一种广温区的液体导热系数测量装置的制作方法

本发明涉及一种基于hot-disk的液体导热系数测量装置，尤其适用于易挥发，广温区，高精度的液体导热系数测量。

背景技术：

目前，公知的液体导热系数测量装置是由盛液器，hot-disk薄膜，固定件组成。盛液器一般采用开式容器，因hot-disk薄膜在测量液体导热系数过程中无法保证竖直向下导致易产生对流进而影响测量精度，开式容器无法准确测量易挥发（如酒精）液体的导热系数且无法测量不同温区的待测量液体的导热系数，从而限制了液体导热系数测量装置的应用。

技术实现要素：

为了解决现有液体导热系数测量装置存在的问题，本发明提供了一种高精度，多温区的液体导热系数测量装置，该装置采用了特殊的薄膜固定件,能保证测量过程中探头薄膜的竖直向下以及盛液装置内部空气的排出，同时该装置的外接恒温水浴装置不仅能提供高稳定性的温度环境保证测量的精度而且可以改变待测液体的环境温度从而测量出待测液体导热系数随温度的变化，实现液体导热系数广温区的测量。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：采用特殊薄膜固定件保证hot-disk探头在测量时维持竖直向下从而有效减少待测液对流对测量结果的影响，同时可保证装置在注射待测液时盛液装置内部空气的排出；通过注液孔将待测液注入盛液装置存储待测液体；使用硅胶片与螺栓完成密封，阻止待测液外流；将测量装置放入导热装置并整体紧贴放入恒温水浴桶槽中,恒温水浴桶外部包裹保温层并通过耐温管与恒温槽相连保证水浴桶内部温度的稳定；盛液装置设计有铂电阻测温孔，铂电阻连接数字万用表并通过labview程序在电脑上实时测量待测液所处环境的温度值，获取稳定的温度得到待测液导热系数随温度变化的关系；常数热分析仪连接hot-disk探头，提供测量所需的参数输出与输入并通过所连接的计算机系统完成实验结果的计算与分析。

本发明的有益效果是，减少了液体对流对实验结果的影响，可提供稳定的广温区的实验环境获取温度对液体导热系数的影响，并能实现酒精等易挥发液体的精确测量。

附图说明

下面结合附图和实例对本发明进一步说明，为了更清楚地说明本发明实例的技术方案，下面将对实例描述所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明保护的一些实例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明不锈钢压紧件简图。

图2是本发明盛液装置示意图。

图3是本发明导热装置示意图。

图4是本发明恒温装置示意图。

图5是整个装置的系统结构简图。

图中1-不锈钢压紧件，2-斜槽，3-测量腔，4-不锈钢加工件，5-探头固定架，6-密封硅胶垫，7-液体连通孔，8-密封螺纹孔，9-注液孔，10-固定架螺纹孔，11-铂电阻温度计测试孔，12-不锈下部耐温管口钢圆柱，13-矩形槽道，14-移动螺纹棒孔，15-恒温水浴桶，16-，17-上部耐温管口，18-恒温水浴桶空心槽。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为液体导热系数测量装置所使用的不锈钢压紧件示意图。如图1不锈钢压紧件（1）形状为空心圆柱形,材料可以为不锈钢,尼龙,聚四氟乙烯。通过两个对称的不锈钢压紧件压住hot-disk探头保证探头测量时始终保持竖直向下；在不锈钢压紧件内槽中开一个斜槽（2）。在盛放待测液时，空气通过斜槽排出保证待测液与探头的良好接触，排除气体对测量结果的影响。

图2为盛液装置。如图2盛液装置包括测量腔（3）；两块不锈钢加工件（4），探头固定架（5），密封硅胶垫（6），液体连通孔（7），密封螺纹孔（8），注液孔（9），固定架螺纹孔（10），铂电阻温度计测试孔（11）。在盛液前，通过探头固定架（5）压紧探头上部，不锈钢压紧件（1）固定探头，最后通过密封硅胶垫片（6）与密封螺纹孔（8）实现装置下部的密封。在测量前通过待测液注射口（9）将待测液从两边注入，液体流入液体连通孔（7），并通过液体连接孔（5）上升至测量腔（3）最后通过不锈钢压紧件（1）中的斜槽（2）将测量腔（3）中的空气排出，避免气体对测量结果的影响。

图3为导热装置示意图。如图3装置采用不锈钢圆柱（12）作为加工作，通过在其中间加工矩形槽道（13）用于嵌入盛液装置，加工时预留1mm的空间，防止加工误差影响盛液装置的嵌入，保证盛液装置快速到达并稳定在设定温度值，采取不锈钢加工件作为盛液装置上部加速导热的模块。此时盛液装置完全被导热装置包裹并将整的装置一同放入下面将要介绍的恒温水浴桶中实现测量时所需温度的快速稳定，移动螺纹棒孔（14）。

图4为恒温装置示意图。恒温槽将槽中恒温液通过耐温管输入到恒温水浴桶（15）外环槽下部(16)，并由上部耐温管(17)送回恒温槽中。上述盛液装置嵌入导热装置后放入恒温水浴桶空心槽(18)中，导热装置加工外径与恒温水浴桶空心槽(18)配合紧密，由于加工误差的关系，需预留1-2mm间隙，实验时可在间隙中填充铜粉保证盛液装置快速到达设定温度值。

图5为整个装置的系统结构简图。实验开始时，电脑设置好合适的测量参数，通过hot-disk仪输出信号（测量时间与功率）作用于探头，不锈钢压紧件固定好探头的位置，保证探头测量时始终保持竖直向下最大程度的降低液体对流对实验结果的影响，通过探头向两边待测液传热，记录探头温升并传输至电脑完成数据分析与处理最后计算出待测液的导热系数值。为获取温度对液体导热系数的影响，本装置将盛液装置嵌入到导热装置中并一同放入恒温装置。恒温槽设定好需要的的温度值通过耐温管将恒温液导入恒温水浴桶保证恒温水浴桶的温度稳定，由于恒温槽本身振动较大，而振动会直接影响hot-disk探头测量结果，因此本装置采用外接恒温装置不仅能实现不同温度下液体导热系数的测量而且可避免振动对实验结果的影响。本装置设置的导热装置能使盛液装置快速到达设定温度值，盛液装置中设置有铂电阻温度计记录稳定后盛液装置的实际温度值，并将此温度值作为液体当前的温度值。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种广温区的液体导热系数测量装置，为了解决现有液体导热系数测量精度较低，测量时间长，无法多温区的问题主要特点有以下几点：1.通过不锈钢压紧件固定探头，使探头始终保持竖直向下，减小液体对流对实验结果的影响，并通过不锈钢压紧件上的斜槽排出实验腔中的空气，采用硅胶片加螺纹密封保证实验腔体的密封实现液体导热系数的精确测量。2.通过恒温装置改变测量腔的所处温度，并通过铂电阻测量盛液装置的温度值并记录实现不同温度下液体导热系数的测量。3.基于hot‑disk测量实验腔中的液体的导热系数，可快速测量液体的导热系数，提高了测量效率。

技术研发人员：赵顺凯;潘江;王玉刚;魏传喆;曾佳旭;余晨
受保护的技术使用者：中国计量大学
技术研发日：2018.09.28
技术公布日：2018.12.11