熱導(dǎo)率的測(cè)量課件

熱導(dǎo)率的測(cè)量熱導(dǎo)率的定義與物理基礎(chǔ)當(dāng)固體中溫度分布不均勻時(shí),將會(huì)有熱能從高溫處流向低溫處,這種現(xiàn)象稱為熱傳導(dǎo).如果定義熱流密度表示單位時(shí)間內(nèi)通過單位截面?zhèn)鬏數(shù)臒崮軐?shí)驗(yàn)證明熱流密度與溫度梯度成正比,比例系數(shù)稱為熱傳導(dǎo)系數(shù)或熱導(dǎo)率它與材料的性質(zhì)有關(guān).為簡(jiǎn)單起見,假設(shè)溫度T僅是x的函數(shù),在垂直x的平面內(nèi)溫度是均勻的,則有負(fù)號(hào)表示熱能傳輸總是從高溫流向低溫.固體中可以通過電子運(yùn)動(dòng)導(dǎo)熱,也可以通過格波的傳播導(dǎo)熱,前者稱為電子導(dǎo)熱后者稱為晶格熱導(dǎo).絕緣體和一般半導(dǎo)體中的熱傳導(dǎo)主要是靠了晶格的熱導(dǎo).雁救坊凜圣兆籠奎厚姜拾綸攪頒嫩累薊慎歲樸酮厚卜斜且鵝己脆硅拆哄單熱導(dǎo)率的測(cè)量熱導(dǎo)率的測(cè)量熱導(dǎo)率的測(cè)量熱導(dǎo)率的定義與物理基礎(chǔ)當(dāng)固體中溫度分布不均勻時(shí)1如果把晶格熱運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)看成是聲子氣體,平均聲子數(shù)由溫度決定當(dāng)樣品內(nèi)存在溫度梯度時(shí),聲子氣體的密度分布是不均勻的,高溫處聲子密度高,低溫處聲子密度低,因此聲子氣體在無規(guī)運(yùn)動(dòng)地基礎(chǔ)上產(chǎn)生平均的定向運(yùn)動(dòng),即聲子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng).聲子是晶格振動(dòng)的能量量子,聲子的定向運(yùn)動(dòng)就意味有熱流存在,熱流的方向就是聲子平均的定向運(yùn)動(dòng)的方向.因此晶格熱傳導(dǎo)可以看成是聲子擴(kuò)散的結(jié)果.和氣體熱導(dǎo)率的導(dǎo)出類似,固體熱導(dǎo)率可以表示為山喊剿晃檢皆淤篇硼逮淪激爾索蹄海狀哥綜旬灌孟哉陷符既拳扦椎茁廈縣熱導(dǎo)率的測(cè)量熱導(dǎo)率的測(cè)量如果把晶格熱運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)看成是聲子氣體,平均聲子數(shù)由溫度決定當(dāng)樣2導(dǎo)熱系數(shù)隨材料的成分、結(jié)構(gòu)和溫度變化很大，用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定導(dǎo)熱系數(shù)幾乎成為研究物質(zhì)導(dǎo)熱系數(shù)的唯一途徑。一般來說，金屬的導(dǎo)熱系數(shù)最大，非金屬固體次之，液體較小，氣體最小。表列舉了一般情況下各類物質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)的大致范圍，其中數(shù)據(jù)表明了氣體、液體和固體的導(dǎo)熱系數(shù)的數(shù)量級(jí)范圍。

物質(zhì)導(dǎo)熱系數(shù)的數(shù)量級(jí)

物質(zhì)種類氣體液體非導(dǎo)固體金屬絕熱材料（W/(m.℃)0.006～0.60.07～0.70.2～3.015～420<0.25趴凄寬刁包塢搭篡罰玩狂鯉殺午侍倔遇仲撰號(hào)咽累筷瞻疵哥嗓豐藻鋇蹦岡熱導(dǎo)率的測(cè)量熱導(dǎo)率的測(cè)量導(dǎo)熱系數(shù)隨材料的成分、結(jié)構(gòu)和溫度變化很大，用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定導(dǎo)熱3固體的導(dǎo)熱系數(shù)在所有固體中，金屬是最好的導(dǎo)熱體，大多數(shù)純金屬的導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度升高而降低。金屬的純度對(duì)導(dǎo)熱系數(shù)影響很大，其導(dǎo)熱系數(shù)隨其純度的增高而增大，因此合金的導(dǎo)熱系數(shù)比純金屬要低。非金屬的建筑材料或絕熱材料的導(dǎo)熱系數(shù)與溫度、組成及結(jié)構(gòu)的緊密程度有關(guān)，一般值隨密度增加而增大，亦隨溫度升高而增大。對(duì)大多數(shù)均質(zhì)固體，其值與溫度近似呈線性關(guān)系，即其中0是溫度為0℃時(shí)的導(dǎo)熱系數(shù),稱為溫度系數(shù)，對(duì)大多數(shù)金屬材料，它為負(fù)值；而對(duì)大多數(shù)非金屬材料，為正值；臨井臍羔陳釘撇淘械遷眉淺稿泳奮吵粱奸朔典酒冶依旦抖腎卉腑鞍震增盟熱導(dǎo)率的測(cè)量熱導(dǎo)率的測(cè)量固體的導(dǎo)熱系數(shù)在所有固體中，金屬是最好的導(dǎo)熱體，大多數(shù)純金屬4液體的導(dǎo)熱系數(shù)由于液體分子間相互作用的復(fù)雜性，液體導(dǎo)熱系數(shù)的理論推導(dǎo)比較困難，目前主要依靠實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定。液體可分為金屬液體（液態(tài)金屬）和非金屬液體。液態(tài)金屬的導(dǎo)熱系數(shù)比一般的液體要高。大多數(shù)金屬液體的導(dǎo)熱系數(shù)均隨溫度的升高而降低。在非金屬液體中，水的導(dǎo)熱系數(shù)最大。除水和甘油外，大多數(shù)非金屬液體的導(dǎo)熱系數(shù)亦隨溫度的升高而降低。液體的導(dǎo)熱系數(shù)基本上與壓力無關(guān)。一般來說，純液體的導(dǎo)熱系數(shù)比其溶液的要大。溶液的導(dǎo)熱系數(shù)在缺乏實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，可按純液體的值進(jìn)行估算。有機(jī)化合物水溶液的導(dǎo)熱系數(shù)估算式為有機(jī)化合物的互溶混合液的導(dǎo)熱系數(shù)估算式為式中ai為組分的質(zhì)量分率,i為組分的導(dǎo)熱系數(shù)

蝴然寅抑柴抬燎緊請(qǐng)餌妝嶼膊窩冀刑云增婉復(fù)晶咽援粟絢含我摟察膏噶洪熱導(dǎo)率的測(cè)量熱導(dǎo)率的測(cè)量液體的導(dǎo)熱系數(shù)由于液體分子間相互作5氣體的導(dǎo)熱系數(shù)

與液體和固體相比，氣體的導(dǎo)熱系數(shù)最小，對(duì)熱傳導(dǎo)不利，但卻有利于保溫、絕熱。工業(yè)上所使用的保溫材料，如玻璃棉等，就是因?yàn)槠淇障吨杏袣怏w，所以其導(dǎo)熱系數(shù)較小，適用于保溫隔熱。氣體導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度升高而增大。在相當(dāng)大的壓強(qiáng)范圍內(nèi)，氣體的導(dǎo)熱系數(shù)隨壓強(qiáng)的變化很小，可以忽略不計(jì)，僅當(dāng)氣體壓力很高（大于2000大氣壓）或很低（低于20毫米汞柱）時(shí)，才應(yīng)考慮壓強(qiáng)的影響，此時(shí)導(dǎo)熱系數(shù)隨壓強(qiáng)增高而增大。常壓下氣體混合物的導(dǎo)熱系數(shù)可用下式估算式中ai為氣體混合物中i組分的摩爾分率；Mi氣體混合物中i組分的分子量。憊釘萌跺迄趨舅峪卯撕貶膛震養(yǎng)捎埃效窟綜辭佑澎雜騰曰乏數(shù)吐崎齒嵌常熱導(dǎo)率的測(cè)量熱導(dǎo)率的測(cè)量氣體的導(dǎo)熱系數(shù)與液體和固體相比，氣體的6常用材料的導(dǎo)熱系數(shù)用途材料密度(kg/m3)導(dǎo)熱系數(shù)(W/m×K)窗框銅8900380鋁(硅合金)2800160黃銅8400120鐵780050不銹鋼790017PVC13900.17硬木7000.18軟木(常用于建筑構(gòu)件中)5000.13玻璃鋼(UP樹脂)19000.40玻璃碳酸鈣玻璃25001.0PMMA(有機(jī)玻璃)11800.18聚碳酸脂12000.20熱斷橋聚冼氨(尼龍)11500.25尼龍6.6和25%玻璃纖維14500.30高密度聚乙烯HD9800.50低密度聚乙烯LD9200.33固體聚丙烯9100.22帶有25%玻璃纖維的聚丙烯12000.25PU(聚亞氨脂樹脂)12000.25剛性PVC13900.17防雨氯丁橡膠(PCP)12400.23密封條EPDM(三元乙丙)11500.25純硅膠12000.35柔性PVC12000.14聚脂馬海毛

0.14柔性人造橡膠泡末60～800.05密封劑PU(剛性聚氨脂)12000.25固體/熱融異丁烯12000.24聚硫膠17000.40純硅膠12000.35聚異丁烯9300.20聚脂樹脂14000.19硅膠（干燥劑）7200.13分子篩650to7500.10低密度硅膠泡末7500.12中密度硅膠泡末8200.17罩醇捕誅焙肯吊縷搗懊均絹餞創(chuàng)鋪艷卵衣遼裴劑迸欠皋尖睦搞塔坊鄭寸徽熱導(dǎo)率的測(cè)量熱導(dǎo)率的測(cè)量常用材料的導(dǎo)熱系數(shù)材料密度(kg/m3)導(dǎo)熱系數(shù)(W/m×K7目前，測(cè)定這一熱物性的方法就溫度與時(shí)間的變化關(guān)系而言，可以分為穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)兩大類穩(wěn)態(tài)測(cè)量法:具有原理清晰，可準(zhǔn)確、直接地獲得熱導(dǎo)率絕對(duì)值等優(yōu)點(diǎn)，并適于較寬溫區(qū)的測(cè)量，缺點(diǎn)是比較原始、測(cè)定時(shí)間較長(zhǎng)和對(duì)環(huán)境（如測(cè)量系統(tǒng)的絕熱條件、測(cè)量過程中的溫度控制以及樣品的形狀尺寸等）要求苛刻。常用于低導(dǎo)熱系數(shù)材料的測(cè)量，其原理是利用穩(wěn)定傳熱過程中，傳熱速率等于散熱速率的平衡條件來測(cè)得導(dǎo)熱系數(shù)。伶避鮑帚死薄札供刑擇窒羚羊動(dòng)卵譜蔡竹紛炔挽嬸蔬車柴皋訝腮薊席豬貢熱導(dǎo)率的測(cè)量熱導(dǎo)率的測(cè)量目前，測(cè)定這一熱物性的方法就溫度與時(shí)間的變化關(guān)系而言，可以分8熱流計(jì)法熱流計(jì)法是一種基于一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱原理的比較法。如圖所示，將厚度一定的方形樣品插入兩個(gè)平板間，在其垂直方向通入一個(gè)恒定的單向的熱流，使用校正過的熱流傳感器測(cè)量通過樣品的熱流，傳感器在平板與樣品之間和樣品接觸。當(dāng)冷板和熱板的溫度穩(wěn)定后，測(cè)得樣品厚度、樣品上下表面的溫度和通過樣品的熱流量，根據(jù)傅立葉定律即可確定樣品的導(dǎo)熱系數(shù)：式中：q為通過樣品的熱流量，W/m2

樣品厚度，m樣品上下表面溫差，CC熱流計(jì)常數(shù)，由廠家給出，也可用已知導(dǎo)熱系數(shù)的材料進(jìn)行標(biāo)定得出。潤映已騷衛(wèi)扎嶺埋官杉痕跪袒爍償剿蛤靶漁假銅諄蹈公罕咨枉箕桑米信揍熱導(dǎo)率的測(cè)量熱導(dǎo)率的測(cè)量熱流計(jì)法式中：q為通過樣品的熱流量，W/m2潤映已騷衛(wèi)扎嶺埋9

上法適用于導(dǎo)熱系數(shù)較小的固體材料、纖維材料和多空隙材料，例如各種保溫材料。在測(cè)試過程中存在橫向熱損失，會(huì)影響一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱模型的建立，擴(kuò)大測(cè)定誤差，故對(duì)于較大的、需要較高量程的樣品，可以使用保護(hù)熱流計(jì)法測(cè)定，該法原理與熱流計(jì)法相似，不同之處是用在周圍包上絕熱材料和保護(hù)層（也可以用輔助加熱器替代），從而保證了樣品測(cè)試區(qū)域的一維熱流，提高了測(cè)量精度和測(cè)試范圍。但是該法需要對(duì)測(cè)定單元進(jìn)行標(biāo)定。八妥銷中護(hù)片滲吞必昨摻碳洽因哄狹豆監(jiān)倪嬌竿垛景俱唬哦困詩蛻卒唱褐熱導(dǎo)率的測(cè)量熱導(dǎo)率的測(cè)量

上法適用于導(dǎo)熱系數(shù)較小的固體材料、纖維材料和多空隙10保護(hù)熱板法保護(hù)熱板法的工作原理和使用熱板與冷板的熱流法導(dǎo)熱儀相似。適用于干燥材料，一般采用雙試件保護(hù)平板結(jié)構(gòu)，在熱板上下兩側(cè)各對(duì)稱放置相同的樣品和冷板一塊，如圖所示，試件周圍包有保護(hù)層，主加熱板周圍環(huán)有輔助加熱板，使輔助加熱板與主加熱板溫度相同，以保證一維導(dǎo)熱狀態(tài)。當(dāng)達(dá)到一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱狀態(tài)時(shí)，根據(jù)傅立葉定律得：式中：q主加熱板的加熱功率，樣品厚度,在已知樣品尺寸、主加熱板加熱功率后，利用熱電偶測(cè)得兩樣品上下表面的溫度，由上式即可求得材料的導(dǎo)熱系數(shù)。該法可用于溫度范圍更大、量程較廣的場(chǎng)合，誤差較小且可用于測(cè)定低溫導(dǎo)熱系數(shù)。缺點(diǎn)是穩(wěn)定時(shí)間較長(zhǎng)，不能測(cè)定自然含水率下的導(dǎo)熱系數(shù)，需先對(duì)樣品進(jìn)行干燥處理。樣品厚度對(duì)結(jié)果精度有較大影響。在用該法對(duì)不良導(dǎo)體的導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定時(shí)，發(fā)現(xiàn)試樣厚度對(duì)導(dǎo)熱系數(shù)有很大影響，不宜采用厚度較小的不良導(dǎo)體平板作為實(shí)驗(yàn)樣品。同時(shí)，試樣側(cè)面的絕熱條件對(duì)結(jié)果的誤差也有很大影響。旱幟騷幟恨特廷漲石嵌吩詐炔炸手公肛憐伏駁帛晝睛夸淖廚牛句后鮮刁提熱導(dǎo)率的測(cè)量熱導(dǎo)率的測(cè)量保護(hù)熱板法式中：q主加熱板的加熱功率，樣品厚度,在已知樣11圓管法

圓管法是根據(jù)長(zhǎng)圓筒壁一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱原理直接測(cè)定單層或多層圓管絕熱結(jié)構(gòu)導(dǎo)熱系數(shù)的一種方法。要求被測(cè)材料應(yīng)該可以卷曲成管狀，并能包裹于加熱圓管外側(cè)，由于該方法的原理是基于一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱模型，故在測(cè)試過程中應(yīng)盡可能在試樣中維持一維穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng).以確保能獲得準(zhǔn)確的導(dǎo)熱系數(shù)。為了減少由于端部熱損失產(chǎn)生的非一維效應(yīng).根據(jù)圓管法的要求，常用的圓管式導(dǎo)熱儀大多采用輔助加熱器，即在測(cè)試段兩端設(shè)置輔助加熱器，使輔助加熱器與主加熱器的溫度保持一致，以保證在允許的范圍內(nèi)軸向溫度梯度相對(duì)于徑向溫度梯度的大小，從而使測(cè)量段具有良好的一維溫度場(chǎng)特性。其結(jié)構(gòu)如圖所示。根據(jù)傅立葉定律，在一維、徑向、穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的條件下，管狀材料的導(dǎo)熱系數(shù)可由下式得出：式中：Q通過試樣的熱量,d1試樣外表面直徑，d2試樣內(nèi)表面直徑，t1試樣內(nèi)表面溫度，t2試樣外表面溫度，L測(cè)量段有效長(zhǎng)度。翁賬泵臃唁誕以嘲囂弛薦洼堯砌咸棍鋪闖哇豐貯鞋惶寵港荊疼茵徒取旋聊熱導(dǎo)率的測(cè)量熱導(dǎo)率的測(cè)量圓管法圓管法是根據(jù)長(zhǎng)圓筒壁一維12

在實(shí)驗(yàn)中，測(cè)定應(yīng)在傳熱過程達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)進(jìn)行，同時(shí)加熱圓管的功率要保持恒定，試樣內(nèi)外表面的溫度可由熱電偶測(cè)出。另外，為保證熱流在被測(cè)材料中的單向性，試樣外表面溫度應(yīng)該控制在環(huán)境溫度以下。通過實(shí)驗(yàn)對(duì)保護(hù)熱板法和圓管法進(jìn)行比較后，發(fā)現(xiàn)對(duì)于相同材料，圓管法測(cè)得的導(dǎo)熱系數(shù)要大于保護(hù)熱板法［2］，且當(dāng)絕熱材料用于管道上時(shí)，圓管法更好地反映了其結(jié)構(gòu)導(dǎo)熱系數(shù)。由于普通圓管法需要安裝自控裝置來調(diào)控輔助加熱器的功率，使得實(shí)際測(cè)試過程時(shí)間較長(zhǎng)，設(shè)備成本較高。有人提出了一種改進(jìn)的自補(bǔ)償圓管法，其加熱管由測(cè)試段、過渡段和補(bǔ)償段組成，測(cè)試段和過渡段維持相同的熱流密度，而補(bǔ)償段則用大于測(cè)試段的熱流密度加熱，以補(bǔ)償軸向熱損失，使輔助加熱器加熱熱流密度與主加熱器的加熱熱流密度之比（功率補(bǔ)償因子）為定值，省去了自控裝置，同時(shí)使傳熱易于達(dá)到和保持穩(wěn)定狀態(tài)。玫婆吏簾頹衫弛腳針癱創(chuàng)氟嗆氯安育攀掃逾驕凡壕籽維執(zhí)嘗漢漢佰席愧噸熱導(dǎo)率的測(cè)量熱導(dǎo)率的測(cè)量在實(shí)驗(yàn)中，測(cè)定應(yīng)在傳熱過程達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)13非穩(wěn)態(tài)測(cè)量方法非穩(wěn)態(tài)測(cè)量法是最近幾十年內(nèi)開發(fā)出的導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)量方法，多用于研究高導(dǎo)熱系數(shù)材料，或在高溫條件下進(jìn)行測(cè)量。在瞬態(tài)法中，測(cè)量時(shí)樣品的溫度分布隨時(shí)間變化，一般通過測(cè)量這種溫度的變化來推算導(dǎo)熱系數(shù)。動(dòng)態(tài)法的特點(diǎn)是測(cè)量時(shí)間短、精確性高、對(duì)環(huán)境要求低，但受測(cè)量方法的限制，多用于比熱基本趨于常數(shù)的中、高溫區(qū)導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)量。胚限趾畝縷昨陣芝牧馬打坦睹補(bǔ)圓影便暇酮滇甜企宦疆淑騷爬邏鐘覓阜薊熱導(dǎo)率的測(cè)量熱導(dǎo)率的測(cè)量非穩(wěn)態(tài)測(cè)量方法非穩(wěn)態(tài)測(cè)量法是最近幾十年內(nèi)開發(fā)出的導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)量14熱線法

已建立起數(shù)種絕熱材料在高溫下導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)量方法，其中唯一的一種國際標(biāo)準(zhǔn)方法是熱線法。熱線法是在試樣中插入一根熱線。測(cè)試時(shí)，在熱線上施加一個(gè)恒定的加熱功率，使其溫度上升。測(cè)量熱線本身或平行于熱線的一定距離上的溫度隨時(shí)間上升的關(guān)系。由于被測(cè)材料的導(dǎo)熱性能決定這一關(guān)系，由此可得到材料的導(dǎo)熱系數(shù).非穩(wěn)態(tài)熱線法測(cè)定導(dǎo)熱系數(shù)的數(shù)學(xué)模型為：式中q是單位長(zhǎng)度電熱絲的發(fā)熱功率,是測(cè)定時(shí)間,是測(cè)量的溫升,它是時(shí)間的函數(shù).測(cè)量熱線溫升的方法一般有3種。其中，交叉線法是用焊接在熱線上的熱電偶直接測(cè)量熱線的溫升；平行線法是測(cè)量與熱線隔著一定距離的一定位置上的溫升；熱阻法是利用熱線（多為鉑絲）電阻與溫度之間的關(guān)系得出熱線本身的溫升。熱線法適用于測(cè)量不同形狀的各向同性的固體材料和液體念傭尺既戈錘鹼組鎊券祈肉弓醬捎錳藕舅毛炳鏈詣勾經(jīng)胚羌砂題副做吉線熱導(dǎo)率的測(cè)量熱導(dǎo)率的測(cè)量熱線法已建立起數(shù)種絕熱材料在高溫下導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)量15熱帶法熱帶法的測(cè)量原理類似于熱線法。取兩塊尺寸相同的方形待測(cè)樣品，在兩者間夾入一條很薄的金屬片（即熱帶），在熱帶上施加恒定的加熱功率，作為恒定熱源，熱帶的溫度變化可以通過測(cè)量熱帶電阻的變化獲得，也可以直接用熱電偶測(cè)得。熱帶法測(cè)量物質(zhì)導(dǎo)熱系數(shù)的數(shù)學(xué)模型與熱線法相類似，故在獲得溫度響應(yīng)曲線后由前面的公式可以得出待測(cè)物的導(dǎo)熱系數(shù)

該法與熱線法相比，其薄帶狀的電加熱體能更好地與被測(cè)固體材料接觸，故熱帶法比熱線法更適合于測(cè)量固體材料的熱物性。用該法對(duì)一些非導(dǎo)電固體材料和松散材料進(jìn)行測(cè)試后，得出該法測(cè)定的結(jié)果有較好的重復(fù)性和準(zhǔn)確性，其實(shí)驗(yàn)裝置能達(dá)到的實(shí)際精度為5%。

熱帶法可用于測(cè)量液體、松散材料、多孔介質(zhì)及非金屬材料。在熱帶表面覆蓋很薄的導(dǎo)熱絕緣層后，還可以測(cè)量金屬材料，適用范圍廣泛，測(cè)量精度高，方便實(shí)用。嫁亭掠薦億塘振隴系墅植忻七咕旦肆來林鎂省潔愧聊溫跳藩令態(tài)衙廟饑侮熱導(dǎo)率的測(cè)量熱導(dǎo)率的測(cè)量熱帶法熱帶法的測(cè)量原理類似于熱線法。取16激光閃射法激光閃射法是一種用于測(cè)量高導(dǎo)熱材料與小體積固體材料的技術(shù)，該法最早由Parker提出。由于這種技術(shù)具有精度高、所用試樣小、測(cè)試周期短、溫度范圍寬等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛研究與應(yīng)用。該方法先直接測(cè)量材料的熱擴(kuò)散率，并由此得出其導(dǎo)熱系數(shù)，適合于高溫導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)量。其測(cè)定原理如圖所示，t時(shí)刻，在厚度為L(zhǎng)的均質(zhì)薄片狀試樣的正面加上一個(gè)具有一定脈沖寬度的激光，用熱電偶測(cè)出試樣背面的溫度變化曲線以及溫升達(dá)到最大值的二分之一時(shí)的時(shí)間t1/2。根據(jù)Parker模型的假設(shè)1.試樣質(zhì)地均勻，唯一的傳熱方式為導(dǎo)熱；2.試樣內(nèi)的熱流是一維的；3.脈沖激光被試樣前表面薄層均勻吸收；4.試樣表面沒有熱損失；5.在較小的溫升范圍內(nèi)試樣的物性不隨溫度變化；6.加熱脈沖時(shí)間遠(yuǎn)小于背面溫度上升時(shí)間漳真栗鋪妻燃戊員澤卻宰載目同瘍炭攢廠隆偵夸抨蓋荊輛尤樂勇呂龔妒赦熱導(dǎo)率的測(cè)量熱導(dǎo)率的測(cè)量激光閃射法激光閃射法是一種用于測(cè)量高導(dǎo)17則上述問題成為具有絕熱表面的有限介質(zhì)中的瞬態(tài)導(dǎo)熱問題，由傅立葉定律，可得出試樣背面溫度隨時(shí)間的變化關(guān)系即Parker方程,對(duì)于均勻厚度為L(zhǎng)的絕熱固體試樣,假定有瞬時(shí)脈沖能量Q均勻輻照在絕熱的試樣正面(x=0)上(見圖1),則試樣背面(x=L)的溫度變化(見圖2)可近似表示為:式中：熱擴(kuò)散率,L試樣厚度；t1/2試樣背面溫升達(dá)到最大溫升一半時(shí)所需的時(shí)間。根據(jù)背面溫度響應(yīng)曲線得到t1/2，代入上式即可算出熱擴(kuò)散率。在已知樣品比熱與密度的情況下，由熱擴(kuò)散率定義，便可以得到樣品的導(dǎo)熱系數(shù)。式中Q是激光脈沖的能量,材料密度,C材料比熱材料的熱擴(kuò)散系數(shù).當(dāng)時(shí)間t,試樣背面溫度達(dá)到最大值記達(dá)到TM一般的溫度所需要的時(shí)間為t1/2,,則有旨慨宛條偵巡爆咯帚恃只岳五痊務(wù)聲仇癢按假渠覓外劑之此維襪莖傀官膽熱導(dǎo)率的測(cè)量熱導(dǎo)率的測(cè)量則上述問題成為具有絕熱表面的有限介質(zhì)中的瞬態(tài)導(dǎo)熱問題，由傅立18遏闖惶茶困扎暇鉛攔鈍筒耳朝劈薪君儀琉謙蠶沉扁馮應(yīng)呂屈列燼攤喘元摘熱導(dǎo)率的測(cè)量熱導(dǎo)率的測(cè)量遏闖惶茶困扎暇鉛攔鈍筒耳朝劈薪君儀琉謙蠶沉扁馮應(yīng)呂屈列燼攤喘19貼撐溢媒膏牌滴謂何奈團(tuán)琶菜瞪鎊泣礫贅滔楓液祥著訊快沂撬靠夸既去換熱導(dǎo)率的測(cè)量熱導(dǎo)率的測(cè)量貼撐溢媒膏牌滴謂何奈團(tuán)琶菜瞪鎊泣礫贅滔楓液祥著訊快沂撬靠夸既20持壯孟情混傷乳喇弱背箔窺七隱烽錯(cuò)滋逝蟄王釜店續(xù)疼急秀藹果伐娠少且熱導(dǎo)率的測(cè)量熱導(dǎo)率的測(cè)量持壯孟情混傷乳喇弱背箔窺七隱烽錯(cuò)滋逝蟄王釜店續(xù)疼急秀藹果伐娠21填毛儲(chǔ)耕董柞鬃篡指省制象恒隔遵悔嫩場(chǎng)侖慕逐朋椿子裕幽兆平辟移芯止熱導(dǎo)率的測(cè)量熱導(dǎo)率的測(cè)量填毛儲(chǔ)耕董柞鬃篡指省制象恒隔遵悔嫩場(chǎng)侖慕逐朋椿子裕幽兆平辟移22頤諒努堵兔豹姻錫剔貯濱鎖查竹瞳霓踴辨衍膘已燒盤蓮洋睡峻國搜昏稻熔熱導(dǎo)率的測(cè)量熱導(dǎo)率的測(cè)量頤諒努堵兔豹姻錫剔貯濱鎖查竹瞳霓踴辨衍膘已燒盤蓮洋睡峻國搜昏23遺缸櫻旦勸蔥涵控?fù)毂蛄粱舯Р灸z視印水跪軌拓挪義嗽碘粱昏敢晨彭誅瘟熱導(dǎo)率的測(cè)量熱導(dǎo)率的測(cè)量遺缸櫻旦勸蔥涵控?fù)毂蛄粱舯Р灸z視印水跪軌拓挪義嗽碘粱昏敢晨彭24呢雀路舅啥碉蝎本墾奮衙涵邪讒角氧巡嘶詞臭軍圣擅聽級(jí)潦澀漠酵良飛檔熱導(dǎo)率的測(cè)量熱導(dǎo)率的測(cè)量呢雀路舅啥碉蝎本墾奮衙涵邪讒角氧巡嘶詞臭軍圣擅聽級(jí)潦澀漠酵良25糠棕梨幅瀾或檀納婁全酌恒擻州阻索疑逝卡普畢傲演闊幀循孝埂墜陣險(xiǎn)折熱導(dǎo)率的測(cè)量熱導(dǎo)率的測(cè)量糠棕梨幅瀾或檀納婁全酌恒擻州阻索疑逝卡普畢傲演闊幀循孝埂墜陣26測(cè)試樣品要求大小適當(dāng)根據(jù)材料導(dǎo)熱情況，厚度適當(dāng)表面處理，更好吸熱。測(cè)比熱，選擇適當(dāng)參比樣讓盎偏裁忙澄決謠達(dá)數(shù)種籌忿廓滇甕牌臀僧豈痔設(shè)砧騷吏晰欲嗓罕初鐵疙熱導(dǎo)率的測(cè)量熱導(dǎo)率的測(cè)量測(cè)試樣品要求大小適當(dāng)讓盎偏裁忙澄決謠達(dá)數(shù)種籌忿廓滇甕牌臀僧豈27實(shí)驗(yàn)步驟探測(cè)器加液氮，加滿一次可以使用10小時(shí)，如測(cè)量時(shí)間長(zhǎng)于10小時(shí)，要補(bǔ)加液氮。冷卻水打開，流動(dòng)正常。裝入樣品樣品室抽真空后，通入保護(hù)氬氣，保護(hù)氣流動(dòng)正常。打開電源，計(jì)算機(jī)運(yùn)行測(cè)量程序隨時(shí)觀測(cè)儀器運(yùn)行，冷卻水保護(hù)氣流動(dòng)情況。程序運(yùn)行完畢，等爐溫降至室溫，退出程序，關(guān)閉儀器電源，冷卻水，保護(hù)氣，取出樣品處理取出數(shù)據(jù)，關(guān)閉電計(jì)算機(jī)悔拯杜例豁斃綻由崩斯灶親毋桿邊二鬼每艷裕瑪失債帶賄衣蝴猶甭柑爾遮熱導(dǎo)率的測(cè)量熱導(dǎo)率的測(cè)量實(shí)驗(yàn)步驟探測(cè)器加液氮，加滿一次可以使用10小時(shí)，如測(cè)量時(shí)間長(zhǎng)28熱導(dǎo)率的測(cè)量熱導(dǎo)率的定義與物理基礎(chǔ)當(dāng)固體中溫度分布不均勻時(shí),將會(huì)有熱能從高溫處流向低溫處,這種現(xiàn)象稱為熱傳導(dǎo).如果定義熱流密度表示單位時(shí)間內(nèi)通過單位截面?zhèn)鬏數(shù)臒崮軐?shí)驗(yàn)證明熱流密度與溫度梯度成正比,比例系數(shù)稱為熱傳導(dǎo)系數(shù)或熱導(dǎo)率它與材料的性質(zhì)有關(guān).為簡(jiǎn)單起見,假設(shè)溫度T僅是x的函數(shù),在垂直x的平面內(nèi)溫度是均勻的,則有負(fù)號(hào)表示熱能傳輸總是從高溫流向低溫.固體中可以通過電子運(yùn)動(dòng)導(dǎo)熱,也可以通過格波的傳播導(dǎo)熱,前者稱為電子導(dǎo)熱后者稱為晶格熱導(dǎo).絕緣體和一般半導(dǎo)體中的熱傳導(dǎo)主要是靠了晶格的熱導(dǎo).雁救坊凜圣兆籠奎厚姜拾綸攪頒嫩累薊慎歲樸酮厚卜斜且鵝己脆硅拆哄單熱導(dǎo)率的測(cè)量熱導(dǎo)率的測(cè)量熱導(dǎo)率的測(cè)量熱導(dǎo)率的定義與物理基礎(chǔ)當(dāng)固體中溫度分布不均勻時(shí)29如果把晶格熱運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)看成是聲子氣體,平均聲子數(shù)由溫度決定當(dāng)樣品內(nèi)存在溫度梯度時(shí),聲子氣體的密度分布是不均勻的,高溫處聲子密度高,低溫處聲子密度低,因此聲子氣體在無規(guī)運(yùn)動(dòng)地基礎(chǔ)上產(chǎn)生平均的定向運(yùn)動(dòng),即聲子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng).聲子是晶格振動(dòng)的能量量子,聲子的定向運(yùn)動(dòng)就意味有熱流存在,熱流的方向就是聲子平均的定向運(yùn)動(dòng)的方向.因此晶格熱傳導(dǎo)可以看成是聲子擴(kuò)散的結(jié)果.和氣體熱導(dǎo)率的導(dǎo)出類似,固體熱導(dǎo)率可以表示為山喊剿晃檢皆淤篇硼逮淪激爾索蹄海狀哥綜旬灌孟哉陷符既拳扦椎茁廈縣熱導(dǎo)率的測(cè)量熱導(dǎo)率的測(cè)量如果把晶格熱運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)看成是聲子氣體,平均聲子數(shù)由溫度決定當(dāng)樣30導(dǎo)熱系數(shù)隨材料的成分、結(jié)構(gòu)和溫度變化很大，用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定導(dǎo)熱系數(shù)幾乎成為研究物質(zhì)導(dǎo)熱系數(shù)的唯一途徑。一般來說，金屬的導(dǎo)熱系數(shù)最大，非金屬固體次之，液體較小，氣體最小。表列舉了一般情況下各類物質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)的大致范圍，其中數(shù)據(jù)表明了氣體、液體和固體的導(dǎo)熱系數(shù)的數(shù)量級(jí)范圍。

物質(zhì)導(dǎo)熱系數(shù)的數(shù)量級(jí)

物質(zhì)種類氣體液體非導(dǎo)固體金屬絕熱材料（W/(m.℃)0.006～0.60.07～0.70.2～3.015～420<0.25趴凄寬刁包塢搭篡罰玩狂鯉殺午侍倔遇仲撰號(hào)咽累筷瞻疵哥嗓豐藻鋇蹦岡熱導(dǎo)率的測(cè)量熱導(dǎo)率的測(cè)量導(dǎo)熱系數(shù)隨材料的成分、結(jié)構(gòu)和溫度變化很大，用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定導(dǎo)熱31固體的導(dǎo)熱系數(shù)在所有固體中，金屬是最好的導(dǎo)熱體，大多數(shù)純金屬的導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度升高而降低。金屬的純度對(duì)導(dǎo)熱系數(shù)影響很大，其導(dǎo)熱系數(shù)隨其純度的增高而增大，因此合金的導(dǎo)熱系數(shù)比純金屬要低。非金屬的建筑材料或絕熱材料的導(dǎo)熱系數(shù)與溫度、組成及結(jié)構(gòu)的緊密程度有關(guān)，一般值隨密度增加而增大，亦隨溫度升高而增大。對(duì)大多數(shù)均質(zhì)固體，其值與溫度近似呈線性關(guān)系，即其中0是溫度為0℃時(shí)的導(dǎo)熱系數(shù),稱為溫度系數(shù)，對(duì)大多數(shù)金屬材料，它為負(fù)值；而對(duì)大多數(shù)非金屬材料，為正值；臨井臍羔陳釘撇淘械遷眉淺稿泳奮吵粱奸朔典酒冶依旦抖腎卉腑鞍震增盟熱導(dǎo)率的測(cè)量熱導(dǎo)率的測(cè)量固體的導(dǎo)熱系數(shù)在所有固體中，金屬是最好的導(dǎo)熱體，大多數(shù)純金屬32液體的導(dǎo)熱系數(shù)由于液體分子間相互作用的復(fù)雜性，液體導(dǎo)熱系數(shù)的理論推導(dǎo)比較困難，目前主要依靠實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定。液體可分為金屬液體（液態(tài)金屬）和非金屬液體。液態(tài)金屬的導(dǎo)熱系數(shù)比一般的液體要高。大多數(shù)金屬液體的導(dǎo)熱系數(shù)均隨溫度的升高而降低。在非金屬液體中，水的導(dǎo)熱系數(shù)最大。除水和甘油外，大多數(shù)非金屬液體的導(dǎo)熱系數(shù)亦隨溫度的升高而降低。液體的導(dǎo)熱系數(shù)基本上與壓力無關(guān)。一般來說，純液體的導(dǎo)熱系數(shù)比其溶液的要大。溶液的導(dǎo)熱系數(shù)在缺乏實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，可按純液體的值進(jìn)行估算。有機(jī)化合物水溶液的導(dǎo)熱系數(shù)估算式為有機(jī)化合物的互溶混合液的導(dǎo)熱系數(shù)估算式為式中ai為組分的質(zhì)量分率,i為組分的導(dǎo)熱系數(shù)

蝴然寅抑柴抬燎緊請(qǐng)餌妝嶼膊窩冀刑云增婉復(fù)晶咽援粟絢含我摟察膏噶洪熱導(dǎo)率的測(cè)量熱導(dǎo)率的測(cè)量液體的導(dǎo)熱系數(shù)由于液體分子間相互作33氣體的導(dǎo)熱系數(shù)

與液體和固體相比，氣體的導(dǎo)熱系數(shù)最小，對(duì)熱傳導(dǎo)不利，但卻有利于保溫、絕熱。工業(yè)上所使用的保溫材料，如玻璃棉等，就是因?yàn)槠淇障吨杏袣怏w，所以其導(dǎo)熱系數(shù)較小，適用于保溫隔熱。氣體導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度升高而增大。在相當(dāng)大的壓強(qiáng)范圍內(nèi)，氣體的導(dǎo)熱系數(shù)隨壓強(qiáng)的變化很小，可以忽略不計(jì)，僅當(dāng)氣體壓力很高（大于2000大氣壓）或很低（低于20毫米汞柱）時(shí)，才應(yīng)考慮壓強(qiáng)的影響，此時(shí)導(dǎo)熱系數(shù)隨壓強(qiáng)增高而增大。常壓下氣體混合物的導(dǎo)熱系數(shù)可用下式估算式中ai為氣體混合物中i組分的摩爾分率；Mi氣體混合物中i組分的分子量。憊釘萌跺迄趨舅峪卯撕貶膛震養(yǎng)捎埃效窟綜辭佑澎雜騰曰乏數(shù)吐崎齒嵌常熱導(dǎo)率的測(cè)量熱導(dǎo)率的測(cè)量氣體的導(dǎo)熱系數(shù)與液體和固體相比，氣體的34常用材料的導(dǎo)熱系數(shù)用途材料密度(kg/m3)導(dǎo)熱系數(shù)(W/m×K)窗框銅8900380鋁(硅合金)2800160黃銅8400120鐵780050不銹鋼790017PVC13900.17硬木7000.18軟木(常用于建筑構(gòu)件中)5000.13玻璃鋼(UP樹脂)19000.40玻璃碳酸鈣玻璃25001.0PMMA(有機(jī)玻璃)11800.18聚碳酸脂12000.20熱斷橋聚冼氨(尼龍)11500.25尼龍6.6和25%玻璃纖維14500.30高密度聚乙烯HD9800.50低密度聚乙烯LD9200.33固體聚丙烯9100.22帶有25%玻璃纖維的聚丙烯12000.25PU(聚亞氨脂樹脂)12000.25剛性PVC13900.17防雨氯丁橡膠(PCP)12400.23密封條EPDM(三元乙丙)11500.25純硅膠12000.35柔性PVC12000.14聚脂馬海毛

0.14柔性人造橡膠泡末60～800.05密封劑PU(剛性聚氨脂)12000.25固體/熱融異丁烯12000.24聚硫膠17000.40純硅膠12000.35聚異丁烯9300.20聚脂樹脂14000.19硅膠（干燥劑）7200.13分子篩650to7500.10低密度硅膠泡末7500.12中密度硅膠泡末8200.17罩醇捕誅焙肯吊縷搗懊均絹餞創(chuàng)鋪艷卵衣遼裴劑迸欠皋尖睦搞塔坊鄭寸徽熱導(dǎo)率的測(cè)量熱導(dǎo)率的測(cè)量常用材料的導(dǎo)熱系數(shù)材料密度(kg/m3)導(dǎo)熱系數(shù)(W/m×K35目前，測(cè)定這一熱物性的方法就溫度與時(shí)間的變化關(guān)系而言，可以分為穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)兩大類穩(wěn)態(tài)測(cè)量法:具有原理清晰，可準(zhǔn)確、直接地獲得熱導(dǎo)率絕對(duì)值等優(yōu)點(diǎn)，并適于較寬溫區(qū)的測(cè)量，缺點(diǎn)是比較原始、測(cè)定時(shí)間較長(zhǎng)和對(duì)環(huán)境（如測(cè)量系統(tǒng)的絕熱條件、測(cè)量過程中的溫度控制以及樣品的形狀尺寸等）要求苛刻。常用于低導(dǎo)熱系數(shù)材料的測(cè)量，其原理是利用穩(wěn)定傳熱過程中，傳熱速率等于散熱速率的平衡條件來測(cè)得導(dǎo)熱系數(shù)。伶避鮑帚死薄札供刑擇窒羚羊動(dòng)卵譜蔡竹紛炔挽嬸蔬車柴皋訝腮薊席豬貢熱導(dǎo)率的測(cè)量熱導(dǎo)率的測(cè)量目前，測(cè)定這一熱物性的方法就溫度與時(shí)間的變化關(guān)系而言，可以分36熱流計(jì)法熱流計(jì)法是一種基于一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱原理的比較法。如圖所示，將厚度一定的方形樣品插入兩個(gè)平板間，在其垂直方向通入一個(gè)恒定的單向的熱流，使用校正過的熱流傳感器測(cè)量通過樣品的熱流，傳感器在平板與樣品之間和樣品接觸。當(dāng)冷板和熱板的溫度穩(wěn)定后，測(cè)得樣品厚度、樣品上下表面的溫度和通過樣品的熱流量，根據(jù)傅立葉定律即可確定樣品的導(dǎo)熱系數(shù)：式中：q為通過樣品的熱流量，W/m2

樣品厚度，m樣品上下表面溫差，CC熱流計(jì)常數(shù)，由廠家給出，也可用已知導(dǎo)熱系數(shù)的材料進(jìn)行標(biāo)定得出。潤映已騷衛(wèi)扎嶺埋官杉痕跪袒爍償剿蛤靶漁假銅諄蹈公罕咨枉箕桑米信揍熱導(dǎo)率的測(cè)量熱導(dǎo)率的測(cè)量熱流計(jì)法式中：q為通過樣品的熱流量，W/m2潤映已騷衛(wèi)扎嶺埋37

上法適用于導(dǎo)熱系數(shù)較小的固體材料、纖維材料和多空隙材料，例如各種保溫材料。在測(cè)試過程中存在橫向熱損失，會(huì)影響一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱模型的建立，擴(kuò)大測(cè)定誤差，故對(duì)于較大的、需要較高量程的樣品，可以使用保護(hù)熱流計(jì)法測(cè)定，該法原理與熱流計(jì)法相似，不同之處是用在周圍包上絕熱材料和保護(hù)層（也可以用輔助加熱器替代），從而保證了樣品測(cè)試區(qū)域的一維熱流，提高了測(cè)量精度和測(cè)試范圍。但是該法需要對(duì)測(cè)定單元進(jìn)行標(biāo)定。八妥銷中護(hù)片滲吞必昨摻碳洽因哄狹豆監(jiān)倪嬌竿垛景俱唬哦困詩蛻卒唱褐熱導(dǎo)率的測(cè)量熱導(dǎo)率的測(cè)量

上法適用于導(dǎo)熱系數(shù)較小的固體材料、纖維材料和多空隙38保護(hù)熱板法保護(hù)熱板法的工作原理和使用熱板與冷板的熱流法導(dǎo)熱儀相似。適用于干燥材料，一般采用雙試件保護(hù)平板結(jié)構(gòu)，在熱板上下兩側(cè)各對(duì)稱放置相同的樣品和冷板一塊，如圖所示，試件周圍包有保護(hù)層，主加熱板周圍環(huán)有輔助加熱板，使輔助加熱板與主加熱板溫度相同，以保證一維導(dǎo)熱狀態(tài)。當(dāng)達(dá)到一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱狀態(tài)時(shí)，根據(jù)傅立葉定律得：式中：q主加熱板的加熱功率，樣品厚度,在已知樣品尺寸、主加熱板加熱功率后，利用熱電偶測(cè)得兩樣品上下表面的溫度，由上式即可求得材料的導(dǎo)熱系數(shù)。該法可用于溫度范圍更大、量程較廣的場(chǎng)合，誤差較小且可用于測(cè)定低溫導(dǎo)熱系數(shù)。缺點(diǎn)是穩(wěn)定時(shí)間較長(zhǎng)，不能測(cè)定自然含水率下的導(dǎo)熱系數(shù)，需先對(duì)樣品進(jìn)行干燥處理。樣品厚度對(duì)結(jié)果精度有較大影響。在用該法對(duì)不良導(dǎo)體的導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定時(shí)，發(fā)現(xiàn)試樣厚度對(duì)導(dǎo)熱系數(shù)有很大影響，不宜采用厚度較小的不良導(dǎo)體平板作為實(shí)驗(yàn)樣品。同時(shí)，試樣側(cè)面的絕熱條件對(duì)結(jié)果的誤差也有很大影響。旱幟騷幟恨特廷漲石嵌吩詐炔炸手公肛憐伏駁帛晝睛夸淖廚牛句后鮮刁提熱導(dǎo)率的測(cè)量熱導(dǎo)率的測(cè)量保護(hù)熱板法式中：q主加熱板的加熱功率，樣品厚度,在已知樣39圓管法

圓管法是根據(jù)長(zhǎng)圓筒壁一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱原理直接測(cè)定單層或多層圓管絕熱結(jié)構(gòu)導(dǎo)熱系數(shù)的一種方法。要求被測(cè)材料應(yīng)該可以卷曲成管狀，并能包裹于加熱圓管外側(cè)，由于該方法的原理是基于一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱模型，故在測(cè)試過程中應(yīng)盡可能在試樣中維持一維穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng).以確保能獲得準(zhǔn)確的導(dǎo)熱系數(shù)。為了減少由于端部熱損失產(chǎn)生的非一維效應(yīng).根據(jù)圓管法的要求，常用的圓管式導(dǎo)熱儀大多采用輔助加熱器，即在測(cè)試段兩端設(shè)置輔助加熱器，使輔助加熱器與主加熱器的溫度保持一致，以保證在允許的范圍內(nèi)軸向溫度梯度相對(duì)于徑向溫度梯度的大小，從而使測(cè)量段具有良好的一維溫度場(chǎng)特性。其結(jié)構(gòu)如圖所示。根據(jù)傅立葉定律，在一維、徑向、穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的條件下，管狀材料的導(dǎo)熱系數(shù)可由下式得出：式中：Q通過試樣的熱量,d1試樣外表面直徑，d2試樣內(nèi)表面直徑，t1試樣內(nèi)表面溫度，t2試樣外表面溫度，L測(cè)量段有效長(zhǎng)度。翁賬泵臃唁誕以嘲囂弛薦洼堯砌咸棍鋪闖哇豐貯鞋惶寵港荊疼茵徒取旋聊熱導(dǎo)率的測(cè)量熱導(dǎo)率的測(cè)量圓管法圓管法是根據(jù)長(zhǎng)圓筒壁一維40

在實(shí)驗(yàn)中，測(cè)定應(yīng)在傳熱過程達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)進(jìn)行，同時(shí)加熱圓管的功率要保持恒定，試樣內(nèi)外表面的溫度可由熱電偶測(cè)出。另外，為保證熱流在被測(cè)材料中的單向性，試樣外表面溫度應(yīng)該控制在環(huán)境溫度以下。通過實(shí)驗(yàn)對(duì)保護(hù)熱板法和圓管法進(jìn)行比較后，發(fā)現(xiàn)對(duì)于相同材料，圓管法測(cè)得的導(dǎo)熱系數(shù)要大于保護(hù)熱板法［2］，且當(dāng)絕熱材料用于管道上時(shí)，圓管法更好地反映了其結(jié)構(gòu)導(dǎo)熱系數(shù)。由于普通圓管法需要安裝自控裝置來調(diào)控輔助加熱器的功率，使得實(shí)際測(cè)試過程時(shí)間較長(zhǎng)，設(shè)備成本較高。有人提出了一種改進(jìn)的自補(bǔ)償圓管法，其加熱管由測(cè)試段、過渡段和補(bǔ)償段組成，測(cè)試段和過渡段維持相同的熱流密度，而補(bǔ)償段則用大于測(cè)試段的熱流密度加熱，以補(bǔ)償軸向熱損失，使輔助加熱器加熱熱流密度與主加熱器的加熱熱流密度之比（功率補(bǔ)償因子）為定值，省去了自控裝置，同時(shí)使傳熱易于達(dá)到和保持穩(wěn)定狀態(tài)。玫婆吏簾頹衫弛腳針癱創(chuàng)氟嗆氯安育攀掃逾驕凡壕籽維執(zhí)嘗漢漢佰席愧噸熱導(dǎo)率的測(cè)量熱導(dǎo)率的測(cè)量在實(shí)驗(yàn)中，測(cè)定應(yīng)在傳熱過程達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)41非穩(wěn)態(tài)測(cè)量方法非穩(wěn)態(tài)測(cè)量法是最近幾十年內(nèi)開發(fā)出的導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)量方法，多用于研究高導(dǎo)熱系數(shù)材料，或在高溫條件下進(jìn)行測(cè)量。在瞬態(tài)法中，測(cè)量時(shí)樣品的溫度分布隨時(shí)間變化，一般通過測(cè)量這種溫度的變化來推算導(dǎo)熱系數(shù)。動(dòng)態(tài)法的特點(diǎn)是測(cè)量時(shí)間短、精確性高、對(duì)環(huán)境要求低，但受測(cè)量方法的限制，多用于比熱基本趨于常數(shù)的中、高溫區(qū)導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)量。胚限趾畝縷昨陣芝牧馬打坦睹補(bǔ)圓影便暇酮滇甜企宦疆淑騷爬邏鐘覓阜薊熱導(dǎo)率的測(cè)量熱導(dǎo)率的測(cè)量非穩(wěn)態(tài)測(cè)量方法非穩(wěn)態(tài)測(cè)量法是最近幾十年內(nèi)開發(fā)出的導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)量42熱線法

已建立起數(shù)種絕熱材料在高溫下導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)量方法，其中唯一的一種國際標(biāo)準(zhǔn)方法是熱線法。熱線法是在試樣中插入一根熱線。測(cè)試時(shí)，在熱線上施加一個(gè)恒定的加熱功率，使其溫度上升。測(cè)量熱線本身或平行于熱線的一定距離上的溫度隨時(shí)間上升的關(guān)系。由于被測(cè)材料的導(dǎo)熱性能決定這一關(guān)系，由此可得到材料的導(dǎo)熱系數(shù).非穩(wěn)態(tài)熱線法測(cè)定導(dǎo)熱系數(shù)的數(shù)學(xué)模型為：式中q是單位長(zhǎng)度電熱絲的發(fā)熱功率,是測(cè)定時(shí)間,是測(cè)量的溫升,它是時(shí)間的函數(shù).測(cè)量熱線溫升的方法一般有3種。其中，交叉線法是用焊接在熱線上的熱電偶直接測(cè)量熱線的溫升；平行線法是測(cè)量與熱線隔著一定距離的一定位置上的溫升；熱阻法是利用熱線（多為鉑絲）電阻與溫度之間的關(guān)系得出熱線本身的溫升。熱線法適用于測(cè)量不同形狀的各向同性的固體材料和液體念傭尺既戈錘鹼組鎊券祈肉弓醬捎錳藕舅毛炳鏈詣勾經(jīng)胚羌砂題副做吉線熱導(dǎo)率的測(cè)量熱導(dǎo)率的測(cè)量熱線法已建立起數(shù)種絕熱材料在高溫下導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)量43熱帶法熱帶法的測(cè)量原理類似于熱線法。取兩塊尺寸相同的方形待測(cè)樣品，在兩者間夾入一條很薄的金屬片（即熱帶），在熱帶上施加恒定的加熱功率，作為恒定熱源，熱帶的溫度變化可以通過測(cè)量熱帶電阻的變化獲得，也可以直接用熱電偶測(cè)得。熱帶法測(cè)量物質(zhì)導(dǎo)熱系數(shù)的數(shù)學(xué)模型與熱線法相類似，故在獲得溫度響應(yīng)曲線后由前面的公式可以得出待測(cè)物的導(dǎo)熱系數(shù)

該法與熱線法相比，其薄帶狀的電加熱體能更好地與被測(cè)固體材料接觸，故熱帶法比熱線法更適合于測(cè)量固體材料的熱物性。用該法對(duì)一些非導(dǎo)電固體材料和松散材料進(jìn)行測(cè)試后，得出該法測(cè)定的結(jié)果有較好的重復(fù)性和準(zhǔn)確性，其實(shí)驗(yàn)裝置能達(dá)到的實(shí)際精度為5%。

熱帶法可用于測(cè)量液體、松散材料、多孔介質(zhì)及非金屬材料。在熱帶表面覆蓋很薄的導(dǎo)熱絕緣層后，還可以測(cè)量金屬材料，適用范圍廣泛，測(cè)量精度高，方便實(shí)用。嫁亭掠薦億塘振隴系墅植忻七咕旦肆來林鎂省潔愧聊溫跳藩令態(tài)衙廟饑侮熱導(dǎo)率的測(cè)量熱導(dǎo)率的測(cè)量熱帶法熱帶法的測(cè)量原理類似于熱線法。取44激光閃射法激光閃射法是一種用于測(cè)量高導(dǎo)熱材料與小體積固體材料的技術(shù)，該法最早由Parker提出。由于這種技術(shù)具有精度高、所用試樣小、測(cè)試周期短、溫度范圍寬等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛研究與應(yīng)用。該方法先直接測(cè)量材料的熱擴(kuò)散率，并由此得出其導(dǎo)熱系數(shù)，適合于高溫導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)量。其測(cè)定原理如圖所示，t時(shí)刻，在厚度為L(zhǎng)的均質(zhì)薄片狀試樣的正面加上一個(gè)具有一定脈沖寬度的激光，用熱電偶測(cè)出試樣背面的溫度變化曲線以及溫升達(dá)到最大值的二分之一時(shí)的時(shí)間t1/2。根據(jù)Parker模型的假設(shè)1.試樣質(zhì)地均勻，唯一的傳熱方式為導(dǎo)熱；2.