[发明专利]一种导热系数测量方法和测量仪器

说明书

技术领域

本发明涉及一种测量物质导热系数的测量方法和依据该方法的测量仪器

背景技术

一段长l、等截面积为S的材料，当其一端温度较高，为T₁，另一端温度较低，为T₂时，如该物体周边与外界没有热交换，则在时间t内，通过该物体两端传导的热量

Q=λst(T1-T2)l---(1)]]>

λ=Qlst(T1-T2)---(2)]]>

此即傅立叶热传导方程，是导热系数测定的理论基础。式中λ即材料的导热系数，表征物质导热能力的强弱。

利用公式(1)测量物质导热系数的方法可分为稳态法和动态法两大类。

稳态法用于测量固体导热系数的一种经典方法如下：待测材料制成的样品(金属棒)一端有电加热装置，另一端有水冷却装置。反复调节加热装置与冷却装置，使金属棒处于各处温度不变的稳定状态。测出金属棒两端的温度差和在时间t里冷却水带走的热量，通过公式(1)计算出该材料的导热系数。该类仪器设施繁杂，体积大。要把仪器调整到处处温度不变的稳定导热状态相当困难，往往需要耗费不少时间；而且这种稳定状态还较难保持。冷却水带走热量的测量误差也很大。因此，导热系数的测定精度不高。

动态法的一种——热波法测量固体导热系数的方法如下：所测金属棒一端有水冷却装置，以保持该端为某一特定温度。另一端有电加热装置和水冷却装置，以此对金属棒进行脉动加热，形成所谓热波。该热波波速：v=2Dω---(3)]]>

波长：τ=2π2Dω---(4)]]>

式中D为热扩散系数，其中c，ρ分别为所测材料的比热容和密度。因此，在热端温度变化的角频率已知的情况下，通过在金属棒上的多点测温，测出热波波速或波长，计算出D，并进一步算出导热系数λ。热波法测量装置所需设备也较多，调节比较麻烦，测量误差同样较大。

现有仪器还有一个共同的弱点，即往往不能同时适合良导热材料和不良导热材料的导热系数测定。

发明内容