[发明专利]带自动调压与测厚装置的单平板防护热板法导热系数测定仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种单平板式防护热板法的导热系数测定仪，特别是一种带自动调压与测厚装置的单平板式的导热系数测定仪。

背景技术

导热系数是用来衡量材料的导热特性和保温性能的重要参数。绝热材料广泛用于建筑、冶金、化工、电力、石油、建材、机械、轻工、纺织、军工、交通运输、仓储等各行各业，其性能的高低，是由材料本身导热系数的大小决定的，导热系数愈小，其绝热性能愈好。绝热材料性能的研究是各种建筑物、工业窑炉、锅炉、热交换器、蒸馏塔、储罐、烟道、管道、阀门、风机、仓库、空调、车船等设备隔热、隔音的核心技术，因此，绝热材料的导热系数的精确测定与否对于现代化生产具有重要的意义。

绝热材料的导热系数与材料的厚度、密度、结构以及其所处的温度等密切相关。在GB/T10294-2008(绝热材料稳态热阻及有关特性的测定防护热板法)中对厚度测量、夹紧力等均有要求：由于热膨胀或板的压力，试件的厚度可能变化，建议尽可能在装置里，在实际的测定温度和压力下测量试件厚度；为改善试件与板的热接触或在板间保持一个准确的间距，应配备施加可重现的恒定夹紧力的装置，测定绝热材料时，施加的压力一般不大于2.5kPa。而现有的国内外导热系数测定仪大多数不具备压力测量、厚度在线测量功能，虽然有些具备压力测量装置，但是都是凭操作人员的经验进行压力调控，使用复杂，设备自动化程度较低。并且现有的国内外基于防护主板法的导热系数测定仪大多数是双平板式的，工作时需要制作两块完全相同的材料，此时就对材料的厚度和结构的均匀一致性提出了苛刻要求，试件制作不易。

同时就国内外保护平板法导热系数测定仪的发展现状而言，技术上还存在很多缺陷如：不能自动测量试件的厚度；不能自动控制施加到试件上的压力；人机交互界面较粗糙等。

发明内容

针对现有技术中结构上的不足，本发明的目的是提供一种带自动调压与测厚装置的单平板防护热板法导热系数测定仪，以利于达到自动控制施加在试件上的压力，在保证试件的性能不受破坏的同时，又能够保证试件与冷板有良好的热接触的目的，达到在线自动测量试件的厚度的目的，以使得导热系数的测定更加精确；同时具有很好的人机互动功能，操作简单易懂，既使没有热工测量基础的人也能迅速掌握操作方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是提供一种带自动调压与测厚装置的单平板防护热板法导热系数测定仪，其中：所述测定仪包括主体单元、支架单元、自动压力调控单元、自动温度调控单元、厚度测量单元及过程监测与控制单元，所述主体单元安装在支架单元内，自动压力调控单元固定在主体单元上，能够自动调节施加在试件上的压力，在主体单元的各板件中均设有安装孔，自动温度调控单元中的多个温度传感器即安装在所述安装孔内，厚度测量单元中的位移传感器直接安装在支架单元上，可直接在实验过程中测得试件的厚度，自动压力调控单元、自动温度调控单元、厚度测量单元所得到的压力、温度、厚度电信号均传送到过程监测与控制单元上。

本发明的效果是该测定仪可以实时在线测量试件的压力与厚度，并能自动进行压力调控，避免手动测量的繁琐和误差，实现自动化操作与测量，实现对试件的导热系数的精确测量，有很好的人机互动功能，能够在主界面上设置冷板、热板的温度以及试件所受压力值，显示试件厚度，实时显示导热系数的测量值，并具有以二维曲线形式显示冷板、热板以及背防护板的温度变化、数据存储、打印和浏览测量过程数据等功能，且操作简单易懂，既使没有热工测量基础的人也能迅速掌握操作方法，有利于技术的推广应用。

附图说明

图1是本发明的单平板导热仪结构示意图；

图2是本发明的主体单元结构示意图；

图3是本发明的冷却子单元三维示意图；

图4是本发明的加热子单元三维示意图；

图5是本发明的背防护子单元三维示意图；

图6是本发明的自动控压与厚度测量单元原理图；

图7是本发明的测量控制系统硬件原理图；

图8是本发明的软件流程图。

具体实施方式

结合附图及实施例对本发明的带自动调压与测厚装置的单平板防护热板法导热系数测定仪结构加以说明。

本发明采用稳态法测定材料的导热系数，所依据的原理是傅立叶导热定律中的大屏壁导热系数的计算公式，见公式(1)：