一种适用于大温差、变压力条件的块体多孔材料隔热性能测试实验系统及测试方法技术方案

本发明专利技术公开了一种适用于大温差、变压力条件的块体多孔材料隔热性能测试实验系统及测试方法，属于材料性能测试装置技术领域。该实验系统包括恒温环境、实验台主体、数据采集单元、冷却装置、加热装置和变气氛压力/种类装置。由于多孔隔热材料骨架和气体热响应差异较大，采用非稳态法测量热导率误差较大；且部分隔热材料服役环境复杂，仅通过热导率一个指标无法全面的表征材料隔热性能；现有的背温测试冷面环境不可控。因此，本实验系统控制材料冷面温度恒定，完整地测试材料热面温度从初始稳态、经热扰动后的非稳态过程、达到最终稳态全过程的响应特性，进而研究其隔热性能。本发明专利技术的实验台主体是“三明治”式对称结构，可保证理想的加热条件；并且，该实验系统可实现大温差/高温、非稳态过程和瞬压变、近真空、变气氛种类/压力等复杂条件下材料隔热性能测试。

An experimental system and test method for thermal insulation performance of block porous materials under the condition of large temperature difference and variable pressure

【技术实现步骤摘要】
一种适用于大温差、变压力条件的块体多孔材料隔热性能测试实验系统及测试方法
本专利技术属于材料性能测试装置
，涉及一种适用于大温差、变压力条件的块体多孔材料隔热性能测试实验系统及测试方法。
技术介绍
根据导热的宏观机理和传热学基本概念，测量材料热导率的实验方法可分为非稳态法(瞬态法)和稳态法。非稳态法是指基于非稳态导热模型，通过测量材料某处的温度随时间响应特性曲线间接测量热导率(热扩散率)的方法。非稳态法测量原理复杂，但测试时间短。稳态法是指基于傅里叶定律，将待测材料置于恒温环境的一维温度场内，当过程达到稳态时，测定通过材料的热流量大小、温差和材料的几何尺寸，计算得到材料的热导率。稳态法测试原理简单，但测试时间较长。隔热材料一般为多孔材料，主要是利用空气等气体热导率低这一特性来设计。当采用稳态法测量隔热材料的热导率时，需要材料的样品尺寸要足够大以保证尽可能接近一维导热、测试时间要足够长以保证最终稳态稳定。采用非稳态法测量隔热材料的热导率时，由于多孔材料骨架和气体的热响应特性差异很大，所以误差比较大。气凝胶是一种典型的(超级)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于大温差、变压力条件的块体多孔材料隔热性能测试实验系统，其特征在于，包括实验主体结构(14)、变气氛压力/种类装置、加热装置(11)、冷却装置(12)及数据采集单元；/n所述实验主体结构(14)包括电加热薄膜(14-4)，电加热薄膜(14-4)两侧结构对称，依次设置待测材料(14-3)、紫铜板(14-2)和冷却水槽(14-1)；/n所述变气氛压力/种类装置，包括真空泵(2)、第一密闭腔体(6-1)、第二密闭腔体(6-2)、空压机(8)和恒温恒湿箱(10)；真空泵(2)通过管路与第一密闭腔体(6-1)相连，且在该管路上设有电磁阀(3)，第一密闭腔体(6-1)与第二密闭腔体(6-2)通...

【技术特征摘要】
1.一种适用于大温差、变压力条件的块体多孔材料隔热性能测试实验系统，其特征在于，包括实验主体结构(14)、变气氛压力/种类装置、加热装置(11)、冷却装置(12)及数据采集单元；
所述实验主体结构(14)包括电加热薄膜(14-4)，电加热薄膜(14-4)两侧结构对称，依次设置待测材料(14-3)、紫铜板(14-2)和冷却水槽(14-1)；
所述变气氛压力/种类装置，包括真空泵(2)、第一密闭腔体(6-1)、第二密闭腔体(6-2)、空压机(8)和恒温恒湿箱(10)；真空泵(2)通过管路与第一密闭腔体(6-1)相连，且在该管路上设有电磁阀(3)，第一密闭腔体(6-1)与第二密闭腔体(6-2)通过管路相连，且在二者相连的管路上设有瞬变气动阀(7)，瞬变气动阀(7)与空压机(8)相连；第二密闭腔体(6-2)设置于恒温恒湿箱(10)内；
所述数据采集单元包括计算机(1)、数据采集装置(13)、若干真空计及若干热电偶；真空计布置在密闭腔体上，用于实时记录密闭腔体中的真空度；热电偶分布在待测材料(14-3)中心的一维传热区域，用于测量待测材料的温度变化；热电偶与数据采集装置(13)相连；真空计通过导线与计算机(1)相连；
其中，实验主体结构(14)置于第二密闭腔体(6-2)内，且分别通过导线、水管等与加热装置(11)、冷却装置(12)和数据采集装置(13)相连；加热装置(11)和数据采集装置(13)的端口分别连接至计算机(1)。


2.根据权利要求1所述的适用于大温差、变压力条件的块体多孔材料隔热性能测试实验系统，其特征在于，在第一密闭腔体(6-1)上设有可调微漏阀(9)，用于调节第一密闭腔体(6-1)的真空度。


3.根据权利要求1所述的适用于大温差、变压力条件的块体多孔材料隔热性能测试实验系统，其特征在于，在第一密闭腔体(6-1)上设有第一真空计(5-1)，在第二密闭腔体(6-2)上、下两端分别设有第二真空计(5-2)和第三真空计(5-3)。


4.根据权利要求1所述的适用于大温差、变压力条件的块体多孔材料隔热性能测试实验系统，其特征在于，所述电加热薄膜(14-4)的厚度为0.01～0.05mm。


5.根据权利要求1所述的适用于大温差、变压力条件的块体多孔材料隔热性能测试实验系统，其特征在于，热电偶对称布置在上、下待测材料(14-3)的冷热端面几何对称中心上...

【专利技术属性】
技术研发人员：李增耀，庞昊强，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61