一種纖維隔熱氈高溫熱導率測試的裝置的製作方法

2023-12-06 05:53:36

專利名稱：一種纖維隔熱氈高溫熱導率測試的裝置的製作方法
一種纖維隔熱氈高溫熱導率測試的裝置技術領域
本發明屬於材料熱導率測試裝置的領域，特別涉及一種測量纖維隔熱氈的高溫熱 導率專用裝置。
背景技術：
熱導率是表徵物質熱傳導性質的物理量。不同材料，其結構、形態上的變化或使用 條件的不同等因素對材料的熱導率均有明顯的影響，因此要準確掌握材料的熱物理性質， 需要通過實驗來測定。
目前，材料高溫條件下的熱傳導性能的測試裝置尚少，使用專門的設備進行測量， 耗材較大，一般採用的平板熱流法測試裝置，其穩定性較差，測試精準度有待提高。發明內容
本發明為克服上述不足問題，提供一種纖維隔熱氈高溫熱導率測試的裝置，結構 簡單，採用雙熱流計穩態法測量，提高了測試裝置的精度。
本發明為實現上述目的所採用的技術方案是一種纖維隔熱氈高溫熱導率測試的 裝置，包括感應爐腔體，真空系統，加熱系統，保溫系統和測試系統，真空系統連接感應爐腔 體；感應爐腔體內底壁中心位置固定安裝水冷託盤；水冷託盤上放置保溫系統，保溫系統 採用保溫氈外圓筒安裝在水冷託盤上，保溫氈外圓筒頂部安裝保溫外蓋，構成保溫外筒，保 溫外筒內分為上下兩部分，上下兩部分由待測樣品隔開，下部分支撐外圓筒、支撐內圓筒由 外到內依次套裝並置於水冷託盤上，上部分外圓筒和內圓筒由外到內依次套裝並置於待測 樣品上；測試系統採用下均熱板安裝於支撐內圓筒頂部，下部高溫熱流計安裝於下均熱板 上表面中心位置，測試樣品放置於下均熱板之上，上均熱板安裝於測試樣品之上，上部高溫 熱流計安裝於上均熱板下表面中心位置，石墨發熱圓盤安裝於內圓筒上端，保溫內蓋安裝 於石墨發熱圓盤上端；下部測溫熱電偶置於下部高溫熱流計正下方，上部測溫熱電偶置於 上部高溫熱流計正上方，控溫熱電偶置於石墨發熱圓盤正下方。
所述感應爐腔體採用帶有爐蓋的爐體，感應線圈固定安裝於爐體內中部位置，保 溫系統置於感應線圈內部。
所述真空系統採用機械泵、羅茨泵和擴散泵分別安裝於爐體外壁之上。
所述保溫氈外圓筒和保溫外蓋都採用陶瓷纖維氈製成。
所述支撐外圓筒、支撐內圓筒、外圓筒、內圓筒和保溫內蓋都採用硬質碳纖維氈制 成。
所述下均熱板和上均熱板採用碳化矽製成。
所述下部測溫熱電偶、上部測溫熱電偶和控溫熱電偶採用鎢錸熱電偶製成。
本發明設備結構簡單，功能實用，為了提供纖維隔熱氈高溫熱導率的相關數據，開 發一種測試高溫環境下纖維隔熱氈有效熱導率的裝置，裝置置於真空感應爐腔體內，採用 中頻感應和石墨發熱圓盤加熱升溫，保溫系統使側壁和上部成為絕熱壁，致使熱流只從豎直方向單向傳遞，測試樣品上下表面均安裝均熱板，使上下表面溫度分布均勻，採用熱電偶 來控制石墨熱源溫度和測試待測樣品上下表面的溫度，採用上部和下部高溫熱流計測試通 過樣品上下表面的熱流量，最後即可計算出材料的高溫熱導率。該裝置具有以下優點1、該裝置不需要專用的設備，只是借用感應爐腔體進行測量；2、測試材料樣品的尺寸可調；3、採用雙熱流計穩態法測量，提高測試裝置的精度；4、測試溫度高，最高可達2000°C。
綜上，本發明提供一種纖維隔熱氈高溫熱導率測試的裝置，具有節約資源，使用方 便，適用性高，測試精度高的優點。


附圖1為一種纖維隔熱氈高溫熱導率測試的裝置結構簡圖。
圖中1.爐蓋，2.機械泵，3.羅茨泵，4.擴散泵，5.保溫氈外圓筒，6.外圓筒，7.內 圓筒，8.上部高溫熱流計，9.測試樣品，10.下部高溫熱流計，11.支撐外圓筒，12.水冷託 盤，13.支撐內圓筒，14.爐體，15.下均熱板，16.下部測溫熱電偶，17.上部測溫熱電偶， 18.上均熱板，19.感應線圈，20.控溫熱電偶，21.石墨發熱圓盤，22.保溫內蓋，23.保溫外具體實施方式
下面結合具體實施例及附圖詳細說明本發明，但本發明並不局限於具體實施例。
如附圖1所示，一種纖維隔熱氈高溫熱導率測試的裝置，包括感應爐腔體，真空系 統，加熱系統，保溫系統和測試系統，真空系統連接感應爐腔體；感應爐腔體內底壁中心位 置固定安裝水冷託盤；水冷託盤上放置保溫系統，真空系統安裝於感應爐腔體外壁之上，水 冷託盤12固定安裝於感應爐腔體內底壁中心位置，感應爐腔體採用爐蓋I安裝於爐體14 之上，感應線圈19固定安裝於爐體14中部位置，真空系統採用機械泵2、羅茨泵3和擴散泵 4分別安裝於爐體14外壁之上。
保溫系統採用保溫氈外圓筒安裝在託盤上，保溫氈外圓筒頂部安裝保溫外蓋，構 成保溫外筒，保溫外筒內分為上下兩部分，上下兩部分由待測樣品隔開，下部分支撐外圓筒11、支撐內圓筒13由外到內依次安裝於水冷託盤12之上；上部分外圓筒6安裝於測試樣品 9之上，內圓筒7安裝於上均熱板18之上；石墨發熱圓盤21安裝於內圓筒7之上，保溫內 蓋22安裝於石墨發熱圓盤21之上，保溫外蓋23安裝於保溫內蓋22之上。
測溫系統採用下均熱板15安裝於支撐內圓筒13頂部，下部高溫熱流計10安裝於 下均熱板15上表面中心位置，測試樣品9放置於下均熱板15之上，上均熱板18安裝於測 試樣品9之上，上部高溫熱流計8安裝於上均熱板18下表面中心位置；下部測溫熱電偶16 置於下部高溫熱流計10正下方，上部測溫熱電偶17置於上部高溫熱流計8正上方，控溫熱 電偶20置於石墨發熱圓盤21正下方；下部測溫熱電偶16、上部測溫熱電偶17和控溫熱電 偶20採用W5/26鎢錸熱電偶製成。
保溫氈外圓筒5和保溫外蓋23都採用陶瓷纖維氈製成；支撐外圓筒11、支撐內圓 筒13、外圓筒6、內圓筒7和保溫內蓋22都採用硬質碳纖維氈製成；下均熱板15和上均熱板18採用碳化娃製成。
進行測試時，按照上述步驟將待測材料樣品和裝置安裝好，關閉爐蓋，採用真空系統將爐體的真空抽到O. OlPa，給感應線圈加熱，採用中頻感應加熱，石墨發熱圓盤21開始加熱升溫，由於外圓筒6、內圓筒7、保溫內蓋22、保溫氈外圓筒5和保溫外蓋23的保溫作用，從而使側壁和上部成為絕熱壁，致使熱流只從豎直方向單向傳遞。
樣品上下表面均安裝均熱板，使上下表面溫度分布均勻，採用W5/26型鎢錸熱電偶來控制石墨熱源溫度和測試待測樣品上下表面的溫度，最高使用溫度可達1800-2000°C， 溫度採集通過A1-701型測溫儀表進行數據讀取，並將數據傳送到計算機保存；採用上部和下部高溫熱流計測試通過樣品上下表面的熱流量。
為了保證測試裝置的精確度，採用雙熱流計法，分別測試通過上部高溫熱流計16的熱流量Q1,通過下部高溫熱流計10的熱流量q2,計算平均熱流量 = ^( + )，當測試達到穩態後< ιο%時，即認為該裝置接近一維穩態熱 ZQ傳導。此時通過上部測溫熱電偶17和下部測溫熱電偶16測量溫度，溫度分別記為T1和T2,,根據溫度數據，由傅立葉定律'Q 二1- J ^ ,其中g , 為待測材 Λ- = 4 - 4Ajta Ax料的厚度，計算得到待測材料的有效熱導率。
本發明在一維穩態熱傳導的基礎上，提出採用雙熱流計和不同厚度樣品測試纖維隔熱氈高溫條件下有效熱導率的裝置，同時 給出了一維熱傳導的定量判據。
權利要求
1.一種纖維隔熱氈高溫熱導率測試的裝置，包括感應爐腔體，真空系統，加熱系統，保溫系統和測試系統，其特徵是真空系統連接感應爐腔體；感應爐腔體內底壁中心位置固定安裝水冷託盤；水冷託盤上放置保溫系統，保溫系統採用保溫氈外圓筒安裝在水冷託盤上，保溫氈外圓筒頂部安裝保溫外蓋，構成保溫外筒，保溫外筒內分為上下兩部分，上下兩部分由待測樣品隔開，下部分支撐外圓筒、支撐內圓筒由外到內依次套裝並置於水冷託盤上，上部分外圓筒和內圓筒由外到內依次套裝並置於待測樣品上；測試系統採用下均熱板安裝於支撐內圓筒頂部，下部高溫熱流計安裝於下均熱板上表面中心位置，測試樣品放置於下均熱板之上，上均熱板安裝於測試樣品之上，上部高溫熱流計安裝於上均熱板下表面中心位置，石墨發熱圓盤安裝於內圓筒上端，保溫內蓋安裝於石墨發熱圓盤上端；下部測溫熱電偶置於下部高溫熱流計正下方，上部測溫熱電偶置於上部高溫熱流計正上方，控溫熱電偶置於石墨發熱圓盤正下方。
2.根據權利要求1所述的一種纖維隔熱氈高溫熱導率測試的裝置，其特徵是所述感應爐腔體採用爐蓋(I)安裝於爐體(14)之上，感應線圈(19)固定安裝於爐體(14)中部位置。
3.根據權利要求1所述的一種纖維隔熱氈高溫熱導率測試的裝置，其特徵是所述真空系統採用機械泵(2)、羅茨泵(3)和擴散泵(4)分別安裝於爐體(14)外壁之上。
4.根據權利要求1所述的一種纖維隔熱氈高溫熱導率測試的裝置，其特徵是所述保溫氈外圓筒(5)和保溫外蓋(23)都採用陶瓷纖維氈製成。
5.根據權利要求1所述的一種纖維隔熱氈高溫熱導率測試的裝置，其特徵是所述支撐外圓筒(11)、支撐內圓筒(13)、外圓筒(6)、內圓筒(7)和保溫內蓋(22)都採用硬質碳纖維租製成。
6.根據權利要求1所述的一種纖維隔熱氈高溫熱導率測試的裝置，其特徵是所述下均熱板(15)和上均熱板(18)採用碳化娃製成。
7.根據權利要求1所述的一種纖維隔熱氈高溫熱導率測試的裝置，其特徵是所述下部測溫熱電偶(16 )、上部測溫熱電偶(17 )和控溫熱電偶(20 )採用鎢錸熱電偶製成。
全文摘要
本發明屬於材料熱導率測試裝置的領域。一種纖維隔熱氈高溫熱導率測試的裝置，真空系統連接感應爐腔體；感應爐腔體內底壁中心位置固定安裝水冷託盤；水冷託盤上放置保溫系統，保溫外筒內分為上下兩部分，上下兩部分由待測樣品隔開，測試系統採用下均熱板安裝於支撐內圓筒頂部，下部高溫熱流計安裝於下均熱板上表面中心位置，測試樣品放置於下均熱板之上，上均熱板安裝於測試樣品之上，上部高溫熱流計安裝於上均熱板下表面中心位置，石墨發熱圓盤安裝於內圓筒上端，保溫內蓋安裝於石墨發熱圓盤上端。本發明裝置結構簡單，功能實用採用雙熱流計穩態法測量，提高了測試裝置的精度，具有節約資源，使用方便，適用性高的優點。
文檔編號G01N25/20GK103048354SQ20111031159
公開日2013年4月17日 申請日期2011年10月14日 優先權日2011年10月14日
發明者譚毅, 施偉, 李佳豔, 曹作暄 申請人:大連理工大學