薄试样高温热导率测量仪的设计

2020-01-01 16:59:55 407 浏览

【引言】
导热系数是材料的重要性能之一，对于某些材料（特别是热电材料）其导热系数的差异不能被忽略，而作为其性能主要参数的Seebeck系数取决于导热系数的值。基于这些事实，高温导热系数的测量需要专门的仪器才能得到准确的结果。高温热导率测量中常用的方法是基于ASTM E1225-99标准的轴向热流，但该方法不能测量在加工过程中易变薄和易碎的热电材料。因此，薄试样热导率测量装置将的设计和制造亟待解决。
【成果介绍】
本文介绍了利用稳态传热技术设计、建造和验证具有高温测试能力的热导率装置的过程。该设计是对ASTM D5470标准的改进，该标准使用具有相等横截面积的仪表棒外推表面温度并测量样品的传热。仪器中有两个仪表棒，每个仪表棒放置三个热电偶。该设备使用功率为1000瓦的加热器，并将冷却水冷却至稳定状态。将3.4MPa的压力加载到横截面积为113.09mm² 的公尺棒上，并涂上热润滑脂，以减小界面热接触电阻。为了确定性能，验证过程通过将利用LINSEIS公司的THB 500获得的热导率进行比较。试验结果表明，不锈钢和青铜的导热系数分别为15.28Wm^-1K^-1和38.01Wm^-1K^-1，试验装置THB 500的导热系数分别为-2.55%和2.49%。此外，该装置还能够测量材料在400℃下的导热系数，其中不锈钢的导热系数结果为19.21Wm^-1K^-1，差异为7.93%。
【图文导读】
图1：仪器的设计
图2：在50°C-400°C时不锈钢的热导率
图3：在50℃时使用HC-131、Huskey 2000润滑油和不使用润滑油的不锈钢导热性能比较
【结论】
基于标准ASTM D 54 70—06研制了轴向热流密度热导率测量仪，在50°C～400°C的温度范围内具有良好的材料测量能力。在对所用材料的初步验证中，不锈钢和青铜的文献裕度分别为-2.55%和2.44%，五次试验的标准偏差分别为2.09%和3.23%，证明工具的精度和精密度是相当好的。至于在高温下的验证，在Z高温度为400°C的文献中也显示出了7.93%的良好结果。

（来源：林赛斯（上海）科学仪器有限公司）

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薄试样高温热导率测量仪的设计

【引言】

导热系数是材料的重要性能之一，对于某些材料（特别是热电材料）其导热系数的差异不能被忽略，而作为其性能主要参数的Seebeck系数取决于导热系数的值。基于这些事实，高温导热系数的测量需要专门的仪器才能得到准确的结果。高温热导率测量中常用的方法是基于ASTM E1225-99标准的轴向热流，但该方法不能测量在加工过程中易变薄和易碎的热电材料。因此，薄试样热导率测量装置将的设计和制造亟待解决。

【成果介绍】

本文介绍了利用稳态传热技术设计、建造和验证具有高温测试能力的热导率装置的过程。该设计是对ASTM D5470标准的改进，该标准使用具有相等横截面积的仪表棒外推表面温度并测量样品的传热。仪器中有两个仪表棒，每个仪表棒放置三个热电偶。该设备使用功率为1000瓦的加热器，并将冷却水冷却至稳定状态。将3.4MPa的压力加载到横截面积为113.09mm² 的公尺棒上，并涂上热润滑脂，以减小界面热接触电阻。为了确定性能，验证过程通过将利用LINSEIS公司的THB 500获得的热导率进行比较。试验结果表明，不锈钢和青铜的导热系数分别为15.28Wm^-1K^-1和38.01Wm^-1K^-1，试验装置THB 500的导热系数分别为-2.55%和2.49%。此外，该装置还能够测量材料在400℃下的导热系数，其中不锈钢的导热系数结果为19.21Wm^-1K^-1，差异为7.93%。

【图文导读】

图1：仪器的设计

图2：在50°C-400°C时不锈钢的热导率

图3：在50℃时使用HC-131、Huskey 2000润滑油和不使用润滑油的不锈钢导热性能比较

【结论】

基于标准ASTM D 54 70—06研制了轴向热流密度热导率测量仪，在50°C～400°C的温度范围内具有良好的材料测量能力。在对所用材料的初步验证中，不锈钢和青铜的文献裕度分别为-2.55%和2.44%，五次试验的标准偏差分别为2.09%和3.23%，证明工具的精度和精密度是相当好的。至于在高温下的验证，在Z高温度为400°C的文献中也显示出了7.93%的良好结果。

（来源：林赛斯（上海）科学仪器有限公司）

2020-01-01 16:59:55 407 0

数字显示电阻测量仪设计: 设计并制作位数字显示电阻测量仪，电阻值用LED数码管显示，单位为欧或k欧或M欧，在不同单位时，应有相应的指示；测量的电阻值范围为0.01 ～20M ；测量量程分挡:0～199.99 ;0～1999.9 ;0～20k ;0～200k ;0～2000k ;0～20M 。具有测量刻度标准功能，通过外接标... 设计并制作位数字显示电阻测量仪，电阻值用LED数码管显示，单位为欧或k欧或M欧，在不同单位时，应有相应的指示；测量的电阻值范围为0.01 ～20M ；测量量程分挡:0～199.99 ;0～1999.9 ;0～20k ;0～200k ;0～2000k ;0～20M 。具有测量刻度标准功能，通过外接标准电阻来调节实现此功能。急求万分感谢展开

高温炉加热丝的设计

高温炉加热丝的设计

铁铬铝电热合金丝主要设计参数

线径 (mm)	截面积 (mm2)	每米表面积 cm2/m	0Cr25al5		0Cr21AL6Nb		0Cr27AL7Mo2
线径 (mm)	截面积 (mm2)	每米表面积 cm2/m	每米重量 kg/m	每米电阻 Ω/m,20℃	每米重量 kg/m	每米电阻 Ω/m,20℃	每米重量 kg/m	每米电阻 Ω/m,20℃
0.10	0.007854	3.142	0.00005576	180.8	0.00005576	184.6	0.00005576	194.8
0.12	0.01131	3.770	0.00008030	125.6	0.00008030	128.2	0.00008030	135.3
0.15	0.01767	4.712	0.0001255	80.36	0.0001255	82.05	0.0001255	86.58
0.17	0.02270	5.341	0.0001612	62.56	0.0001612	63.88	0.0001612	67.41
0.19	0.02835	5.969	0.0002013	50.08	0.0002013	51.14	0.0002013	53.96
0.21	0.03464	6.597	0.0002459	41.00	0.0002459	41.86	0.0002459	44.17
0.25	0.04909	7.854	0.0003485	28.93	0.0003485	29.54	0.0003485	31.17
0.27	0.05726	8.482	0.0004065	24.80	0.0004065	25.33	0.0004065	26.72
0.29	0.06605	9.111	0.0004690	21.50	0.0004690	21.95	0.0004690	23.16
0.31	0.07548	9.739	0.0005359	18.81	0.0005359	19.21	0.0005359	20.27
0.35	0.09621	11.00	0.0006830	14.76	0.0006830	15.07	0.0006830	15.90
0.40	0.1257	12.57	0.0008922	11.30	0.0008922	11.54	0.0008922	12.18
0.45	0.1590	14.14	0.001129	8.928	0.001129	9.117	0.001129	9.620
0.50	0.1963	15.71	0.001394	7.232	0.001394	7.385	0.001394	7.792
0.60	0.2827	18.85	0.002007	5.022	0.002007	5.128	0.002007	5.411
0.70	0.3848	21.99	0.002732	3.690	0.002732	3.768	0.002732	3.976
0.80	0.5027	25.13	0.003569	2.825	0.003569	2.885	0.003569	3.044
0.90	0.6362	28.28	0.004517	2.232	0.004517	2.279	0.004517	2.405
1.00	0.7854	31.42	0.005576	1.808	0.005576	1.846	0.005576	1.948
1.20	1.131	37.70	0.008030	1.256	0.008030	1.282	0.008030	1.353
1.40	1.539	43.98	0.01093	0.9224	0.01093	0.9419	0.01093	0.9939
1.60	2.011	50.27	0.01428	0.7063	0.01428	0.7212	0.01428	0.7610
1.80	2.545	56.55	0.01807	0.5580	0.01807	0.5698	0.01807	0.6013
2.00	3.142	62.83	0.02231	0.4520	0.02231	0.4615	0.02231	0.4870
2.20	3.801	69.12	0.02699	0.3736	0.02699	0.3814	0.02699	0.4025
2.50	4.909	78.54	0.03485	0.2893	0.03485	0.2954	0.03485	0.3117
2.80	6.158	87.96	0.04372	0.2306	0.04372	0.2355	0.04372	0.2485
3.00	7.069	94.25	0.05019	0.2009	0.05019	0.2051	0.05019	0.2165
3.50	9.621	110.0	0.06831	0.1476	0.06831	0.1507	0.06831	0.1590
4.00	12.57	125.7	0.08922	0.1130	0.08922	0.1154	0.08922	0.1218
4.50	15.90	141.1	0.1129	0.08928	0.1129	0.09117	0.1129	0.09620
5.00	19.63	157.1	0.1394	0.07232	0.1394	0.07385	0.1394	0.07792
5.50	23.76	172.8	0.1687	0.05977	0.1687	0.06103	0.1687	0.06440
6.00	28.27	188.5	0.2007	0.05022	0.2007	0.05128	0.2007	0.05411
6.50	33.18	204.2	0.2356	0.04279	0.2356	0.04370	0.2356	0.04611
7.00	38.48	219.9	0.2732	0.03690	0.2732	0.03768	0.2732	0.03976

高温炉在设计之初，对加热元件的选型尤为重要，在学习相关热工知识的技术上，我们在熟悉一下电热丝的设计选择。

1、电热丝的分类：

电热丝分为铁铬铝电热丝与镍铬电热丝两大类，其中铁铬铝电热丝根据温度的不同，可以分为如下牌号：1Cr13Al4、0Cr25Al5、0Cr21Al6Nb、0Cr27Al7Mo2，后面2种为高温电热丝，常用于工业电炉发热用，温度为1000~1250度（炉膛温度），炉丝直径需达到3mm以上。此参数可在温度变动的情况下，适当的变动。

2、表面负荷计算：

电热丝表面负荷是指电热丝单位面积所能成承受的电功率，单位为：W/㎝2。

电热丝的表面负荷要小于1.5，正常取值为1.0~1.5之间，如小于1.0就会加长加热时间，影响工作的效率。

3、关于电热丝的接线方式：

电阻丝的接线方式：单相、双相供电采用串联或并联，三相供电采用Y型或Δ型。电热丝不论接线方式是什么样的，总功率总是所有单根电炉条功率相加，只会有电压和电流的变动。

Y型接线又称星型接线，是指将工业三相四线电接入，这样单根电热丝的电压就为220V，计算公式为：R=U2/P ，计算得出电阻是多少，根据资料上所提供的各种材料的米电阻可以得出单根电炉条所需要的电热丝长度L1。接下来就需要计算电炉丝的表面负荷了，公式为：P（功率）/（3.14*丝径*L1）注：单位为cm。如表面负荷小于1.5即可使用，如大于1.5的话，就需要加大丝径按照以上步骤重新计算，直到小于1.5。

电热丝成品长度：L=L1/（3.14*螺旋直径）*螺旋间距，螺旋间距通常为炉丝原丝直径的2倍。

4、计算实例：

1.材料牌号：0Cr21Al6Nb

2.电阻率：1.45

3.丝径：2.4mm

4.米电阻=电阻率/丝的截面积即：1.45/（3.14*1.2*1.2mm）=0.32欧姆/米

5.成品电阻=（电压*电压）/功率

6.原材料长度=成品电阻/米电阻

7.每米重量=材料比重*丝的截面积即：7.1*（3.14*1.2*1.2）/1000=0.032kg/米

2020-09-09 15:20:47 554 0