CN201072411Y - 一种良导体导热系数测量仪 - Google Patents
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Abstract
一种良导体导热系数测量仪,主要应用于材料的检测及大、中专院校实验教学。它含良导体导热系数测试仪、热端温控传感器、待测材料、热端温度传感器、冷端温度传感器、保温材料、冷端温控传感器、半导体致冷片、加热器、散热器、底座。待测材料的热端装有加热器,待测材料冷端的端面紧帖半导体致冷片一面,半导体致冷片的另一面与散热器紧贴,冷端温控传感器和半导体致冷片通过电缆与冷端温控电缆座电连接,冷端温度设定调节旋钮用以调节待测材料冷端所需达到的温度。该良导体导热系数测量仪,不仅能任意设定和控制热源的温度,而且能任意设定和控制冷端的温度,还能通过电功测量表测出沿二测温点间传导的热量。
Description
所属技术领域
本实用新型涉及一种良导体导热系数测量仪,主要应用于材料的检测及大、中专院校实验教学。
背景技术
导热系数是反映材料热性能的重要物理量,在科学实验和工程设计中,所用材料的导热系数都需要用实验的方法进行测量。测量良导体的导热系数的方法有稳定法、经向流动法、周期法、热比较仪法、热线法等。目前被广泛采用的是稳定法:使热量沿一均匀的截面积为s的棒传导,且热量流动方向与棒的轴线平行,在棒内形成的各等温面与棒的轴线垂直,若两温度计的间距为L,则可由下式求得温度为T1和T2间的平均导热系数λ:
式中,Q为在t时间内供给的热量(假定被测棒状样品表面和沿温度计散失的热量可以略去)。测量装置采用蒸汽作为热源,热阱则为由一恒压水槽所控制的流量可以调节的流动水,通过调节水的流量,使得T1与T2之差保持恒定,沿二测温点间传导的热量,通过测量在t时间内热阱流出的水的质量求得,测出二测温点之间的距离L和被测材料样品棒的直径,即可由上式求得待测材料的导热系数。不难看出,上述公知的测量装置,存在着如下不足:采用蒸气作为热源,既危险,又使装置复杂化;热量的测量需要用恒温恒压的水通过热阱流出,既不方便,又难以保障,是测量误差的主要来源;更为重要的是,热源的温度无法改变,因此,也就无法测量材料在其它温度范围内的导热系数。
发明内容
为了克服现有的良导体导热系数测量仪的不足,本实用新型提供一种良导体导热系数测量仪,该良导体导热系数测量仪,不仅能任意设定和控制热源的温度,而且能任意设定和控制冷端的温度,还能通过电功功率表测出沿二测温点间传导的热量,测量准确,测量装置无需蒸汽装置和水源,测量简单、方便。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:它含良导体导热系数测试仪、热端温控传感器、待测材料、热端温度传感器、冷端温度传感器、保温材料、冷端温控传感器、半导体致冷片、加热器、散热器、底座。良导体导热系数测试仪含热端电功测量表、热端温度测量表、机箱、冷端温度测量表、热端温度设定指示表、热端温度设定调节旋钮、热端温控电缆座、热端温度电缆座、冷端温控电缆座、冷端温度电缆座、冷端温度设定调节旋钮、冷端温度设定指示表。待测材料的热端装有加热器,靠近端面中心处钻有小孔,小孔内装有热端温控传感器,热端温控传感器和加热器通过电缆与热端温控电缆座电连接,热端温度设定调节旋钮用以调节待测材料热端所需达到的温度,其温度值由热端温度设定指示表显示,加热器的加热电功由热端电功测量表显示。待测材料的冷端靠近端面中心处钻有小孔,小孔内装有冷端温控传感器,待测材料冷端的端面紧帖半导体致冷片一面,半导体致冷片的另一面与散热器紧贴,冷端温控传感器和半导体致冷片通过电缆与冷端温控电缆座电连接,冷端温度设定调节旋钮用以调节待测材料冷端所需达到的温度,其温度值由冷端温度设定指示表显示。在待测材料的三等分处分别钻有一个小孔,并分别装有热端温度传感器和冷端温度传感器,热端温度传感器通过电缆与热端温度电缆座电连接,冷端温度传感器通过电缆与冷端温度电缆座电连接,热端温度测量表显示热端温度传感器处的温度,冷端温度测量表显示冷端温度传感器处的温度。待测材料的外露部分均用保温材料包裹。加热器、待测材料、半导体致冷片、散热器通过紧固件与底座连成一体。如果在t时间,加热器恒温在某一温度T0下消耗的电功为Q加,加热器恒温在这一温度T0所散失的热量为Q散,沿待测材料各截面流过的热量为Q=Q加-Q散,则有:
式中,T1、T2分别由热端温度测量表、冷端温度测量表显示,t时间的Q加、Q散由热端电功测量表显示,L为两温度计的间距,S为待测材料的截面积,λ即为待测材料在温度T1和T2间的平均导热系数。改变加热器的温度或改变冷端温度,即可测出材料在其它温度范围内的导热系数。
本实用新型的有益效果是,待测材料的冷端靠近端面中心处钻有小孔,小孔内装有冷端温控传感器,待测材料冷端的端面紧帖半导体致冷片,半导体致冷片的另一面与散热器紧贴,冷端温控传感器和半导体致冷片通过电缆与冷端温控电缆座电连接,冷端温度设定调节旋钮用以调节加在半导体致冷片上的电压,从而改变待测材料冷端所需达到的温度,其温度值由冷端温度设定指示表显示,解决了现有仪器采用水冷存在的测量繁杂、温度不易改变、测量误差大的问题。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型的结构示意图。
图2是图1中良导体导热系数测试仪结构示意图。
图中1.良导体导热系数测试仪,2.热端温控传感器,3.待测材料,4.热端温度传感器,5.冷端温度传感器,6.保温材料,7.冷端温控传感器,8.半导体致冷片,9.加热器,10.散热器,11.底座,12.热端电功测量表,13.热端温度测量表,14.机箱,15.冷端温度测量表,16.热端温度设定指示表,17.热端温度设定调节旋钮,18.热端温控电缆座,19.热端温度电缆座,20.冷端温控电缆座,21.冷端温度电缆座,22.冷端温度设定调节旋钮,23.冷端温度设定指示表。
具体实施方式
在图1中,待测材料(3)的热端装有加热器(9),靠近热端端面中心处钻有小孔,小孔内装有热端温控传感器(4),热端温控传感器(4)和加热器(9)通过电缆与图2中的热端温控电缆座(18)电连接,图2中的热端温度设定调节旋钮(17)用以调节待测材料(3)的热端所需达到的温度,其温度值由图2中的热端温度设定指示表(16)显示,加热器(9)的加热电功由图2中的热端电功测量表(12)显示。待测材料(3)的冷端靠近端面中心处钻有小孔,小孔内装有冷端温控传感器(5),待测材料(3)冷端的端面紧帖半导体致冷片(8)的一面,半导体致冷片(8)的另一面与散热器(10)紧贴,冷端温控传感器(7)和半导体致冷片(8)通过电缆与图2中的冷端温控电缆座(21)电连接,冷端温度设定调节旋钮(22)用以调节待测材料(3)的冷端所需达到的温度,其温度值由冷端温度设定指示表(23)显示。在待测材料(3)的三等分处分别钻有一个小孔,并分别装有热端温度传感器(4)和冷端温度传感器(5),热端温度传感器(4)通过电缆与图2中的热端温度电缆座(19)电连接,冷端温度传感器(5)通过电缆与图2中的冷端温度电缆座(20)电连接,图2中的热端温度测量表(13)显示图2中的热端温度传感器(20)处的温度,图2中的冷端温度测量表(15)显示冷端温度传感器(5)处的温度。待测材料(3)的外露部分均用保温材料(6)包裹。加热器(9)、待测材料(3)、半导体致冷片(8)、散热器(10)通过紧固件与底座(11)连成一体。如果在t时间,加热器(9)恒温在某一温度T0下消耗的电功为Q加,由图2中的热端电功测量表(12)显示,加热器(9)恒温在这一温度T0所散失的热量为Q散,由图2中的热端电功测量表(12)显示,沿待测材料(3)各截面流过的热量为Q=Q加-Q散,则有:
式中,T1、T2分别由热端温度测量表(13)、冷端温度测量表(15)显示,测出两温度计的间距L、待测材料(3)的截面积S,根据上式即可求得待测材料(3)在温度T1和T2间的平均导热系数λ。改变加热器(3)的温度或改变冷端温度,即可测出待测材料(3)在其它温度范围内的导热系数。
Claims (4)
1.一种良导体导热系数测量仪,它含良导体导热系数测试仪、热端温控传感器、待测材料、热端温度传感器、冷端温度传感器、保温材料、冷端温控传感器、半导体致冷片、加热器、散热器、底座,良导体导热系数测试仪含热端电功测量表、热端温度测量表、机箱、冷端温度测量表、热端温度设定指示表、热端温度设定调节旋钮、热端温控电缆座、热端温度电缆座、冷端温控电缆座、冷端温度电缆座、冷端温度设定调节旋钮、冷端温度设定指示表,其特征是:待测材料的冷端靠近端面中心处钻有小孔,小孔内装有冷端温控传感器,待测材料冷端的端面紧帖半导体致冷片,半导体致冷片的另一面与散热器紧贴,冷端温控传感器和半导体致冷片通过电缆与冷端温控电缆座电连接,冷端温度设定调节旋钮用以调节加在半导体致冷片上的电压,从而改变待测材料冷端所需达到的温度,其温度值由冷端温度设定指示表显示。
2.根据权利要求1所述的良导体导热系数测量仪,其特征是:待测材料冷端的端面紧帖良导体材料,良导体材料的另一端与半导体致冷片的一面相接触,半导体致冷片的另一面与散热器相接触。
3.根据权利要求1所述的良导体导热系数测量仪,其特征是:待测材料冷端的端面紧帖冰面。
4.根据权利要求1所述的良导体导热系数测量仪,其特征是:待测材料冷端的端面紧帖良导体材料,良导体材料的另一端与冰面相接触。
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