水流量平板法导热仪
一、概述
材料的热导率是研究材料物理性能的一个重要参数指标，在航空、原子能、建筑材料，非金属材料等工业部门都要求对有关材料的热导率，进行预测或实际测定。其测试方法分为稳态法和动态测试法，该仪器基于护热平板法的原理，兼配相关国标要求，并作出了相应的改进，由计算机自动完成测试工作，并对各状态点进行数字化显示。亦以可人工完成测试，满足了材料检测研究部门对材料导热系数的高精度测试要求。
二、主要技术参数
1. 炉温zui高使用: 室温---1500℃ .冷板为：-10℃—99℃；
2．测试范围： 0.01～2W/M.K
3．试样组数量： 1块
4．试样组厚度： 40mm
5. 试样大小<单件>长*宽: 230*230*40mm
6．测试精度： ±3％
7．电源电压： 380V
8.联接计算机实现全自动测试,数据打印输出.
9.整机消耗总功率: 不大于20KW
10.软件操作环境为Windows xp/sp2,offices 2000
三、仪器安装
摆放固定好设备主机及配套设备，连接好设备主机电源（三相四线），及配套设备电源（如：真空泵电机真空阀、恒温水槽、计算机等）；
安装好恒温水槽及相应进出水管、设备主机进出水管路、设备保护气氛氩气管路。
检查并安装好设备加热元件及其线路,检查并安装好设备信号采集通讯线路。
确认无误后开启各部件电源（真空泵除外）。
四、温控表室温校验
1．将一支测室温的水银温度计与T1 T2 T3 T4热电偶放在一起（不能与量热板接触），合上炉盖，打开电源开关，让仪表通电约30分钟（注意：电炉不能加热，恒温水槽也不能开，让炉内温度自然稳定），温控表的显示不变化时，分别修改T1 T2 T3 T4温控表的Scb参数，使温度显示值与水银温度计相等，电炉温控表应修改Sc参数使温度显示值与水银温度计相等。
2．打开炉盖，在量热板上放一层保温棉后，合上炉盖，恒温水槽水温设置与室温相等，完全打开中心量热，内护热流量，打开电源开关，让仪表通电约30分钟后，温控表的显示不变化时，分别修改中心量热进水，中心量热出水，内护热进水，内护热出水温控表的Scb参数，使温度显示值与恒温水温度相等。
3．以上校验不定期进行，保证测量精度（出厂前已做调整）。
五、实验步骤
（一）试样的安装
1、确认并将电机调速旋钮旋至zui小位置，旋动电机升降开关至向下位置，调节电机调速旋钮使样品室缓慢下降，待样品室停止下降后，复位电机升降开关、电机调速旋钮（旋至zui小）；
2、将试样放入样品室中心（注：试样具体放置可参照测试软件试样组选择中所示图示进行。）试样放置确认无误后，旋动电机升降开关至向上位置，调节电机调速旋钮使样品室缓慢升起，待样品室停止上升后，复位电机升降开关、电机调速旋钮（旋至zui小）；
3、上好并拧紧样品室紧固螺栓，密封好样品室；
4、旋动真空泵电源开关，启动真空泵工作，当炉膛真空度达到实验所需后，停止真空泵工作；
5、打开保护气氛管路进气阀门与气瓶转子流量计阀门，向炉膛充入保护气体氩气，待炉膛充满保护气体后，关闭保护气氛管路进气阀门与气瓶转子流量计阀门。
（二）水路系统的设置
打开冷却水阀门。
设置好恒温槽温度，开启恒温槽搅拌、循环及及制冷开关。
开启一点回流阀。
调节中心量热流量和内护热流量各为50L/h左右。
（三）加热炉升温曲线设置
室温～低于实验温度50℃时，加热速率5～10℃/min，zui后50℃时，加热速率1～2℃/min，然后长时间在实验温度下恒温。设置好升温曲程序后，启动程序开始升温。（温控表详细操作请参阅AI518说明书）
（四）温度梯度的测量
zui上面和zui下面的两支热电偶测出试样组热面和冷面的温度。其余的热电偶每支均测出试样相邻两层的热面和冷面的温度。这些温度测量值和相应的厚度组合给出：
1个温度梯度和1个平均温度 (由1层试样组成的试样组)
3个温度梯度和3个平均温度（由2层试样组成的试样组）
6个温度梯度和6个平均温度（由3层试样组成的试样组）
测量条件
当电炉进入恒温状态后，试样组热面温度在2h内的变化不大于5℃时，调节内护热水流量和中心量热水流量，以保证内护热的出水温度和中心量热的出水温度基本相同。在30min 间隔内进行3—5次测量，包括测量每层试样的热面温度T2，冷面温度T1，水温升高值(t2-t1)和中心量热器的水流量m。
如果还要测量其它温度下的导热系，请重复以上（四）（五）步。
（五）数据计算
按式（1）计算导热系数，以w×m-1×k-1表示，约至三位小数。
λ=m(t2-t1)CL／A(T2- T1)……………………………………………(1)
式中:
m----通过中心量热器的水的平均流量，单位为千克每秒(Kg×s-1);
t1----进水温度，单位为摄氏度（℃）;
t2----出水温度，单位为摄氏度（℃）;
T1----试样层的冷面温度，单位为摄氏度（℃）;
T2----试样层的相应的热面温度，单位为摄氏度（℃）;
L----测量T1和T2所用的热电偶之间的距离，单位为米(M);
A----中心量热器的有效面积，单位为平方米(M2);
C----在量热器进、出水平均温度下水的比热容，单位为焦尔每千克开尔文(J×kg-1×k-1).
对三层试样组成的试样组，用式(1)计算每层试样和他们的厚度组合可得到导热系数和平均温度关系：
λ=f (Tm)……………………………………………………………(2)
Tm =1/2(T2+ T1)………………………………………………………(3)
式中：
Tm—平均温度，单位为摄氏度（℃）;
表2给出不同温度下水的比热容，温度区间内的比热容用内插法计算。
表 2 水的比热容
温度/℃ | C/((J×kg-1×k-1) |
15 | 4 185.5 |
20 | 4 181.6 |
25 | 4 179.3 |
试样中各点实际温度下的导热系数的计算，
六、注意事项
1.不放试样时，绝不能升温。
2.单层试样试验时，若样品较薄，禁止进行高温试验。
2.电炉升温过程中，一定要有冷却水和恒温槽循环水。炉内温度降到50℃左右时才能关冷却水和恒温槽循环水。
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