金屬導熱儀

一、概述

 材料的熱導率是研究材料物理性能的一個重要參數指標，在航空、原子能、建筑材料、金屬、非金屬材料等工業部門都要求對有關材料的熱導率，進行預測或實際測定。其測試方法分為穩態法和動態測試法，該儀器基于縱向熱流法的原理，兼配相關國標要求，并作出了相應的改進，由計算機自動完成測試工作，并對各狀態點進行數字化顯示。亦以可人工完成測試，滿足了材料檢測研究部門對材料導熱系數的高精度測試要求。儀器參考標準：GB3651-83<<金屬高溫導熱系數測量方法>>。

二、主要技術參數

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．試樣數量：2個以上，按標準制成￠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：優于5％，zui高可達：2%

6．電源電壓：220V

7. 聯接計算機實現全自動測試,數據打印輸出.

8. 整機消耗共率: ≤4.KW

9. 軟件操作環境: 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，控制箱連接計算機，啟動軟件界面。
7. 開始試驗。

四、實驗步驟

（一）試樣準備

1、棒狀試樣圖1（a）或圖1（b）要求：

（b）   

圖1 棒狀試樣規格尺寸

2、絲狀試樣直徑d為1 3mm。

3、試樣工作區段l為20 45mm。

4、試樣數量：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儀表顯示，用手輕捏熱電偶測溫端，觀察儀表讀數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點如下圖2所示）

2、將準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）加熱爐升溫曲線設置

在溫度控制表上，用手按一下面板上的 ，就進入了儀表升溫曲線程序編排設置,儀表的PV區顯示的是參數名，SV顯示的是對應參數的參數值，此時通過按面板上的 （增加）或 （減少）可對當前參數的值進行修改。在修改完一個參數的參數值后，再按面板上的  可以跳到下一個參數，各參數出現順序及對應參數見表5.1至 5.3所示：

1、導熱系數測試時儀表升溫曲線程序編排設置如下：

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

                       表5.1

              表5.2（采用多段升溫)

試驗測試溫度是可變的，用戶只須修改升溫程序段中對應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：以上程序段升溫設置其升溫速率為5℃/min，根據實際情況用戶可自行設定速率，但是其速率不能超過5℃/min，只能低于。

2、儀表內部詳細參數設置（請參閱AI518儀表使用說明書-慎用）

（四）試驗測量條件

當試樣溫度10分鐘內變化小于0.5℃時，認為被測系統達到熱穩定狀態，此時所測數據有效。此處穩態判定由電腦監測控制，達到穩態，系統會給出相應提示，等待用戶操作。

（五）方法原理和數據計算

棒狀試樣通以直流電流時，產生的焦耳熱主要沿試樣縱向向兩端傳導，達熱穩定狀態后，認為試樣上是一維縱向熱流，對試樣和側向環境間的熱交換予以修正，試樣的導熱系數由下式確定：

式中： ——試樣導熱系數， ；

     l——試樣工作區段平均長度；          ，mm；

      I——通入試樣的直流電流，A；

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

     d——試樣直徑，mm；

       ——試樣工作區段中點和端點間的溫度差，℃；

     ——反映側向熱交換大小的系數；

     N——反映試樣和側向環境溫度差的函數，℃；

 、 、N由下列各式確定：

式中： ——試樣通電時試樣端點、中點、另一端點之溫度，℃；

——試樣通電時側向環境端點、中點、另一端點之溫度，℃；

——試樣不通電時試樣端點、中點、另一端點之溫度，℃；

——試樣不通電時側向環境端點、中點、另一端點之溫度，℃；

——試樣不通電時試樣中點和端點間的溫度差，℃；

——試樣不通電時側向環境中點和端點間的溫度差，℃；

——試樣通電時側向環境中點和端點間的溫度差，℃；

——試樣不通時標志試樣和側向環境溫度差的函數，℃；

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中，雙擊其中的“金屬導熱系數測試儀.exe”文件。

2、進入導熱系數測試系統的安裝界面，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熱系數測試儀.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“忽略”按鈕繼續安裝。）

（二）應用程序的啟動

1、雙擊桌面上的快捷圖標，也可以點開始按鈕從程序菜單中選擇應用程序圖標，雙擊鼠標左鍵即可進入導熱系數測試系統。

2、在出現的界面中點擊“導熱系數測試”，進入測試主界面，在本界面中填寫相應的參數，點擊實驗開始，開始測試。

3、運行一段時間后，系統會提示達到測試穩態，要求用戶開啟加熱電源開關，此時用戶開啟直流電源開源，進入導熱系數測試。

注：應用程序啟動前，請確認設備準備就緒，即試樣裝填好，各通訊線纜接觸良好，啟動按鈕已按下，工作指示燈點亮。

六、注意事項

1、如果應用程序啟動后，進入系統要等待1至2S，而且對應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接，設備是否已加電。

2、應用程序啟動后，如果系統提示“端口已打開”，此時請調出任務管理器（在任務欄上單擊右鍵，在出現在菜單中選擇“任務管理器”），在進程選項欄中查找，看是否有另一個本程序的進程在執行，如果有，請將其結束。

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，以免過快致使爐膛撞壞試樣支架。

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結果產生誤差。

5、控制箱與計算機連接通過雙膠線連接轉換頭，再到計算機com1口。

七、儀器的成套配置

       1：測試主機             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：計算機及打印機       一套

       7：產品說明書           一份

       8：控制儀表說明書        一份