在日常生活和生產(chǎn)實踐中到處有溫差 溫差傳熱現(xiàn)象無處不在、無時不有。 傳熱學 農(nóng)業(yè) 國防 工業(yè) 科技 傳熱學 傳熱學在日常生活中的應用主要內(nèi)容,這些現(xiàn)象都包含了一個熱量傳遞的物理過程,熱傳導(簡稱導熱),指兩個相互接觸且溫度不同的物體,或同物體的各不同溫度部分間在不發(fā)生相對宏觀位移的情況下所進行的熱量傳遞過程。: 今天我們來科普一下關(guān)于導熱系數(shù)的相關(guān)知識,在這之前,我們首先要了解一下熱傳導。熱傳導與我們的日常生活息息相關(guān),如:
1、熱傳導在生活中的實例:將金屬湯匙一端放在開水里煮,過一會兒,露出開水的另一端也會發(fā)熱;燒菜時,鐵鍋利用鐵的熱傳導,將菜燒熟。
2、對流在生活中的實例:風是依靠冷熱空氣的對流形成的;暖氣片表面附近受熱空氣的向上流動。
3、熱輻射在生活中的例子:灶臺里燒柴火時,坐在邊上會感覺到灼燒感;太陽的照射,使氣溫升高。
導熱系數(shù)(又稱熱導率)是表示材料熱傳導性質(zhì)的物理量,反映了材料導熱能力的大小。
導熱系數(shù)的定義是:在穩(wěn)定傳熱條件下,1m厚的材料,兩側(cè)表面的溫差為1度(K,℃),在1秒內(nèi)(1s),通過1平方米面積傳遞的熱量,單位為瓦/米·度(W/(m·K),此處為K可用℃代替)。
材料的導熱系數(shù)不僅與材料的物質(zhì)種類有關(guān),而且與它的微觀結(jié)構(gòu)、填料含量等有密切聯(lián)系。在科學實驗和工程設計中,所用材料的導熱系數(shù)都需要用實驗的方法精確測定。測試導熱系數(shù)的方法多種多樣,比如:穩(wěn)態(tài)熱板法(參照標準:ASTM D5470)、激光閃射法(參照標準:ASTM E1461)、瞬態(tài)平面熱源法(參照標準:ISO 22007-2)。各種不同方法與測試標準得出的數(shù)據(jù)會有差異。目前,在導熱硅膠片行業(yè)中,國際通用的測試標準是ASTM D5470和ISO 22007-2兩種。
ASTM D5470是美國材料試驗協(xié)會制訂的熱導性電絕緣材料的熱傳輸特性的標準試驗方法,采用穩(wěn)態(tài)熱板法,對樣品施加一定的熱流量,壓力,測試樣品的厚度和在熱板/冷板間的溫度差,得到樣品的導熱系數(shù)。
穩(wěn)態(tài)熱板法原理(圖)
博里業(yè)定律:
熱阻:
導熱系數(shù):
這種測試方式更能模擬實際的使用狀態(tài),通過熱阻反映導熱系數(shù)。傲川科技有限公司擁有DRL-II型、DRL-III型導熱系數(shù)測試儀,以及LW-9389型界面材料熱阻及熱傳導系數(shù)儀可進行符合ASTM D5470標準的導熱系數(shù)測試。
DRL-II型導熱系數(shù)測試儀(圖)
DRL-III型導熱系數(shù)測試儀(圖)
LW-9389型界面材料熱阻及熱傳導系數(shù)儀(圖)
國內(nèi)外許多著名導熱硅膠片生產(chǎn)企業(yè)也同樣采用這一測試方法和標準。 但這種方法需要一定厚度樣品以獲得足夠的溫度差;接觸熱阻會影響測試結(jié)果;為了達到穩(wěn)態(tài),通常測試的時間較長。
那么有沒有一種簡便快捷地測出導熱系數(shù)的方法呢?
參照國際標準ISO 22007-2的瞬態(tài)平面熱源法(TPS)是目前研究材料導熱性能的方法中最方便、精確的一種,通常測試一次只需幾分鐘。它是一種新技術(shù),在研究材料時能夠同時測量熱導率、熱擴散率以及單位體積的熱容。
這種方法采用一個瞬間熱平面探頭(Hot Disk 探頭),我們也將其稱之為Hot Disk 法。Hot Disk探頭是由導電模式的,形狀是雙螺旋結(jié)構(gòu),是用金屬薄片(如鎳)刻蝕成的。這種雙螺旋結(jié)構(gòu)是由兩片薄的絕緣材料(聚酰亞胺,云母等)夾著的,類似于三明治的結(jié)構(gòu)。
Hot Disk探頭(兩股螺旋線探針作為加熱/傳感元件)(圖)
它的原理是,基于無限大介質(zhì)中階躍加熱的圓盤型熱源產(chǎn)生的瞬態(tài)溫度響應。利用熱阻性材料鎳做成一個平面探頭,同時作為熱源和溫度的傳感器。鎳的熱電阻系數(shù)—溫度和電阻的關(guān)系呈線性關(guān)系,即可通過了解電阻的變化可以知道熱量的損失,從而反映樣品的導熱性能。
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