利用稳态法测定不良导体的导热系数

测定不良导体的导热系数需要测出传热速率,利用稳态法可将传热速率的测量转换为测量散热铝盘的冷却速率,指出了稳态法测定导热系数的方案。利用Matlab分析温度随时间变化的函数,并用该函数对时间的一阶导数求出冷却速率。得到温度、时间、冷却速率各量之间的关系图象,给出样品材料导热系数的实验结果。     

稳态法导热系数测量实验及数据处理方法的研究

分析了目前在测量导热系数中两种测量散热速率方法的不足和存在的问题，提出了可有效减小测量误差的新方法，即“等温绝热法”;同时利用Excel图表对测量散热速率的数据进行二次曲线拟合，再对所得到的二次函数进行求导，得到稳态时的温度变化率dθ/dt的值。与原来取温度下降包含稳态温度θ₂时，Δt=30 s的温度平均变化率相比，温度变化率测量更准确。利用“等温绝热法”测量散热速率，得到的丁苯橡胶样品和PVC塑料样品的导热系数相对误差分别为-1.96%和0.95%,有效减少了测量误差。     

固化吸附剂导热系数测量参数选择

在开发高导热吸附剂过程中经常需要测量材料的导热系数,稳态平板法测量导热系数因方法简单直接而应用广泛.通过数值模拟和实验发现侧面散热对导热系数测量影响很大,采用大空间自然对流换热实验关联式对试验数据处理公式进行修正,可得到较满意的实验结果,并进一步研究了热源温度、样品厚度、试样导热系数对侧面散热的影响.为减少侧面散热以及热电偶波动对测量结果的影响,并考虑到试样加工难易程度,就所用实验装置而言,试样厚度在12mm较为适宜,热源温度选用55℃较为适宜.     

稳态法测算导热系数的原理

分析了测量导热系数传统模型与相关文献中的修正模型的原理与不足,提出一个较为严密的三维传热学模型,利用MATLAB数值模拟验证了其合理性。推导出计算圆柱型试样导热系数的公式,并得到了适合实际应用的简化公式。以真空橡皮盘为例,定量分析了侧壁散热对导热系数测量值的影响程度,给出了试样规格与测算精度的关系曲线。当试样半径与厚度的比值大于28.9时,侧壁散热的影响将小于5%,故可忽略。     

金属反射型保温材料导热系数的测定

根据稳态法测量导热系数原理,设计了一套稳态导热系数测量装置,利用自动控制技术实现实验过程的可控性。通过与导热系数参比块的测量校对,该装置测量结果的准确度达到标准要求。并利用此测量装置对压力容器金属反射型保温层试样的导热系数进行了测定,测定温度在80～220 ℃范围内,测量误差小于1.3%,导热系数值由0.040 W/(m·K)变化到0.053W/(m·K)。     

防护热板法快速测量物质导热系数

防护热板法(guarded hot plate,GHP)是测量隔热材料导热系数最精确的方法,此方法的传统系统稳态判断方法耗时长,采用的时间间隔固定,导致整体测量时间较长.为了缩短测量时间,本文提出一种基于动态周期识别的系统稳态判断方法,对热板加热功率进行卡尔曼平滑滤波和动态周期识别,变固定时间间隔为动态时间间隔,再对连续测量的4组导热系数进行判断,使其实时准确地反映系统的测量状态.利用此判断方法对绝热材料标准参比板的导热系数进行了测量,结果表明,测量时间缩短了大于25!,测量效率明显提高.     

基于热成像的软包锂电池导热系数测试方法

为给软包锂电池热设计提供准确的导热系数值,提出了一种基于热成像技术的测试方法。通过热像仪记录电池表面温度场的演变数据,可同时反演电池的纵向和面向导热系数,避免了传统接触式表面测温引入的不确定因素。测试了多块不同规格的三元聚合物软包锂电池样品,并对其中一种样品进行了稳态法导热系数测量作为参考。结果显示,纵向和面向导热系数测试的相对标准差均在3%以内,纵向导热系数的测试结果与稳态法测量结果的相对偏差为3.1%,表明该方法具有较高的可靠性,可为电池的热设计提供参考。     

稳态热传导结构非概率可靠性拓扑优化设计

研究具有区间参数的稳态热传导结构在散热弱度非概率可靠性约束下的拓扑优化设计问题。建立了以单元相对导热系数为设计变量,导热材料体积极小化为目标函数,满足散热弱度非概率可靠性为约束条件的稳态热传导结构的拓扑优化设计数学模型。基于区间因子法,推导出散热弱度的均值及离差的计算表达式。采用渐进结构优化法的求解策略与方法,并利用过滤技术消除优化过程中的数值不稳定性现象。通过算例验证文中模型及求解策略、方法的合理性和有效性。     

石墨烯及其复合材料导热系数测量的研究进展

石墨烯是当下材料学研究的热点和难点,其优越的导热性能,超越了绝大多数的材料,具有广泛的运用前景。近10年来,石墨烯产业的快速发展对其导热系数准确测量的需求越来越迫切。对石墨烯及其复合材料的定义、制备方法和在散热上的应用进行了综述;介绍了传统的导热系数测量方法,以及适用于石墨烯导热系数测量的激光闪光-拉曼光谱法和电热微桥法,对比了部分文献报道的石墨烯导热系数测量值;对熔融注塑法制备的还原氧化石墨烯和聚丙烯复合材料样品的导热系数和热扩散系数进行了测量,从热扩散系数测量结果发现其导热性能存在严重的各向异性;根据测量研究进展指出当前石墨烯及其复合材料导热系数测量存在的问题,并分析了导致这些问题的原因;最后,对石墨烯及其复合材料导热系数测量的研究进展进行总结和展望。     

导热系数测量系统的数值模拟

对中国计量科学研究院的稳态保护热平板导热系数测量系统的温度场分布进行数值计算,并在此基础上对实验材料内测温点的选择进行了分析.结果表明,测温点复盖了实验材料内温度的最低和最高点,且呈线性分布,满足实验材料导热系数测量所需温度梯度测量的要求.此外,对热流密度测量的探讨发现,热流密度测量范围的确定是实现精密测量导热系数的关键.