蜂窝复合板导热系数测试装置及方法
【专利摘要】本发明提供了一种蜂窝复合板导热系数测试装置，采用木板制成箱体，箱体上端开口，下端与地面之间通过垫木隔离，箱体内壁覆盖绝热材料作为衬垫，衬垫之间填充密封胶，箱内底部中间安置一电热器，箱体内四角分别安装一温度传感器，以四个温度传感器的平均测量值作为箱内温度Ti，在箱体外设置一温度计测试环境温度To，四个传感器和电热器的导线通过箱底的转接板导出箱外，分别连接箱外的温度显示仪表和电源；测试时，将试样作为盖子封闭箱体开口，并用胶带密封。本发明能够测量蜂窝芯复合板导热系数，误差小于10%。
【专利说明】蜂窝复合板导热系数测试装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于传热性能测试【技术领域】，涉及蜂窝复合板材料的传热分析及应用。
【背景技术】
[0002]目前，由于蜂窝复合板兼具优良的隔热性能和机械刚度，被广泛应用在保温隔热场合。然而，因没有蜂窝复合板的具体导热系数，工程上应用上往往靠设计师的经验进行估计，没有科学的数据支持，严重阻碍了蜂窝复合板的使用领域，且工程师为了设计稳妥，往往造成了大量的材料资源浪费，资料显示，许多研究人员正在努力的研究解决方法，截止目前，提出的一些在高温状态下(2000C以上)测试蜂窝复合板导热系数的方法，这对于现实的工程领域来讲没有意义，测出的结果只能用于参考而已。
[0003]现有的材料导热系数测试按测量方法分为两大类，即非稳态法和稳态法；非稳态法根据工作原理又分为:热线法、激光闪射法和平面热源法三种，此三种方法最大的优点是耗时短，仅几秒钟就可得到结果，且对试样大小没有要求，因此获得了广泛应用。由于非稳态法的测量过程需通过材料的密度或比热获取或通过计算得出导热系数。因此该法只适用于密度均匀的材质，而蜂窝复合板这类材料，是由气体和固体组合而成，固体中既含有金属又含有非金属，它们的密度和比热差异巨大，因此所有非稳态法不适用于蜂窝复合板这类材料。稳态法的测试方法主要为保护平板法，原理如图1所示:将厚度一定的方形试样3(通常长宽各30cm，厚IOcm)插入于加热板I和冷板5，设置一定的温度梯度。使用校正过的热流传感器2、4测量通过样品的热流，传感器2、4在平板与样品之间和样品接触。测量样品厚度、温度梯度与通过样品的热流便可计算导热系数。由于蜂窝芯复合板的结构特点，如图2所示:由于内外蒙皮大多为金属材料6，即热的良导体，导热性能良好，而芯层一般由热的绝缘材料7组成，两者的导热性能相差数万倍，导致加热板I产生的热量几乎全部沿蒙皮散掉，没有稳定的热流穿过试样，位于冷板5上的传感器4当然也测不到热流，因此，平板法也测不出蜂窝芯的导热系数。
【发明内容】
[0004]为了克服现有技术的不足，本发明提供一种常温下测试蜂窝复合板导热系数的装置，与物理模型的吻合度好，测量数据精确。
[0005]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种蜂窝复合板导热系数测试装置，包括一个木板制成的箱体，箱体上端开口，下端与地面之间通过垫木隔离，箱体内壁覆盖绝热材料作为衬垫，衬垫之间填充密封胶，箱内底部中间安置一电热器，箱体内四角分别安装一温度传感器，以四个温度传感器的平均测量值作为箱内温度Ti,在箱体外设置一温度计测试环境温度T。，四个传感器和电热器的导线通过箱底的转接板导出箱外，分别连接箱外的温度显示仪表和电源；测试时，将试样作为盖子封闭箱体开口，并用胶带密封。
[0006]所述木板的厚度为10?25毫米；所述的衬垫厚度大于200毫米；所述温度传感器的感应头距箱体内壁90?100毫米；所述的垫木厚度超过100毫米。[0007]本发明还提供一种蜂窝复合板导热系数测试方法，包括以下步骤:
[0008]接通电源，当温度显示仪表显示的箱内温度持续30分钟不变，则认为箱体内外已
经达到平衡，记录此时温度；计算出导热系数
【权利要求】
1.一种蜂窝复合板导热系数测试装置，包括一个木板制成的箱体，其特征在于:箱体上端开口，下端与地面之间通过垫木隔离，箱体内壁覆盖绝热材料作为衬垫，衬垫之间填充密封胶，箱内底部中间安置一电热器，箱体内四角分别安装一温度传感器，以四个温度传感器的平均测量值作为箱内温度Ti,在箱体外设置一温度计测试环境温度T。，四个传感器和电热器的导线通过箱底的转接板导出箱外，分别连接箱外的温度显示仪表和电源；测试时，将试样作为盖子封闭箱体开口，并用胶带密封。
2.根据权利要求1所述的蜂窝复合板导热系数测试装置，其特征在于:所述木板的厚度为10~25毫米；所述的衬垫厚度大于200毫米；所述温度传感器的感应头距箱体内壁90~100毫米；所述的垫木厚度超过100毫米。
3.一种利用权利要求1所述装置的蜂窝复合板导热系数测试方法，其特征在于包括下述步骤:接通电源，当温度显示仪表显示的箱内温度持续30分钟不变，则认为箱体内外已经达到平衡，记录此时温度；计算出导热系数2=^^;式中=W为电热器功率，I为试样厚度，S为试样有效`散热面，S=a2，a为试样有效边长。
【文档编号】G01N25/20GK103499604SQ201310466215
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2013年9月30日 优先权日:2013年9月30日
【发明者】刘俊耀, 史今朝 申请人:中国航天科工集团第六研究院二一○所