专利名称：一种纤维隔热毡高温热导率测试的装置的制作方法
一种纤维隔热毡高温热导率测试的装置技术领域
本发明属于材料热导率测试装置的领域，特别涉及一种测量纤维隔热毡的高温热 导率专用装置。
背景技术：
热导率是表征物质热传导性质的物理量。不同材料，其结构、形态上的变化或使用 条件的不同等因素对材料的热导率均有明显的影响，因此要准确掌握材料的热物理性质， 需要通过实验来测定。
目前，材料高温条件下的热传导性能的测试装置尚少，使用专门的设备进行测量， 耗材较大，一般采用的平板热流法测试装置，其稳定性较差，测试精准度有待提高。发明内容
本发明为克服上述不足问题，提供一种纤维隔热毡高温热导率测试的装置，结构 简单，采用双热流计稳态法测量，提高了测试装置的精度。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案是一种纤维隔热毡高温热导率测试的 装置，包括感应炉腔体，真空系统，加热系统，保温系统和测试系统，真空系统连接感应炉腔 体；感应炉腔体内底壁中心位置固定安装水冷托盘；水冷托盘上放置保温系统，保温系统 采用保温毡外圆筒安装在水冷托盘上，保温毡外圆筒顶部安装保温外盖，构成保温外筒，保 温外筒内分为上下两部分，上下两部分由待测样品隔开，下部分支撑外圆筒、支撑内圆筒由 外到内依次套装并置于水冷托盘上，上部分外圆筒和内圆筒由外到内依次套装并置于待测 样品上；测试系统采用下均热板安装于支撑内圆筒顶部，下部高温热流计安装于下均热板 上表面中心位置，测试样品放置于下均热板之上，上均热板安装于测试样品之上，上部高温 热流计安装于上均热板下表面中心位置，石墨发热圆盘安装于内圆筒上端，保温内盖安装 于石墨发热圆盘上端；下部测温热电偶置于下部高温热流计正下方，上部测温热电偶置于 上部高温热流计正上方，控温热电偶置于石墨发热圆盘正下方。
所述感应炉腔体采用带有炉盖的炉体，感应线圈固定安装于炉体内中部位置，保 温系统置于感应线圈内部。
所述真空系统采用机械泵、罗茨泵和扩散泵分别安装于炉体外壁之上。
所述保温毡外圆筒和保温外盖都采用陶瓷纤维毡制成。
所述支撑外圆筒、支撑内圆筒、外圆筒、内圆筒和保温内盖都采用硬质碳纤维毡制 成。
所述下均热板和上均热板采用碳化硅制成。
所述下部测温热电偶、上部测温热电偶和控温热电偶采用钨铼热电偶制成。
本发明设备结构简单，功能实用，为了提供纤维隔热毡高温热导率的相关数据，开 发一种测试高温环境下纤维隔热毡有效热导率的装置，装置置于真空感应炉腔体内，采用 中频感应和石墨发热圆盘加热升温，保温系统使侧壁和上部成为绝热壁，致使热流只从竖直方向单向传递，测试样品上下表面均安装均热板，使上下表面温度分布均匀，采用热电偶 来控制石墨热源温度和测试待测样品上下表面的温度，采用上部和下部高温热流计测试通 过样品上下表面的热流量，最后即可计算出材料的高温热导率。该装置具有以下优点1、该装置不需要专用的设备，只是借用感应炉腔体进行测量；2、测试材料样品的尺寸可调；3、采用双热流计稳态法测量，提高测试装置的精度；4、测试温度高，最高可达2000°C。
综上，本发明提供一种纤维隔热毡高温热导率测试的装置，具有节约资源，使用方 便，适用性高，测试精度高的优点。
附图1为一种纤维隔热毡高温热导率测试的装置结构简图。
图中1.炉盖，2.机械泵，3.罗茨泵，4.扩散泵，5.保温毡外圆筒，6.外圆筒，7.内 圆筒，8.上部高温热流计，9.测试样品，10.下部高温热流计，11.支撑外圆筒，12.水冷托 盘，13.支撑内圆筒，14.炉体，15.下均热板，16.下部测温热电偶，17.上部测温热电偶， 18.上均热板，19.感应线圈，20.控温热电偶，21.石墨发热圆盘，22.保温内盖，23.保温外具体实施方式
下面结合具体实施例及附图详细说明本发明，但本发明并不局限于具体实施例。
如附图1所示，一种纤维隔热毡高温热导率测试的装置，包括感应炉腔体，真空系 统，加热系统，保温系统和测试系统，真空系统连接感应炉腔体；感应炉腔体内底壁中心位 置固定安装水冷托盘；水冷托盘上放置保温系统，真空系统安装于感应炉腔体外壁之上，水 冷托盘12固定安装于感应炉腔体内底壁中心位置，感应炉腔体采用炉盖I安装于炉体14 之上，感应线圈19固定安装于炉体14中部位置，真空系统采用机械泵2、罗茨泵3和扩散泵 4分别安装于炉体14外壁之上。
保温系统采用保温毡外圆筒安装在托盘上，保温毡外圆筒顶部安装保温外盖，构 成保温外筒，保温外筒内分为上下两部分，上下两部分由待测样品隔开，下部分支撑外圆筒11、支撑内圆筒13由外到内依次安装于水冷托盘12之上；上部分外圆筒6安装于测试样品 9之上，内圆筒7安装于上均热板18之上；石墨发热圆盘21安装于内圆筒7之上，保温内 盖22安装于石墨发热圆盘21之上，保温外盖23安装于保温内盖22之上。
测温系统采用下均热板15安装于支撑内圆筒13顶部，下部高温热流计10安装于 下均热板15上表面中心位置，测试样品9放置于下均热板15之上，上均热板18安装于测 试样品9之上，上部高温热流计8安装于上均热板18下表面中心位置；下部测温热电偶16 置于下部高温热流计10正下方，上部测温热电偶17置于上部高温热流计8正上方，控温热 电偶20置于石墨发热圆盘21正下方；下部测温热电偶16、上部测温热电偶17和控温热电 偶20采用W5/26钨铼热电偶制成。
保温毡外圆筒5和保温外盖23都采用陶瓷纤维毡制成；支撑外圆筒11、支撑内圆 筒13、外圆筒6、内圆筒7和保温内盖22都采用硬质碳纤维毡制成；下均热板15和上均热板18采用碳化娃制成。
进行测试时，按照上述步骤将待测材料样品和装置安装好，关闭炉盖，采用真空系统将炉体的真空抽到O. OlPa，给感应线圈加热，采用中频感应加热，石墨发热圆盘21开始加热升温，由于外圆筒6、内圆筒7、保温内盖22、保温毡外圆筒5和保温外盖23的保温作用，从而使侧壁和上部成为绝热壁，致使热流只从竖直方向单向传递。
样品上下表面均安装均热板，使上下表面温度分布均匀，采用W5/26型钨铼热电偶来控制石墨热源温度和测试待测样品上下表面的温度，最高使用温度可达1800-2000°C， 温度采集通过A1-701型测温仪表进行数据读取，并将数据传送到计算机保存；采用上部和下部高温热流计测试通过样品上下表面的热流量。
为了保证测试装置的精确度，采用双热流计法，分别测试通过上部高温热流计16的热流量Q1,通过下部高温热流计10的热流量q2,计算平均热流量 = ^( + )，当测试达到稳态后< ιο%时，即认为该装置接近一维稳态热 ZQ传导。此时通过上部测温热电偶17和下部测温热电偶16测量温度，温度分别记为T1和T2,,根据温度数据，由傅立叶定律'Q 二1- J ^ ,其中g , 为待测材 Λ- = 4 - 4Ajta Ax料的厚度，计算得到待测材料的有效热导率。
本发明在一维稳态热传导的基础上，提出采用双热流计和不同厚度样品测试纤维隔热毡高温条件下有效热导率的装置，同时 给出了一维热传导的定量判据。
权利要求
1.一种纤维隔热毡高温热导率测试的装置，包括感应炉腔体，真空系统，加热系统，保温系统和测试系统，其特征是真空系统连接感应炉腔体；感应炉腔体内底壁中心位置固定安装水冷托盘；水冷托盘上放置保温系统，保温系统采用保温毡外圆筒安装在水冷托盘上，保温毡外圆筒顶部安装保温外盖，构成保温外筒，保温外筒内分为上下两部分，上下两部分由待测样品隔开，下部分支撑外圆筒、支撑内圆筒由外到内依次套装并置于水冷托盘上，上部分外圆筒和内圆筒由外到内依次套装并置于待测样品上；测试系统采用下均热板安装于支撑内圆筒顶部，下部高温热流计安装于下均热板上表面中心位置，测试样品放置于下均热板之上，上均热板安装于测试样品之上，上部高温热流计安装于上均热板下表面中心位置，石墨发热圆盘安装于内圆筒上端，保温内盖安装于石墨发热圆盘上端；下部测温热电偶置于下部高温热流计正下方，上部测温热电偶置于上部高温热流计正上方，控温热电偶置于石墨发热圆盘正下方。
2.根据权利要求1所述的一种纤维隔热毡高温热导率测试的装置，其特征是所述感应炉腔体采用炉盖(I)安装于炉体(14)之上，感应线圈(19)固定安装于炉体(14)中部位置。
3.根据权利要求1所述的一种纤维隔热毡高温热导率测试的装置，其特征是所述真空系统采用机械泵(2)、罗茨泵(3)和扩散泵(4)分别安装于炉体(14)外壁之上。
4.根据权利要求1所述的一种纤维隔热毡高温热导率测试的装置，其特征是所述保温毡外圆筒(5)和保温外盖(23)都采用陶瓷纤维毡制成。
5.根据权利要求1所述的一种纤维隔热毡高温热导率测试的装置，其特征是所述支撑外圆筒(11)、支撑内圆筒(13)、外圆筒(6)、内圆筒(7)和保温内盖(22)都采用硬质碳纤维租制成。
6.根据权利要求1所述的一种纤维隔热毡高温热导率测试的装置，其特征是所述下均热板(15)和上均热板(18)采用碳化娃制成。
7.根据权利要求1所述的一种纤维隔热毡高温热导率测试的装置，其特征是所述下部测温热电偶(16 )、上部测温热电偶(17 )和控温热电偶(20 )采用钨铼热电偶制成。
全文摘要
本发明属于材料热导率测试装置的领域。一种纤维隔热毡高温热导率测试的装置，真空系统连接感应炉腔体；感应炉腔体内底壁中心位置固定安装水冷托盘；水冷托盘上放置保温系统，保温外筒内分为上下两部分，上下两部分由待测样品隔开，测试系统采用下均热板安装于支撑内圆筒顶部，下部高温热流计安装于下均热板上表面中心位置，测试样品放置于下均热板之上，上均热板安装于测试样品之上，上部高温热流计安装于上均热板下表面中心位置，石墨发热圆盘安装于内圆筒上端，保温内盖安装于石墨发热圆盘上端。本发明装置结构简单，功能实用采用双热流计稳态法测量，提高了测试装置的精度，具有节约资源，使用方便，适用性高的优点。
文档编号G01N25/20GK103048354SQ20111031159
公开日2013年4月17日 申请日期2011年10月14日 优先权日2011年10月14日
发明者谭毅, 施伟, 李佳艳, 曹作暄 申请人:大连理工大学