[发明专利]具有稳定加热系统的接触热阻测试设备

说明书

本发明公开一种具有稳定的加热系统的接触热阻测试设备，主要包括承载‑加载系统、加热系统、冷却系统。承载‑加载系统用于对试样施加应力。加热系统包括炉台、试样加热器、热传导装置；炉台采用高温莫来石砖和高铝砖结合耐火胶泥砌成；试样加热器由环形加热丝螺旋缠绕在陶瓷筒上构成；试样加热器产生的热量通过柱状热传导装置以一维的形式传递至试样，试样底部装炉台顶面上。冷却系统用于对试样的冷端进行冷却。通过本发明中加热系统可以减少横向热流损失，在为试样提供稳定、高效的一维传导热源的前提下，使接触热阻测试设备整体可操作性强，安全性高。

技术领域

本发明属于测试技术领域，具体涉及一种接触热阻测试设备及方法，适用于在不同温度和压力范围内进行接触热阻的测试，尤其具备高温、高接触应力条件下的接触热阻测试条件。

背景技术

当热流在接触固体表面传递时，由于固体实际表面微凸体的影响造成有效接触面积远小于名义接触面积，从而在微观接触点处形成了热流收缩，导致接触界面产生额外的传热阻力，即为接触热阻。目前，接触热阻的研究主要集中在理论分析和计算方法的研究方面，但这些方法参数较多，需要进行大量的模型简化。因此，误差较大，工程适用性差。对于现有的接触热阻测试设备，在更换试样时，需要对加热系统进行重新的拆除和组装，设备的可靠性和安全性下降，可操作性差，从而很难获得稳定的热流，使得测试结果的误差增大，并且由于加热系统外侧的温度高使得珍珠岩粉末化造成的污染严重。

发明内容

本发明为了解决现有接触热阻测试中加热系统的可靠性、安全性和稳定性低，可操作性差的问题，提出了一种具有稳定加热系统的接触热阻测试设备。

具有稳定加热系统的接触热阻测试设备，其特征在于：包括承载-加载系统、加热系统、冷却系统。

所述加载-承载系统包括承载部分与加载部分；承载部分与加载部分间由上至下依次设置有冷却系统、试样与加热系统。其中，加热系统安装在承载部分上，为具有炉腔的炉台。炉腔内设置有试样加热器，由试样加热器用来使炉腔内部成高温环境。试样加热器内设置有热传导装置，将炉腔内热量由一维的形式传递至炉台上表面安装的试样。冷却系统设置于试样的轴向位置，为试样的冷端进行冷却。试样的冷端通过加载部分施加中的力传导杆施加应力，应力大小由压力传感器采集。

所述试样轴向上设计有测试点，测试点处的温度有热电偶采集。

应用上述接触热阻测试设备的测试方法为，采用单热流计法或双热流计法通过下述步骤实现：

步骤1：试样的安装。

将试样固定安装在炉台上表面；同时通过加载-承载系统中加载部分向试样施加应力；并在试样上的测试点处安装热电偶，且将热电偶的尾线连接数据采集系统。

步骤2：对试样加热和加载应力，采集测试点温度。

通过开启试样加热器对试样加热，待试样温度达到稳定，由数据采集系统采集各测试点处的温度。

步骤3：计算试样中相邻的两个试样接触界面处的平均温度。

步骤4：将平均温度作为理论传导温度，对相邻的两个试样接触界面进行温度补偿，保证相邻的两个试样的接触界面处保持在理论传导温度。

步骤5：通过外推温度梯度确定相邻的两个试样接触面处的温度降。

步骤6：确定试样的轴向热流密度。

步骤7：根据步骤5与步骤6确定的两个测试试样接触面处的温度降与试样的轴向热流密度，计算两个测试试样接触界面的接触热导和接触热阻。

本发明的优点在于:

1、本发明接触热阻测试设备中，加热系统具有封闭、保温、隔热、环保的的特点，通过热传导装置，在为试样提供稳定、高效的一维传导热流的前提下，可操作性强，安全性高。