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穩態法和動態法測量不良導體熱導率的基本原理及方法有何不同

從原理上來講不同點是:

穩態法時試樣內有穩定的壹維熱流場,所以穩態法測量的熱導率具有明顯的方向性,熱導率方向與熱流方向相同。

而動態法則是則沒有方向性,測量的是整個試樣整體的平均熱導率,所以動態法適合測量均質材料。當然,激光脈沖法是個特例,只能測量方向向性熱擴散率,然後根據密度和比熱容算出測試方向上的熱導率。

從測試方法上來講不同點是:

1、穩態法測試方法核心就是要實現穩態法測試原理模型的各種邊界條件。盡管穩態法熱導率測量計算公式簡單,但邊界條件的實現要達到很高的要求,比如絕熱邊界條件的實現等,所以穩態法測試設備比較龐大,不太適合小尺寸試樣測試。

2、動態法則相反,測試模型對邊界條件沒有太多的要求,只要試樣尺寸足夠大,試樣測試前的溫度恒定就可以,所以動態法熱導率測試設備壹般都相對比較簡單。但動態法的測試數據方法壹般都比較復雜,甚至要進行復雜的數學公式進行各種修正。

擴展資料

常用的熱導率測試方法有:熱流計法、防護熱板法、圓管法、熱線法、閃光法。但可以歸並為兩類基本方法:壹類是穩態法,另壹類是動態法。用穩態法時,先用熱源對測試樣品進行加熱,並在樣品內部形成穩定的溫度分布,然後進行測量。而在動態法中,待測樣品中的溫度分布是隨時間變化的,例如按周期性變化等。

1、熱流計法

熱流計法是壹種間接或相對的方法。它是測試試件的熱阻與標準試件熱阻的比值。當熱板和冷板在恒定溫度和溫差的穩定狀態下,熱流計裝置在熱流計中心區域和試件中心區域建立壹個單向穩定熱流密度,該熱流穿過壹個(或兩個)熱流計的測量區域及壹個(或兩個接近相同)試件的中間區域。

2、防護熱板法

防護熱板法的工作原理和熱流法相似,其測試方法是公認的準確度最高的,可用於基準樣品的標定和其他儀器的校準,其實驗裝置多采用雙試件結構。其原理是在穩態條件下,在具有平行表面的均勻板狀試件內,建立類似於兩個平行的溫度均勻的平面為界的無限大平板中存在的壹維的均勻熱流密度。

雙試件裝置中,由兩個幾乎相同的試件組成,然後其中夾壹個加熱單元,加熱單元由壹個圓或方形的中間加熱器和兩塊金屬板組成。熱流量由加熱單元分別經兩側試件傳給兩側冷卻單元。

3、圓管法

圓管法是根據圓筒壁壹維穩態導熱原理,測定單層或多層圓管絕熱結構導熱系數的壹種方法。如果絕熱材料在管道上使用,則必須根據使用狀況用圓管法進行測定。因為圓管法能將絕熱材料在管道上的實際使用狀況,如絕熱材料間的縫隙及材料的彎曲等因素都反映在測試結果中。

4、熱線法

熱線法是應用比較多的方法,是在樣品(通常為大的塊狀樣品)中插人壹根熱線。測試時,在熱線上施加壹個恒定的加熱功率,使其溫度上升。這種方法的優點是產品價格便宜、測量速度快,對樣品尺寸要求不太嚴格。

缺點是分析誤差比較大,壹般為5%~10%。這種方法不僅適用於幹燥材料,而且還適用於含濕材料。該法適用於導熱系數小於2W/mK的各向同性均質材料導熱系數的測定。

5、閃光法

閃光法可看作是壹種絕對的試驗方法,適用測量溫度為75~2800K,熱擴散系數在10-7~10-3m2/s時的均勻各向同性固體材料。測試原理為:小的圓薄片試樣受高強度短時能量脈沖輻射,試樣正面吸收脈沖能量使背面溫度升高,記錄試樣背面溫度的變化。

參考資料:

百度百科-導熱系數法