[实用新型]一种应用于高温球床有效热导率测量的热探针

说明书

本实用新型公开了一种应用于高温球床有效热导率测量的热探针，包括外管、加热丝、热电偶和密封头，加热丝和热电偶由密封头密封于外管的内部，热探针还包括填充于外管与加热丝以及热电偶之间的耐高温金属粉填充层，加热丝表面涂覆有耐高温绝缘涂层。本实用新型的应用于高温球床有效热导率测量的热探针，外管与加热丝以及热电偶之间填充于有耐高温金属粉填充层，且加热丝表面涂覆有耐高温绝缘涂层。当热探针在高温环境中进行测量时，该耐高温金属粉填充层不会熔化，且加热丝与耐高温金属粉填充层通过耐高温绝缘涂层进行绝缘，保证了该热探针在高温环境下的正常运行，从而拓展了瞬态热探针法的应用范围。

技术领域

本实用新型涉及热探针技术领域，更具体地说，涉及一种应用于高温球床有效热导率测量的热探针。

背景技术

聚变能源是解决人类终极能源问题的途径之一，而包层是聚变能走向应用的核心技术载体，也是聚变堆实现应用的目标功能载体。固态包层是包层结构的一个重要的候选，球床结构是固态包层结构的主要形式。为了合理的设计固态包层，有必要掌握球床在聚变堆运行工况下的有效热导率变化规律。

实验测量是研究球床有效热导率的重要方式，根据导热过程的宏观机理，实验测量分为稳态法和非稳态法(瞬态法)两类。稳态法利用的是一个稳态的温度场，当被测材料内的温度分布不随时间变化而变化时，通过测量被测材料单位面积的热流速率和温度梯度来计算材料的有效热导率。瞬态法利用的是一个非稳态的温度场来测量有效热导率，即在给样品进行加热过程中，在较短时间内(通常几秒钟或几十秒内)测量出材料若干点的温升变化，然后通过直接或间接计算就可以获得材料的有效热导率。

瞬态热探针法是瞬态法中一种常见的测量物体有效热导率的测量方法。其基本测量原理是在待测量物体中间放置一根细长的热探针来进行测量，热探针是一带尖头且可以方便刺入软性材料的细长针状物，其内部封装有热电偶和加热丝，热探针既作加热源又作测温装置。在初始状态下，热探针和待测量物体平衡地处于同一温度，当对热探针内的加热丝施加一稳恒电压时，热探针就相当于一个单位长度上产生恒定功率的线热源，热量从热探针向外扩散，扩散速度与待测量物体的有效热导率有关。实验过程中需要测量待测物的温升变化曲线，通过一定的公式可计算得到待测量物体的有效热导率。由于热探针内部填充的材料在高温环境下熔化，导致热探针无法正常工作，从而使得瞬态热探针法不能应用于高温球床有效热导率的测量。

因此，如何拓展瞬态热探针法的应用范围，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型所要解决的技术问题是如何拓展瞬态热探针法的应用范围，为此，本实用新型提供了一种应用于高温球床有效热导率测量的热探针。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种应用于高温球床有效热导率测量的热探针，包括外管、加热丝、热电偶和密封头，所述加热丝和所述热电偶由所述密封头密封于所述外管的内部，所述热探针还包括填充于所述外管与所述加热丝以及热电偶之间的耐高温金属粉填充层，所述加热丝表面涂覆有耐高温绝缘涂层。

本实用新型其中一个实施例中，所述耐高温金属粉填充层为铁粉填充层、银粉填充层或铜粉填充层。

本实用新型其中一个实施例中，所述耐高温绝缘涂层为二氧化硅绝缘层。

本实用新型其中一个实施例中，所述加热丝为镍铬合金加热丝。

本实用新型其中一个实施例中，所述加热丝对折后自所述外管设置密封头的一端插入至所述外管的底部，且所述加热丝无弯曲。

本实用新型其中一个实施例中，所述加热丝的直径为0.1mm。

本实用新型其中一个实施例中，所述热电偶为K型热电偶，所述热电偶自所述外管设置密封头的一端伸入所述外管的内部。