一种圆管材料导热系数测量系统及其测量方法技术方案

本发明专利技术公开了一种圆管材料导热系数测量系统及其测量方法。加热单元包括Hot Spring传感器、绝热夹具；保温单元包括空气浴恒温箱以及相应的温度计和热量控制器；测量单元包括数采设备、测量电路以及与Hot Spring传感器相连的热量控制器件和电势测量器件；计算单元根据加热量和Hot Spring传感器的热电势时间响应数据，计算得出待测圆管材料的导热系数。测量方法基于瞬态热源法测量原理，将Hot Spring传感器置于圆管外表面，既作为加热元件又作为测温元件。电流通过Hot Spring传感器内金属丝产生热量加热待测圆管，通过分析传感器的温度时间响应数据，即可计算得出圆管材料的导热系数。

System and method for measuring thermal conductivity of round tube material

The invention discloses a measuring system for thermal conductivity of round tube material and a measuring method thereof. The heating unit comprises a Hot sensor, Spring insulation fixture; thermal insulation unit includes air bath thermostat and heat thermometer and the corresponding controller; the measuring unit includes a number of measuring circuit equipment, and connected with the Hot Spring heat sensor controller and potential measuring device; the calculation unit according to the response data of thermoelectric heating time and Hot the Spring sensor, calculate the measured thermal conductivity of tube material. The measurement method based on the measurement principle of transient heat source method, the Hot Spring sensor is arranged on the tube surface, both as a heating element as a measuring element. The current heating heat generated by metal wire Hot Spring sensor tube to be measured through the temperature time response data of the sensor is analyzed. Then calculated the thermal conductivity of pipe material.

【技术实现步骤摘要】
一种圆管材料导热系数测量系统及其测量方法
本专利技术属于固体热物理性质测量领域，涉及一种圆管材料导热系数测量系统及其测量方法。
技术介绍
近年来，随着世界经济的飞速发展，能源紧缺问题日益严重，各个工业领域的节能问题逐渐成为研究热点。我国幅员辽阔，许多发达城市都位于温带及亚寒带，如何解决这些城市中的建筑节能问题对缓解地区能源紧缺问题有着深远意义。钢结构圆管不仅是建筑领域暖通设计和其他工业领域中重要的基础结构材料，而且是能量传递过程最常用的结构材料。导热系数是描述热量传递过程的重要基础热物性参数，直接决定着钢结构圆管柱换热能力的强弱，是建筑暖通设计中重要的基础数据。如何快速准确的测量圆管材料的导热系数是工业领域亟待解决的基础问题。现有的固体材料导热系数测量方法可分为稳态法和瞬态法两大类。稳态法是控制热流从待测样品一端流向另一端，使两端形成稳定的温差，根据傅里叶导热定律计算得出导热系数。稳态法主要包括：棒体法、热板法、保护热板法等。瞬态法是向待测样品提供稳定已知的热量，在待测样品内建立随时间变化的非稳态温度场，根据待测样品的温度变化，结合提供给待测样品的热量计算得出导热系数。瞬态法主要包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种圆管材料导热系数测量系统，其特征在于：包括加热单元、保温单元、测量单元和计算单元四个部分，其中加热单元直接包裹待测圆管材料，对其进行加热；保温单元用于放置加热单元及待测圆管材料，为实验提供稳定的环境温度；测量单元连接加热单元，测量待测圆管材料表面的温度时间响应；计算单元连接测量单元对测得的温度时间响应进行分析计算，得出待测圆管材料的导热系数。

【技术特征摘要】
1.一种圆管材料导热系数测量系统，其特征在于：包括加热单元、保温单元、测量单元和计算单元四个部分，其中加热单元直接包裹待测圆管材料，对其进行加热；保温单元用于放置加热单元及待测圆管材料，为实验提供稳定的环境温度；测量单元连接加热单元，测量待测圆管材料表面的温度时间响应；计算单元连接测量单元对测得的温度时间响应进行分析计算，得出待测圆管材料的导热系数。2.根据权利要求1所述的一种圆管材料导热系数测量系统，其特征在于：所述的加热单元，包括HotSpring传感器、绝热夹具、填充于待测圆管内的耐高温绝热棉，所述HotSpring传感器紧贴于待测圆管外表面，各加热丝与待测圆管横截面平行。所述绝热夹具加紧HotSpring传感器及待测圆管，由紧固螺栓固定，所述高温绝热棉紧密填充于待测圆管内。3.根据权利要求1所述的一种圆管材料导热系数测量系统，其特征在于：保温单元，包括用于放置绝热夹具及待测圆管的空气浴恒温箱以及相应的温度传感器和热量控制器件。4.根据权利要求1所述的一种圆管材料导热系数测量系统，其特征在于：测量单元，包括数采设备、测量电路以及位于测量电路中的热量控制器件和电势测量器件，所述热量控制器件与HotSpring传感器相连，用于设定对待测圆管的加热量。所述电势测量器件与HotSpring传感器相连，用于测量加热过程中接入HotSpring传感器的热电势。5.根据权利要求1所述的一种圆管材料导热系数测量系统，其特征在于：计算单元，根据加热量和HotSpring传感器的热电势时间响应数据，基于预先设计好的计算模型和计算方法，计算得出待测圆管材料的导热系数。6.根据权利要求1一种圆管材料导热系数测量系统，其特征在于：所述HotSpring传感器由镍金属薄片刻蚀而成，方波型，镍金属薄片厚度小于等于等于25μm，未刻蚀部分宽度小于等于0.2mm，形成多组平行加热丝，且相邻加热丝之间的距离相等。7.根据权利要求2一种圆管材料导热系数测量系统，其特征在于：所述镍金属薄片上下表面均附着聚酰亚胺薄膜做绝缘处理，聚酰亚胺薄膜厚度小于等于20μm，所述平行加热丝长度等于待测圆管外壁周长，弯转成圆环状，所述镍金属薄片在加热丝的输入端和输出端各有两个分开的电线接口。8.根据权利要求1所述圆管材料导热系数测量系统，其特征在于：所述绝热夹具内侧有半圆柱型凹槽，半径等于待测圆管外径加上聚酰亚胺薄膜厚度，绝热夹具本体为氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：何茂刚，辛楠，张诗，张颖，刘向阳，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61