瞬态平面热源法加厚探头的数值模拟研究

瞬态平面热源法(TPS)的理论假设限制了该方法的使用场景,为此该文研究了加厚探头的导热系数测量精度并提出热容修正模型。利用COMSOL Multiphysics软件建立5501型探头的三维模型和增加镍丝厚度形成的加厚探头模型,根据模拟得出的温度历史数据绘制探头温升曲线,结合无量纲时间函数,迭代拟合得出待测样品的导热系数,并探讨加热功率及加热时间对加厚探头测量精度的影响。结果表明:由加厚模型得出的导热系数相对误差显著增大;随着加热功率的提高,材料导热系数测量误差减小;热容修正模型在测量不同材料时的修正幅度,与探头比热容相对待测材料比热容的大小呈正相关;使用热容修正模型后探头测量导热系数的相对误差在1.5%以内。研究证明提出的加厚探头结构及修正模型能够满足TPS法对导热系数测量精度的要求,同时提高探头强度使其适应较为复杂的使用环境。

瞬态平面热源法检测自保温砌块导热系数的影响因素研究

瞬态平面热源法是一种快速测试材料导热系数的方法。国内外大量学者对测试设备、测试方法及原理等进行了广泛研究,为自保温砌块导热系数的快速检测和判定提供了新的思路,但在运用中发现,含水率、尺寸、厚度及平整度均会在不同程度上影响瞬态平面热源法检测导热系数。基于此,文章通过正交试验设计,并用单因素方差分析各组导热系数,以期在检测结果可靠的前提下缩短检测时间,提高检测效率,为相关工作者提供参考依据和技术支持。

基于瞬态平面热源法测定SiO_2气凝胶导热系数的试验

阐述基于瞬态平面热源法的Hot Disk热常数分析仪的测试原理,利用测试标准304不锈钢对仪器准确性及重复性进行了验证,同时研究了不同孔隙率SiO_2气凝胶的导热系数随温度和压力变化的特点。结果表明:Hot Disk热常数分析仪在测试SiO_2气凝胶导热系数方面具有优异的准确性和重复性;在相同的温度和压力下,SiO_2气凝胶的导热系数随着孔隙率增大而变小;当环境压力小于5×10~3 Pa时,导热系数随环境压力改变而变化不明显,当环境压力大于5×10~3 Pa,导热系数随环境压力升高而变化较大;当环境温度在100~500℃范围内,SiO_2气凝胶的导热系数随环境温度升高而略微变大,当环境温度继续升高时,导热系数随环境温度升高而迅速增大。

时间延迟对瞬态平面热源法测量热导率的影响

瞬态平面热源法测量热导率时,时间延迟会直接影响热导率测量的准确度。为了对这种影响程度进行评估,本文基于瞬态平面热源法探头表面平均温升理想模型提出了一种可实现时间补偿的改进温升模型,并利用Hot disk热物性分析仪数据采集系统搭载两个不同半径的探头对Pyroceram 9606标准材料在常温常压下的热导率进行了测量。测量结果表明,时间延迟对热导率测量的影响会随着测量参数选择的不同而发生不规律变化,短时间测量的情况相比长时间测量时受时间延迟的影响更加明显,对理想模型进行时间补偿能够较大幅度地提高热导率的测量准确度。

基于瞬态平面热源法的磷酸镁水泥石导热系数研究

以重烧氧化镁、磷酸二氢钾、硼砂以及粉煤灰为原料制备磷酸镁水泥,通过瞬态平面热源法(Transient Plane Source Method,TPS)对磷酸镁水泥石的导热系数进行研究。结果表明:随着镁磷比M/P的增大,磷酸镁水泥石的导热系数相应增大;水胶比越高,磷酸镁水泥石的导热系数越低;掺入粉煤灰可以较大幅度降低磷酸镁水泥石的导热系数;养护龄期对磷酸镁水泥石导热系数的影响微弱。

瞬态平面热源法热物理性能测量准确度和适用范围的标定——常温下标准Pyroceram 9606材料热物理性能测量

瞬态平面热源法作为一种非稳态热物理性能测试技术,其测量范围、测量准确度和试验参数的确定是正确评价和应用这种测试技术的前提条件。详细介绍了瞬态平面热源法的测量原理以及常温下的测量装置,描述了采用Pyroceram 9606热物理性能标准材料研究瞬态平面热源法在实际测试中各种试验参数对测量准确度的影响,并由此考察这种测试方法和测试装置的测量准确度。

平面热源法瞬态测量材料热物性的研究

简述了平面热源法瞬态测量材料热物理性质的基本原理,分析了快速法、脉冲法测量存在的问题。在此基础上,研究了材料热物性瞬态自动测量技术。测量实践表明:瞬态自动测量仪测量准确可靠,与用防护热板法测量的结果也符合得很好。

瞬态平面热源法测试材料热导率的影响因素分析

保温隔热材料的热导率是反映材料热工性能的参数,是鉴别材料保温性能优良的主要标志。通过试验分析了含水率、样品厚度、不同的测试环境(温度、湿度)等因素对瞬态平面热源法测试材料热导率的影响,为制定瞬态平面热源技术测试材料热导率的评价指标提供参考依据。

编制《建筑用材料导热系数和热扩散系数瞬态平面热源测试法》的试验及验证

介绍《建筑用材料导热系数和热扩散系数平面热源测试法》编制过程中的测试原理和试验方法的验证工作。对比试验表明,验证该标准中规定的瞬态平面热源法具有很好的可行性、准确性、重复性和与现行相关方法标准的协调一致性。

瞬态平面热源法热物理性能测量准确度和适用范围的标定——常温下标准材料Vespel^(TM) SP1的热物理性能对比测试

瞬态平面热源法作为一种非稳态热物理性能测试技术,其测量范围、测量准确度和试验参数的确定是正确评价和应用这种测试技术的前提条件。详细描述了采用瞬态平面热源法测量装置对热物理性能标准材料VespelTMSP1所进行的比对测试,并由此考察这种测试方法和测试装置的测量准确度和适用范围。

瞬态平面热源法热物理性能测量精度和适用范围的标定——常温下标准材料奥氏体不锈钢的热物理性能对比测试

文摘瞬态平面热源法作为一种非稳态热物理性能测试技术,其测量范围、测量精度和试验参数的确定是正确评价和应用这种测试技术的前提条件。本文详细描述了采用瞬态平面热源法测量装置对热物理性能标准材料奥氏体不锈钢所进行的比对测试,并由此考察这种测试方法和测试装置的测量精度和适用范围。

利用瞬态平面热源法检测烟丝热物性的方法

利用瞬态平面热源法建立了测试堆积烟丝热物性(导热系数、热物性参数、体积热容)的实验装置、计算了仪器工作参数并测量了烟丝在不同含水率、堆积密度下的热物性数据;考察了不同水平下检测热物性数据的重复性。结果表明:实验数据的重复性较好。导热系数测试结果精密度范围为:0.00030～0.00471W/m.K;热扩散系数测试结果精密度范围为0.00371～0.02424mm2/s;体积热容测试结果精密度范围为0.00921～0.06537MJ/m3.K。烟丝导热系数、体积热容与烟丝含水率、堆积密度正相关,热扩散系数与烟丝含水率、堆积密度负相关。

探头热容对瞬态平面热源法测量轻质保温材料导热影响研究

瞬态平面热源法广泛用于材料热导率测量,但轻质保温材料的热容量很小,测试时探头热容量会引起一定的误差。本文通过数值模拟定量研究了探头热容对不同热容保温材料的影响,分析了这项误差的大小,结果表明,密度小于100 kg/m3的保温材料,其热容影响导致的误差大于20%,在测量导热系数时必须采用修正热容的计算模型。

基于瞬态平面热源法的牛皮质骨导热系数测试实验研究

为模拟皮质骨切削的温度传递过程,需要可靠的导热系数参数。该文阐述基于瞬态平面热源法测量牛皮质骨导热系数的原理及实验方法。该方法针对牛皮质骨在垂直、交叉、平行三个正交方向的导热系数进行测量,并研究其对皮质骨导热系数的影响。实验表明:在温度、湿度等环境因素及组织水分为主的骨材料性能等条件相对确定的前提下,皮质骨的平行方向导热系数测量平均值为0.628 6 W/(m·K),交叉方向导热系数测量平均值为0.628 8 W/(m·K),垂直方向导热系数测量平均值为0.725 7 W/(m·K);皮质骨导热系数在交叉方向与平行方向上差异很小,在垂直方向上实验测量值较另外两个方向增长约15%;在模型构建过程中,导热系数在平行方向和交叉方向可不做区分,取值为0.62~0.63 W/(m·K),在垂直方向可取0.72~0.73 W/(m·K)为参考值。

瞬态平面热源法仪器测试不同温度下织物导热系数的研究

阐述了基于瞬态平面热源法的HotDisk热常数分析仪的测试原理及测试方法,采用热常数分析仪的薄膜模块探头对棉麻丝毛织物在不同温度下的导热系数进行了测量,验证该仪器对织物导热系数测量的可行性,研究环境温度对织物导热系数的影响。结果表明:热常数分析仪的薄膜模块探头对织物导热系数的测量是可行的,在-20~100℃温度范围内,棉麻丝毛织物的导热系数随温度升高而增大;丝毛织物在20~100℃温度范围内导热系数变化不大,但丝织物在低温环境下降的幅度较为明显。

瞬态平面热源法在天津地铁中的应用与分析

瞬态平面热源法,通过探头和试样直接进行热量传播,具有耗时短,精度高,导热系数测试范围广泛以及测试材料种类多等特点。应用于天津地铁的通风计算中,不仅可以提供精确的试验参数,还可以节约大量时间。运用DRE-2C导热系数测试仪分析黏质粉土以及粉质粘土试样尺寸、天然含水率对导热系数试验结果的影响,说明瞬态平面热源法在探头半径固定的隋况下,试样本身的厚度需大于探头产生的热波在热流方向进入试样的深度,并推荐了适用于DRE-2C导热系数测试仪的试样规格;黏质粉土以及粉质粘土的导热系数随天然含水率升高而升高。为今后瞬态平面热源法在天津地区的应用提供了参考。

非稳态平面热源法同时测量材料的导热系数和热扩散率

介绍了非稳态平面热源法的测量原理、传热数学模型及温度响应公式,建立了相应的实验装置并进行实际测量。研究结果表明,只需测量试样内某一点的温度变化就可同时得到材料的导热系数和热扩散率以及体积热容等热物性参数。

瞬变平面热源法热导率测量的数值模拟

采用HOT DISK热物性分析仪通过瞬变平面热源(HOT DISK)分别对固体、液体或气体的热导率进行测量,固体材料选用不锈钢块(型号4278),流体材料选用去离子水。并利用ANSYS CFX仿真模拟软件对该测量过程进行数值模拟,将模拟得到的与实验测得的温升曲线进行对比,吻合度较好。结果表明:选用合适的探头和参数,HOT DISK热物性分析仪能准确测量固体的热导率;但是对于流体或气体,热导率的测量结果与真实值相比偏大,原因是测量过程中产生自然对流。

基于瞬变平面热源法的纤维热导率测试

为解决单纤维热导率不易直接测试的难题,基于两相复合介质串并联等效热导率物理模型,采用瞬变平面热源法对环氧树脂-纤维复合体系进行测试,并计算出单纤维轴向和径向的热导率。结果表明,采用该方法可获得纤维热导率,且纤维轴向的热导率要明显大于纤维径向的热导率,验证了纤维热学性能的各向异性。复合体系中两相材料的热导率差异、纤维所占体积比及物理模型、仪器的加热功率、测试时间的设定等对纤维热导率结果影响显著。当纤维和树脂的热导率差异较大时,采用并联模型计算较为准确,且随着体积含量的增加,纤维热导率增加,直到平衡。随加热功率和测试时间的增大,复合体系的热导率增大。

瞬态热带法和瞬态平面法测量材料热传导系数

介绍两种新的测量材料热传导系数的方法—瞬态热带法(THS)与瞬态平面热源法(TPS)。重点介绍其实验原理、实验装置、电路以及其他参数的测定,并阐述这些方法的优点。