Измерение тепловпроводности материалов

Сущность метода заключается в измерении теплопроводности при разных температурах, основанного на пропускании в стационарном режиме теплового потока через образец и измерении температуры на его изотермических поверхностях.

Диапазон измерений теплопроводности λ (0,05÷100) Вт/мК в интервале температур от (25± 10) до (950 ± 10) °С

Методика обеспечивает выполнение измерений материалов с относительной погрешностью, не превышающей 10 % при доверительной вероятности Р=0,95.

Размеры образца  диаметр 65 мм; высота 50 мм.

Для калибровки установки используется сертифицированный эталонный образец. 

Для проведения лабораторных испытаний специалистами центра была разработана установка, входящая в измерительный комплекс ТЭП.

Установка (рисунок 1.) позволяет измерять теплопроводность твердых и порошковых материалов и набивных масс в процессе обжига.

Схема установки

рисунок 1.

В комплект установки входит:

1. шкаф управления с микропроцессорным регулятором;

1. установка для измерения теплопроводности материалов;
2. компьютер;
3. печатное устройство (принтер);
4. программное обеспечение.

Система автоматического управления

Температура в процессе нагрева образца измеряется хромель-алюмелевым термоэлектрическим преобразователем с помощью регулятора и передается в компьютер. Параметры нагрева задаются программой регулятора или компьютера. Система управления имеет как прямую, так и обратную связь между приборами и компьютером, в связи с этим настройку регуляторов можно осуществлять непосредственно с компьютера.

Определение теплопроводности образца осуществляется в процессе его нагрева в печи путем измерения разницы температуры на определенном участке образца, вызванного тепловым потоком от дополнительного нагревателя. При этом измеренные температуры передаются через интерфейс в компьютер.

Программная среда  автоматически обрабатывает полученные данные, строит график (рисунок 2) в координатах температура (°С) - теплопроводность (Вт/м·°К) на экране монитора в процессе измерений. Результаты измерения записываются в файл, которые могут быть обработаны и представлены в необходимой форме с помощью программы Microsoft® Excel. 

рисунок 2.

Способ измерения теплопроводности так называемым методом цилиндра обладает рядом преимуществ по сравнению с калориметрическим методом измерения.

·         Меньшие габаритные размеры;

·         Меньшие размеры образцов;

·         Отсутствие воды;

·         Легко автоматизируется;

·   Результаты измерения практически не зависят от способностей экспериментатора вследствие полной автоматизации;

·         Меньшая ошибка измерений (6-12% вместо 10-15%);

·         Меньшее время измерения;

·         Перед отключением нет необходимости охлаждения.