[发明专利]一种流体低温热导率的测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种测试流体热导率的测试方法，特别是一种流体低温热导率的测试方法，属于热导率测试领域。

背景技术

早在上世纪80～90年代，中国科技大学研制出KDR-1热线法快速热导率测定仪，使用“瞬态热线法”对煤油、机油和原油等流体进行了常温热导率测试。中国空间技术研究院510研究所采用“瞬态热线法”在-50℃～+30℃对油脂进行过热导率的测试，并对热控中使用的液体制冷工质的低温热导率在-110℃～+100℃进行了测试研究，目前，采用瞬态热线法(简称热线法)测量流体材料热导率成为测试方法的主流。测试装置简图见附图1。测试方法的原理如下：将置于流体试样中心金属丝作为加热器。当施加一定电流时，金属丝和流体同时升温。被测流体试样的热导率与金属丝升温速率的关系见公式(1)。

λ=I2R4πL×d(lnτ)dT...........................(1)]]>

式中：

λ-介质的热导率，单位为瓦每米开(W/(m·K))；

I-对金属丝施加的电流，单位为安(A)；

R-金属丝本身的电阻，单位为欧姆(Ω)；

τ-加热时间，单位为秒(s)；

L-金属丝长度，单位为米(m)；

T-金属丝温度，单位为开尔文(K)。

美国早在上世纪50年代就开始了采用瞬态热线法、稳态热线法测试流体的低温热导率。由于热线法具有低温下控温方便灵活，可以应用于各种流体，因而得到广泛应用。同样，热线法也存在如何减小测量误差的问题，许多学者采取各种方法如标准样品法(即先后测量标准样品和被测样品的数据，通过数据处理来消除系统误差)、电桥法等，热线法已经越来越多被采用。但是系统误差还是没有彻底解决。系统误差的造成，主要是由于流体试样中心金属丝不能完全看成为无限长加热源，测温热电偶的测温点不在正中心，盛试样的试样容器直径不能制成无限大等等。因此，测试的准确性受到限制。

本方法的特点是采用热线法分别测出已知热导率的标准试样和被测流体试样的温升，可以分别写出两个计算式，当加热电流、加热电压、加热时间、试样温度和试验状态完全相同情况下，两式相除，通过简化可以得出以下公式(2)，计算出流体试样的低温热导率：