熱線法測量導(dǎo)熱系數(shù)的原理
點擊次數(shù)：6169 更新時間：2022-01-05
瞬態(tài)法是導(dǎo)熱系數(shù)研究領(lǐng)域內(nèi)*的測量導(dǎo)熱系數(shù)的方法，也是導(dǎo)熱系數(shù)研究領(lǐng)域內(nèi)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(dǎo)熱系數(shù)， 開創(chuàng)法測量材料導(dǎo)熱系數(shù)的先河。到現(xiàn)在，瞬態(tài)法已經(jīng)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(yīng)用范圍廣和較低的測量不確定度等優(yōu)點使其在導(dǎo)熱系數(shù)測量眾多技術(shù)上是*的。目前，法應(yīng)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(chǔ)是無限大介質(zhì)中的徑向一維非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問題，其原理為將一根很細(xì)的金屬絲置于待測物質(zhì)中，當(dāng)對細(xì)絲施加恒定的熱流時，細(xì)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(zhì)進(jìn)行傳導(dǎo)作用實現(xiàn)的，因此熱量傳遞的快慢就與物質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)有關(guān)，反映為絲的溫度隨時間的變化上，從而計算得到待測物質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)。
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(nèi)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(chǎn)生溫升，由線熱源的溫升即可得到流體的導(dǎo)熱系數(shù)。
由得到的理想溫升與加熱時間的對數(shù)的線性關(guān)系后，即可獲得導(dǎo)熱系數(shù)。由于實際測量過程不可能*達(dá)到理想模型而只能盡可能的接近，所以為了獲得準(zhǔn)確的導(dǎo)熱系數(shù)，就需要對各種非理想因素進(jìn)行分析，以采取相應(yīng)的補償措施，使具體實驗條件盡可能達(dá) 到理想模型的假設(shè)條件。
