金屬導(dǎo)熱儀

一、概述

 材料的熱導(dǎo)率是研究材料物理性能的一個重要參數(shù)指標(biāo)，在航空、原子能、建筑材料、金屬、非金屬材料等工業(yè)部門都要求對有關(guān)材料的熱導(dǎo)率，進(jìn)行預(yù)測或?qū)嶋H測定。其測試方法分為穩(wěn)態(tài)法和動態(tài)測試法，該儀器基于縱向熱流法的原理，兼配相關(guān)國標(biāo)要求，并作出了相應(yīng)的改進(jìn)，由計(jì)算機(jī)自動完成測試工作，并對各狀態(tài)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)字化顯示。亦以可人工完成測試，滿足了材料檢測研究部門對材料導(dǎo)熱系數(shù)的高精度測試要求。儀器參考標(biāo)準(zhǔn)：GB3651-83<<金屬高溫導(dǎo)熱系數(shù)測量方法>>。

二、主要技術(shù)參數(shù)

1.zui高使用溫度:室溫---600度,室溫---1000度.

2．測試范圍：0.035-500w/MK

3．試樣數(shù)量：2個以上，按標(biāo)準(zhǔn)制成￠5*220

4. 試樣大小: 金屬:棒狀￠5*220(mm) 其他如石墨:￠10*200    (mm)， 樣品從中間位置起每隔50mm打一￠3mm的小孔，孔深2mm。

5．測試精度：優(yōu)于5％，zui高可達(dá)：2%

6．電源電壓：220V

7. 聯(lián)接計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)全自動測試,數(shù)據(jù)打印輸出.

8. 整機(jī)消耗共率: ≤4.KW

9. 軟件操作環(huán)境: Windows xp/sp2,offices 2003

三、儀器安裝

1. 儀器分測試裝置和控制箱。
2. 連接好控制箱與測試裝置的連線。
3. 將電爐推開到zui大位置。裝好樣品。
4. 將石英套管裝好，注意密封接口的裝置。
5. 將真空泵的接口接上，開啟真空泵，看看密封是否連接好
6. 將電爐推到式樣部位，控制箱連接計(jì)算機(jī)，啟動軟件界面。
7. 開始試驗(yàn)。

四、實(shí)驗(yàn)步驟

（一）試樣準(zhǔn)備

1、棒狀試樣圖1（a）或圖1（b）要求：

（b）   

圖1 棒狀試樣規(guī)格尺寸

2、絲狀試樣直徑d為1 3mm。

3、試樣工作區(qū)段l為20 45mm。

4、試樣數(shù)量：2個以上。

（二）試樣的安裝

1、推開加熱爐膛，確定試樣各位置熱電偶，各熱電偶所測溫度在電控柜上會有對應(yīng)儀表顯示，用手輕捏熱電偶測溫端，觀察儀表讀數(shù)變化以此確定各熱電偶在試樣中的位置。（各熱電偶所測位置及對應(yīng)點(diǎn)如下圖2所示）

2、將準(zhǔn)備好的試樣放入試樣架，擺放好各熱電偶，測量試樣溫度的熱電偶點(diǎn)焊在試樣上，使熱電偶與試樣間有良好的熱接觸和電接觸，以保證溫度測量的可靠性。同時要求        小于0.01。

圖2 試樣及熱電偶裝填示意圖

（三）加熱爐升溫曲線設(shè)置

在溫度控制表上，用手按一下面板上的 ，就進(jìn)入了儀表升溫曲線程序編排設(shè)置,儀表的PV區(qū)顯示的是參數(shù)名，SV顯示的是對應(yīng)參數(shù)的參數(shù)值，此時通過按面板上的 （增加）或 （減少）可對當(dāng)前參數(shù)的值進(jìn)行修改。在修改完一個參數(shù)的參數(shù)值后，再按面板上的  可以跳到下一個參數(shù)，各參數(shù)出現(xiàn)順序及對應(yīng)參數(shù)見表5.1至 5.3所示：

1、導(dǎo)熱系數(shù)測試時儀表升溫曲線程序編排設(shè)置如下：

此處以從室溫升溫至300℃，然后恒溫100分鐘，開始導(dǎo)熱系數(shù)測試為例對儀表升溫曲線進(jìn)行程序編排設(shè)置如表5.1示：

                       表5.1

              表5.2（采用多段升溫)

試驗(yàn)測試溫度是可變的，用戶只須修改升溫程序段中對應(yīng)的升溫時間與恒溫溫度即可。如表5.3所示：

       表5.3（測試溫度為100度)

注：以上程序段升溫設(shè)置其升溫速率為5℃/min，根據(jù)實(shí)際情況用戶可自行設(shè)定速率，但是其速率不能超過5℃/min，只能低于。

2、儀表內(nèi)部詳細(xì)參數(shù)設(shè)置（請參閱AI518儀表使用說明書-慎用）

（四）試驗(yàn)測量條件

當(dāng)試樣溫度10分鐘內(nèi)變化小于0.5℃時，認(rèn)為被測系統(tǒng)達(dá)到熱穩(wěn)定狀態(tài)，此時所測數(shù)據(jù)有效。此處穩(wěn)態(tài)判定由電腦監(jiān)測控制，達(dá)到穩(wěn)態(tài)，系統(tǒng)會給出相應(yīng)提示，等待用戶操作。

（五）方法原理和數(shù)據(jù)計(jì)算

棒狀試樣通以直流電流時，產(chǎn)生的焦耳熱主要沿試樣縱向向兩端傳導(dǎo)，達(dá)熱穩(wěn)定狀態(tài)后，認(rèn)為試樣上是一維縱向熱流，對試樣和側(cè)向環(huán)境間的熱交換予以修正，試樣的導(dǎo)熱系數(shù)由下式確定：

式中： ——試樣導(dǎo)熱系數(shù)， ；

     l——試樣工作區(qū)段平均長度；          ，mm；

      I——通入試樣的直流電流，A；

      V——試樣工作區(qū)段平均電壓降，                 分別為      上的電壓降,mv；

     d——試樣直徑，mm；

       ——試樣工作區(qū)段中點(diǎn)和端點(diǎn)間的溫度差，℃；

     ——反映側(cè)向熱交換大小的系數(shù)；

     N——反映試樣和側(cè)向環(huán)境溫度差的函數(shù)，℃；

 、 、N由下列各式確定：

式中： ——試樣通電時試樣端點(diǎn)、中點(diǎn)、另一端點(diǎn)之溫度，℃；

——試樣通電時側(cè)向環(huán)境端點(diǎn)、中點(diǎn)、另一端點(diǎn)之溫度，℃；

——試樣不通電時試樣端點(diǎn)、中點(diǎn)、另一端點(diǎn)之溫度，℃；

——試樣不通電時側(cè)向環(huán)境端點(diǎn)、中點(diǎn)、另一端點(diǎn)之溫度，℃；

——試樣不通電時試樣中點(diǎn)和端點(diǎn)間的溫度差，℃；

——試樣不通電時側(cè)向環(huán)境中點(diǎn)和端點(diǎn)間的溫度差，℃；

——試樣通電時側(cè)向環(huán)境中點(diǎn)和端點(diǎn)間的溫度差，℃；

——試樣不通時標(biāo)志試樣和側(cè)向環(huán)境溫度差的函數(shù)，℃；

試樣之平均溫度由下式確定：

六、軟件安裝操作說明

（一）程序的安裝。

 1、將安裝光盤放入光驅(qū)中，雙擊其中的“金屬導(dǎo)熱系數(shù)測試儀.exe”文件。

2、進(jìn)入導(dǎo)熱系數(shù)測試系統(tǒng)的安裝界面，按提示選擇正確的安裝路徑和目錄。

3、如果安裝過程中提示有某個文件無法寫入，請先雙擊光盤VB60CH目錄中的SETUP.EXE安裝好VB后再重新安裝金屬導(dǎo)熱系數(shù)測試儀.exe。（安裝VB過程中可能會提示無法寫入VB1.TEMP或VB2.TEMP，此時可以點(diǎn)“忽略”按鈕繼續(xù)安裝。）

（二）應(yīng)用程序的啟動

1、雙擊桌面上的快捷圖標(biāo)，也可以點(diǎn)開始按鈕從程序菜單中選擇應(yīng)用程序圖標(biāo)，雙擊鼠標(biāo)左鍵即可進(jìn)入導(dǎo)熱系數(shù)測試系統(tǒng)。

2、在出現(xiàn)的界面中點(diǎn)擊“導(dǎo)熱系數(shù)測試”，進(jìn)入測試主界面，在本界面中填寫相應(yīng)的參數(shù)，點(diǎn)擊實(shí)驗(yàn)開始，開始測試。

3、運(yùn)行一段時間后，系統(tǒng)會提示達(dá)到測試穩(wěn)態(tài)，要求用戶開啟加熱電源開關(guān)，此時用戶開啟直流電源開源，進(jìn)入導(dǎo)熱系數(shù)測試。

注：應(yīng)用程序啟動前，請確認(rèn)設(shè)備準(zhǔn)備就緒，即試樣裝填好，各通訊線纜接觸良好，啟動按鈕已按下，工作指示燈點(diǎn)亮。

六、注意事項(xiàng)

1、如果應(yīng)用程序啟動后，進(jìn)入系統(tǒng)要等待1至2S，而且對應(yīng)的溫度文本框中并未采集到溫度，此時請檢查通訊線纜是否已聯(lián)接，設(shè)備是否已加電。

2、應(yīng)用程序啟動后，如果系統(tǒng)提示“端口已打開”，此時請調(diào)出任務(wù)管理器（在任務(wù)欄上單擊右鍵，在出現(xiàn)在菜單中選擇“任務(wù)管理器”），在進(jìn)程選項(xiàng)欄中查找，看是否有另一個本程序的進(jìn)程在執(zhí)行，如果有，請將其結(jié)束。

3、裝填試樣完畢后，請將爐膛推到位，將試樣置于爐膛*，推動爐膛過程中，請緩慢推動，以免過快致使?fàn)t膛撞壞試樣支架。

4、試樣裝填時，請勿必正確放置各熱電偶位置，避免溫度采集錯誤造成試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生誤差。

5、控制箱與計(jì)算機(jī)連接通過雙膠線連接轉(zhuǎn)換頭，再到計(jì)算機(jī)com1口。

七、儀器的成套配置

       1：測試主機(jī)             一臺  

       2：管式電爐             一臺（含推板裝置）

 3：控制箱        一套（含控溫裝置可測溫裝置）

       4：接口             一只

       5：測試軟件（光盤）     一份

       6：計(jì)算機(jī)及打印機(jī)       一套

       7：產(chǎn)品說明書           一份

       8：控制儀表說明書        一份