際值差距也較大，測(cè)量的實(shí)際條件與物理模型不能很好地吻合，而且試樣的制備對(duì)測(cè)定結(jié)果影響很大；在操作過程中，由于要求嚴(yán)格控制試樣的直徑、厚度和兩個(gè)端面的平行度，以及需要對(duì)試樣進(jìn)行預(yù)處理，使得測(cè)量過程比較復(fù)雜，從而測(cè)量的準(zhǔn)確度降低。
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有硬質(zhì)碳?xì)钟行釋?dǎo)率測(cè)試裝置存在著測(cè)量精度不高，測(cè)量范圍較窄等不足，專門提供了一種硬質(zhì)碳?xì)钟行釋?dǎo)率的測(cè)試裝置，通過與標(biāo)準(zhǔn)樣品的參比，然后調(diào)整誤差參數(shù)，從而準(zhǔn)確地測(cè)量出不同條件下硬質(zhì)碳?xì)值挠行釋?dǎo)率，較好地評(píng)價(jià)其隔熱性能。本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是:一種硬質(zhì)碳?xì)钟行釋?dǎo)率的測(cè)試裝置，包括爐體和爐蓋，其特征是:爐體內(nèi)部由下向上依次安裝有下隔熱氈、中隔熱氈和上隔熱氈，其中，下隔熱氈中心位置由下向上依次安裝有水冷盤、標(biāo)準(zhǔn)樣品、待測(cè)樣品和均熱板，且水冷盤與爐體底壁活動(dòng)連接，標(biāo)準(zhǔn)樣品測(cè)試電偶安裝于標(biāo)準(zhǔn)樣品上，待測(cè)樣品測(cè)試電偶安裝于待測(cè)樣品上；石墨安裝于中隔熱氈上部，石墨與均熱板之間形成熱流通道。所述待測(cè)樣品測(cè)試電偶包括待測(cè)樣品上測(cè)試電偶和待測(cè)樣品下測(cè)試電偶。所述標(biāo)準(zhǔn)樣品測(cè)試電偶包括標(biāo)準(zhǔn)樣品上測(cè)試電偶、標(biāo)準(zhǔn)樣品中測(cè)試電偶和標(biāo)準(zhǔn)樣品下測(cè)試電偶。所述待測(cè)樣品上測(cè)試電偶和待測(cè)樣品下測(cè)試電偶分別安裝于待測(cè)樣品的上部和下部，且待測(cè)樣品上測(cè)試電偶和待測(cè)樣品下測(cè)試電偶的前端位于待測(cè)樣品的中心。所述標(biāo)準(zhǔn)樣品上測(cè)試電偶、標(biāo)準(zhǔn)樣品中測(cè)試電偶和標(biāo)準(zhǔn)樣品下測(cè)試電偶由上向下依次安裝于標(biāo)準(zhǔn)樣品的中部，且標(biāo)準(zhǔn)樣品上測(cè)試電偶、標(biāo)準(zhǔn)樣品中測(cè)試電偶和標(biāo)準(zhǔn)樣品下測(cè)試電偶的前端位于標(biāo)準(zhǔn)樣品的中心。所述標(biāo)準(zhǔn)樣品測(cè)試電偶和待測(cè)樣品測(cè)試電偶均為直徑l_2mm、長度1_1.5m的鎧裝K型熱電偶或鉬銠熱電偶。本發(fā)明的測(cè)試裝置構(gòu)思獨(dú)特，方便實(shí)用，通過測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)樣品上、中、下端的電偶數(shù)值，與樣品上、下端電偶數(shù)值帶入到公式中，可以直接得到待測(cè)物體的熱導(dǎo)率。綜上，本發(fā)明在公式的基礎(chǔ)上，提出一種硬質(zhì)碳?xì)钟行釋?dǎo)率的測(cè)試裝置，該裝置使測(cè)量成本降低，測(cè)量精度卻大大提高，可以投入生產(chǎn)，創(chuàng)造產(chǎn)品價(jià)值。
附圖為一種硬質(zhì)碳?xì)钟行釋?dǎo)率的測(cè)試裝置結(jié)構(gòu)簡圖。1.待測(cè)樣品上測(cè)試電偶，2.待測(cè)樣品下測(cè)試電偶，3.標(biāo)準(zhǔn)樣品上測(cè)試電偶，4.標(biāo)準(zhǔn)樣品中測(cè)試電偶，5.標(biāo)準(zhǔn)樣品下測(cè)試電偶，6.水冷盤，7.標(biāo)準(zhǔn)樣品，8.爐體，9.待測(cè)樣品，10.下隔熱氈，11.中隔熱氈，12.均熱板，13.熱流通道，14.石墨，15.上隔熱氈，16爐蓋。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例及附圖詳細(xì)說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不局限于具體實(shí)施例。實(shí)施例1
如附圖1所示，一種硬質(zhì)碳?xì)钟行釋?dǎo)率的測(cè)試裝置，包括爐體8和爐蓋16，其特征是:爐體內(nèi)部由下向上依次安裝有下隔熱氈10、中隔熱氈11和上隔熱氈15，其中，下隔熱氈10中心位置由下向上依次安裝有水冷盤6、標(biāo)準(zhǔn)樣品7、待測(cè)樣品9和均熱板12，且水冷盤6與爐體8底壁活動(dòng)連接，標(biāo)準(zhǔn)樣品測(cè)試電偶安裝于標(biāo)準(zhǔn)樣品7上，待測(cè)樣品測(cè)試電偶安裝于待測(cè)樣品9上；石墨14安裝于中隔熱氈11上部，石墨14與均熱板12之間形成熱流通道13。待測(cè)樣品測(cè)試電偶包括待測(cè)樣品上測(cè)試電偶I和待測(cè)樣品下測(cè)試電偶2。標(biāo)準(zhǔn)樣品測(cè)試電偶包括標(biāo)準(zhǔn)樣品上測(cè)試電偶3、標(biāo)準(zhǔn)樣品中測(cè)試電偶4和標(biāo)準(zhǔn)樣品下測(cè)試電偶5。待測(cè)樣品上測(cè)試電偶I和待測(cè)樣品下測(cè)試電偶2分別安裝于待測(cè)樣品9的上部和下部，且待測(cè)樣品上測(cè)試電偶I和待測(cè)樣品下測(cè)試電偶2的前端位于待測(cè)樣品的中心。標(biāo)準(zhǔn)樣品上測(cè)試電偶3、標(biāo)準(zhǔn)樣品中測(cè)試電偶4和標(biāo)準(zhǔn)樣品下測(cè)試電偶5由上向下依次安裝于標(biāo)準(zhǔn)樣品的中部，且標(biāo)準(zhǔn)樣品上測(cè)試電偶3、標(biāo)準(zhǔn)樣品中測(cè)試電偶4和標(biāo)準(zhǔn)樣品下測(cè)試電偶5的前端位于標(biāo)準(zhǔn)樣品的中心。標(biāo)準(zhǔn)樣品測(cè)試電偶和待測(cè)樣品測(cè)試電偶均為直徑1mm、長度Im的鎧裝K型熱電偶。選取物性穩(wěn)定且熱導(dǎo)率容易準(zhǔn)確測(cè)量的304不銹鋼作為標(biāo)準(zhǔn)樣品7，根據(jù)相應(yīng)的尺寸制得標(biāo)準(zhǔn)樣品7和待測(cè)樣品9用2000#的砂紙打磨標(biāo)準(zhǔn)樣品7、待測(cè)樣品9和均熱板12的表面保持其平整度，將待測(cè)樣品9放在標(biāo)準(zhǔn)樣品7上，放入裝置中，然后將全部物件組裝成相應(yīng)的有效熱導(dǎo)率測(cè)試裝置。通過調(diào)整水冷盤6的高度，使標(biāo)準(zhǔn)樣品7、待測(cè)樣品9、均熱板12之間存在一定的壓力，使其緊密結(jié)合。調(diào)節(jié)加熱裝置的控溫偶，達(dá)到所需的溫度。測(cè)量出待測(cè)樣品9和標(biāo)準(zhǔn)樣品7冷熱面的溫差并記錄下來。由傅里葉定律可知，在測(cè)量區(qū)域內(nèi)，通過標(biāo)準(zhǔn)樣品7和待測(cè)樣
品9的熱量近似相等，二者熱導(dǎo)率的比值可通過測(cè)量值帶入如下公式:κ _+AF45)
待5 _ 2h * AT12 a
其中，L為待測(cè)樣品9的厚度，h為標(biāo)準(zhǔn)樣品的兩深孔之間的距離，Ka為誤差調(diào)整參數(shù)，為待測(cè)樣品上測(cè)試電偶I和待測(cè)樣品下測(cè)試電偶2之間的溫差，ΔΓ34為標(biāo)準(zhǔn)樣品上測(cè)試電偶3和標(biāo)準(zhǔn)樣品中測(cè)試電偶4之間的溫差，ΔΓ 為標(biāo)準(zhǔn)樣品中測(cè)試電偶4和標(biāo)準(zhǔn)樣品下測(cè)試電偶5之間的溫差，即可求得待測(cè)樣品9的有效熱導(dǎo)率。實(shí)施例2
如附圖1所示，一種硬質(zhì)碳?xì)钟行釋?dǎo)率的測(cè)試裝置，包括爐體8和爐蓋16，其特征是:爐體內(nèi)部由下向上依次安裝有下隔熱氈10、中隔熱氈11和上隔熱氈15，其中，下隔熱氈10中心位置由下向上依次安裝有水冷盤6、標(biāo)準(zhǔn)樣品7、待測(cè)樣品9和均熱板12，且水冷盤6與爐體8底壁活動(dòng)連接，標(biāo)準(zhǔn)樣品測(cè)試電偶安裝于標(biāo)準(zhǔn)樣品7上，待測(cè)樣品測(cè)試電偶安裝于待測(cè)樣品9上；石墨14安裝于中隔熱氈11上部，石墨14與均熱板12之間形成熱流通道13。待測(cè)樣品測(cè)試電偶包括待測(cè)樣品上測(cè)試電偶I和待測(cè)樣品下測(cè)試電偶2。標(biāo)準(zhǔn)樣品測(cè)試電偶包括標(biāo)準(zhǔn)樣品上測(cè)試電偶3、標(biāo)準(zhǔn)樣品中測(cè)試電偶4和標(biāo)準(zhǔn)樣品下測(cè)試電偶5。待測(cè)樣品上測(cè)試電偶I和待測(cè)樣品下測(cè)試電偶2分別安裝于待測(cè)樣品9的上部和下部，且待測(cè)樣品上測(cè)試電偶I和待測(cè)樣品下測(cè)試電偶2的前端位于待測(cè)樣品的中心。標(biāo)準(zhǔn)樣品上測(cè)試電偶3、標(biāo)準(zhǔn)樣品中測(cè)試電偶4和標(biāo)準(zhǔn)樣品下測(cè)試電偶5由上向下依次安裝于標(biāo)準(zhǔn)樣品的中部，且標(biāo)準(zhǔn)樣品上測(cè)試電偶3、標(biāo)準(zhǔn)樣品中測(cè)試電偶4和標(biāo)準(zhǔn)樣品下測(cè)試電偶5的前端位于標(biāo)準(zhǔn)樣品的中心。`標(biāo)準(zhǔn)樣品測(cè)試電偶和待測(cè)樣品測(cè)試電偶均為直徑2mm、長度1.5m的鉬銠熱電偶。測(cè)試及計(jì)算過程與實(shí)施例1相同。
權(quán)利要求
1.一種硬質(zhì)碳?xì)钟行釋?dǎo)率的測(cè)試裝置，包括爐體(8)和爐蓋(16)，其特征是:爐體內(nèi)部由下向上依次安裝有下隔熱氈(10)、中隔熱氈(11)和上隔熱氈(15)，其中，下隔熱氈(10)中心位置由下向上依次安裝有水冷盤(6)、標(biāo)準(zhǔn)樣品(7)、待測(cè)樣品(9)和均熱板(12)，且水冷盤(6)與爐體(8)底壁活動(dòng)連接，標(biāo)準(zhǔn)樣品測(cè)試電偶安裝于標(biāo)準(zhǔn)樣品(7)上，待測(cè)樣品測(cè)試電偶安裝于待測(cè)樣品(9)上；石墨(14)安裝于中隔熱氈(11)上部，石墨(14)與均熱板(12)之間形成熱流通道(13)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硬質(zhì)碳?xì)钟行釋?dǎo)率的測(cè)試裝置，其特征是:所述待測(cè)樣品測(cè)試電偶包括待測(cè)樣品上測(cè)試電偶(I)和待測(cè)樣品下測(cè)試電偶(2)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硬質(zhì)碳?xì)钟行釋?dǎo)率的測(cè)試裝置，其特征是:所述標(biāo)準(zhǔn)樣品測(cè)試電偶包括標(biāo)準(zhǔn)樣品上測(cè)試電偶(3)、標(biāo)準(zhǔn)樣品中測(cè)試電偶(4)和標(biāo)準(zhǔn)樣品下測(cè)試電偶(5)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種硬質(zhì)碳?xì)钟行釋?dǎo)率的測(cè)試裝置，其特征是:所述待測(cè)樣品上測(cè)試電偶(I)和待測(cè)樣品下測(cè)試電偶(2)分別安裝于待測(cè)樣品(9)的上部和下部，且待測(cè)樣品上測(cè)試電偶(I)和待測(cè)樣品下測(cè)試電偶(2)的前端位于待測(cè)樣品的中心。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種硬質(zhì)碳?xì)钟行釋?dǎo)率的測(cè)試裝置，其特征是:所述標(biāo)準(zhǔn)樣品上測(cè)試電偶(3 )、標(biāo)準(zhǔn)樣品中測(cè)試電偶(4 )和標(biāo)準(zhǔn)樣品下測(cè)試電偶(5 )由上向下依次安裝于標(biāo)準(zhǔn)樣品的中部，且標(biāo)準(zhǔn)樣品上測(cè)試電偶(3)、標(biāo)準(zhǔn)樣品中測(cè)試電偶(4)和標(biāo)準(zhǔn)樣品下測(cè)試電偶(5)的前端位于標(biāo)準(zhǔn)樣品的中心。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3任一所述的一種硬質(zhì)碳?xì)钟行釋?dǎo)率的測(cè)試裝置，其特征是:所述標(biāo)準(zhǔn)樣品測(cè)試電偶和待測(cè)樣品測(cè)試電偶均為直徑l_2mm、長度1-1.5m的鎧裝K型熱電偶或鉬銠熱電偶。
全文摘要
本發(fā)明屬于熱導(dǎo)率測(cè)試裝置的領(lǐng)域，特別涉及一種硬質(zhì)碳?xì)钟行釋?dǎo)率的測(cè)試裝置。它包括爐體和爐蓋，爐體內(nèi)部由下向上依次安裝有下隔熱氈、中隔熱氈和上隔熱氈，其中，下隔熱氈中心位置由下向上依次安裝有水冷盤、標(biāo)準(zhǔn)樣品、待測(cè)樣品和均熱板，且水冷盤與爐體底壁活動(dòng)連接，標(biāo)準(zhǔn)樣品測(cè)試電偶安裝于標(biāo)準(zhǔn)樣品上，待測(cè)樣品測(cè)試電偶安裝于待測(cè)樣品上；石墨安裝于中隔熱氈上部，石墨與均熱板之間形成熱流通道。本發(fā)明在公式的基礎(chǔ)上，提出一種硬質(zhì)碳?xì)钟行釋?dǎo)率的測(cè)試裝置，該裝置使測(cè)量成本降低，測(cè)量精度卻大大提高，可以投入生產(chǎn)，創(chuàng)造產(chǎn)品價(jià)值。
文檔編號(hào)G01N25/20GK103175865SQ20131012390
公開日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2013年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月10日
發(fā)明者譚毅, 施偉, 王兵, 徐春朝 申請(qǐng)人:大連理工大學(xué)