導熱係數法

導熱係數法是用於測量導熱係數以對比材料性能的方法，常用方法有熱流計法、防護熱板法、圓管法、熱線法、閃光法。

基本介紹

• 中文名：導熱係數法
• 外文名：Thermal conductivity method
• 一級學科：工程技術
• 二級學科：紡織學
• 導熱係數：反映材料導熱性能的物理量
• 方法：熱流計法、防護熱板法等

導熱係數

材料的導熱係數是反映材料導熱性能的物理量，導熱機理在很大程度上取決於它的微觀結構，熱量的傳遞依靠原子、分子圍繞平衡位置的振動以及自由電子的遷移。導熱係數不僅與構成材料的物質種類密切相關，而且與它的微觀結構、溫度、 壓力及雜質含量相聯繫。 測量導熱係數的方法比較多，但可以歸併為兩類基本方法：一類是穩態法，另一類是動態法。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。

測量方法

常用的導熱係數測試方法有：熱流計法、防護熱板法、圓管法、熱線法、閃光法:。

熱流計法

熱流計法是一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。當熱板和冷板在恆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一個單向穩定熱流密度，該熱流穿過一個（或兩個）熱流計的測量區域及一個（或兩個接近相同）試件的中間區域。

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，其實驗裝置多採用雙試件結構。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一維的均勻熱流密度。雙試件裝置中，由兩個幾乎相同的試件組成，然後其中夾一個加熱單元，加熱單元由一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。

圓管法

圓管法是根據圓筒壁一維穩態導熱原理，測定單層或多層圓管絕熱結構導熱係數的一種方法。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。

熱線法

熱線法是套用比較多的方法，是在樣品（通常為大的塊狀樣品）中插人一根熱線。測試時，在熱線上施加一個恆定的加熱功率，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，一般為5%~10%。這種方法不僅適用於乾燥材料，而且還適用於含濕材料。該法適用於導熱係數小於2W/mK的各向同性均質材料導熱係數的測定。

閃光法

閃光法可看作是一種絕對的試驗方法，適用測量溫度為75~2800K，熱擴散係數在10~10m/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衝輻射，試樣正面吸收脈衝能量使背面溫度升高，記錄試樣背面溫度的變化。