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JJ-F1018 瞬态快速热线法导热系数测试仪 GB/T10297-2015 说明方案

文章由觐嘉科学仪器(上海)有限公司提供瞬态快速热线法导热系数测试仪是一种基于热线法(瞬态热丝法)原理的高精度导热性能测量

文章由觐嘉科学仪器(上海)有限公司提供

瞬态快速热线法导热系数测试仪是一种基于热线法(瞬态热丝法)原理的高精度导热性能测量设备,以下是对其的详细介绍:

一、技术原理

瞬态快速热线法通过监测热线在样品中加热时的温度动态变化,利用热传导理论计算材料的导热系数(λ)。其核心模型为“无限长热线”假设:

热线特性:细金属丝(如铂丝、镍铬丝,直径0.05~0.5mm)兼具加热和测温功能,通过电阻随温度变化的特性实时记录温度。

测试过程:对热线施加恒定电功率(单位长度功率q),使其均匀释放热量,热量通过样品向周围传导。热线温度升高值(ΔT)与加热时间(t)的对数呈线性关系,即ΔT-lnt曲线的斜率k与导热系数λ成反比(λ = q/(4πk))。

关键假设:忽略热线自身热容量(理想线热源)、样品无限大(无边界效应),确保测量结果的准确性。

二、核心优势

测试速度快:通常1~2分钟内完成测量,远快于稳态法(如平板法需数小时),显著提升检测效率。

样品用量少:适用于贵重或稀有材料,减少资源消耗。

适用范围广:材料类型:固体(如保温材料、岩石)、液体(如润滑油、冷却液)、粉末(如建筑砂浆、土壤)等。导热系数范围:0.001~25 W/(m·K),覆盖低导热材料(如保温棉λ≈0.03 W/(m·K))和高导热材料(如金属λ≈100 W/(m·K))。

高精度与重复性:测量准确度≤±3%,重复性误差≤5%,满足科研与工业质检需求。

操作便捷:即插即用探头接口、简单软件界面,降低操作门槛。

三、技术参数与配置

导热系数范围:0.001~25 W/(m·K)(部分型号支持0.01~100 W/(m·K))。

测试温度范围:标准检测:室温。扩展配置:-40℃~1500℃(需选配温度控制器)。

测量精度:≤±3%(全量程范围内)。

探头类型:单热线、双螺旋结构探头(避免加热电流干扰测温)。

样品尺寸:通常为热线长度的5倍以上(如热线长100mm,样品边长≥500mm)。

核心配置:测试主机(含PLC控制系统)。探头传感器(如铂金丝Φ0.06×100mm)。测试软件(支持数据采集、曲线拟合、报告生成)。通讯接口(USB、RS-232C)。选配件:温度控制器、真空/压力系统、粉末测试容器、液体杯等。

四、应用场景

建筑材料:测定保温棉、加气混凝土的导热系数,评估保温性能。

工业液体:测量润滑油、冷却液的导热系数,优化散热设计。

地质样品:分析土壤、岩石的导热系数,支持地热开发或地质传热研究。

食品与生物材料:测量肉类、谷物的导热系数,指导冷藏或加热工艺。

科研与教学:为材料科学、热物理研究提供关键参数,支持新型材料开发。

五、操作流程

样品准备:固体:钻孔埋入热线,填充导热膏减少接触热阻。液体:悬于样品中心,确保完全浸没且无晃动。粉末:分层压实后埋入热线,避免空隙。

初始平衡:让样品与环境温度平衡(波动≤0.5℃)。

加热与数据采集:启动电源,记录热线温度随时间变化。

曲线拟合:选取线性段(通常加热后1~10秒),拟合ΔT-lnt曲线。

结果计算:根据公式λ = q/(4πk)计算导热系数。

六、注意事项

接触热阻:确保热线与样品紧密接触,避免空隙导致测量值偏低。

对流干扰:液体样品需使用低加热功率、缩短加热时间,或选择高黏度液体。

边界效应:样品尺寸需满足“无限大”假设,避免热量反射影响结果。

环境控制:在恒温环境(如恒温箱)中测试,或采用温度补偿算法。

探头保护:安装时避免拉扯,测试粉末或坚硬固体时防止挤压损坏。