一种智能化的准稳态法导热系数测量装置

在对准稳态法测量导热系数原理分析的基础上,研制了一套用准稳态法测量导热系数的智能化实验装置,此装置克服了以往准稳态法导热系数测量装置中存在的一些不足,同时开发了运行于Windows环境下的智能化测量软件。最后利用已知热物性数据的标准试样有机玻璃对装置进行了检验。实验结果表明,所研制的实验装置能够准确地测得一定范围内固体试样的导热系数。     

热油管道沿线土壤导热系数测试方法优选

热油管道沿线土壤导热系数是对管道设计、投产、运行阶段都有重要影响的基础参数。土壤导热秉数通过直接影响管道总传热系数的大小，并对预热投产和运行期间管道温降产生影响。但是土壤导热系数受到管道沿线地形地貌、土壤类型、气候环境等因素影响较大。不同管道沿线区域土壤导热系数可能显著不同，所以准确了解管道沿线的土壤导热系数对新建管道投产和运行的安全和经济性具有重要意义。本研究从分析土壤导热系数对热油管道投产和运行影响机理开始，调研了解III内外土壤导热系数的主要测试方法，对比分析了各种土壤导热系数测量方法的原理和特点，给出土壤导热系数测量的推荐方法。     

耐火保温材料导热系数的测定

在中华人民共和国黑色冶金行业标准YB/T 059-91的基础上,设计并做出了测量耐火保温材料导热系数的实验仪器.阐述了此仪器的实验装置、测量原理及其测试方法、实验结果等.通过测量已知导热系数的碳化硅砖的导热系数,得其误差小于8%;通过对同一试样的两个小试样进行平行测量,得其相对偏差小于3%.     

绝热材料导热系数测定方法的发展

导热系数的测定方法,从古典的基于稳定导热的费时很多的测量方法,改进到近代快速而简单得多的基于不稳定导热的测量方法。在近代测量中,常规的方法是用电阻丝或恒温器作为热源加热试样,而最新的方法是用大功率脉冲激光作为热源以加热较小的试样。本文重点在于介绍常规的利用不稳定导热原理测量导热系数的方法。     

中俄原油管道沿线冻土热学性质试验研究

导热系数是冻土热学性质中一项重要物理指标,它反映了土体传递温度的能力,是管道温度场以及下覆冻土融化圈的重要影响因素。导热系数的测量方法有很多,但不同试验方法对同一种土所测得的结果却存在较大差异。本文分别采用热线法、热流计法和比较法对中俄原油管道沿线的冻土原状样与扰动样进行了导热系数的测定,并对试验结果进行了回归分析。通过对比不同试验方法、不同土质类别等因素对导热系数的影响,分析对中俄原油管道工程沿线不同类型的管道地基土所采用的每种测量方法的适用范围。试验结果表明：对于同一种土,热线法的导热系数试验结果最大,热流计法的试验结果最小,而原状土样的试验结果则大于扰动土样的试验结果。可见,对细粒土扰动样的导热系数测量宜采用热线法,对细粒土原状样的导热系数测量宜采用比较法;而粗粒土由于受含泥量的影响,对扰动样的导热系数测量宜采用热流计法,对原状样的导热系数测量宜采用比较法。     

铜尾矿砂改良红黏土导热性能试验研究

回填土导热性能是直埋电缆载流量的重要影响因素之一。为探究各因素对改良红黏土导热性能的影响规律,制备不同掺砂率、干密度、含水率的试样,在恒温密闭的条件下,采用瞬态热线法测试试样导热系数,分析掺砂率、干密度、含水率对改良土导热系数影响规律。研究结果表明：铜尾矿砂对红黏土导热系数具有较好的改良作用,改良土的导热系数随着掺砂率、含水率均呈现线性增长。改良土导热系数随着干密度的增大,其增长趋势具有阶段性,当改良土的干密度大于1.65 g˙cm-3^时,导热系数的增长速率明显减小。铜尾矿砂对改良土导热系数的影响在于其中大量石英改善了固体骨架之间的传热效率。含水率和干密度对改良土导热系数的影响,主要在于其使改良土的三相传热方式发生了改变。基于测试结果,构建预测改良土导热的新模型,其能够较好预测改良土导热系数。     

一种基于数据筛选的导热系数计算方法

导热系数测量过程中实验数据的准确性是导热系数计算的关键。实验数据不准确,直接影响导热系数的精度。现有的导热系数测量计算中对数据是否准确没有很好的评判准则或方法。鉴于此,本文提出了一种以斜率相对标准差为依据筛选数据的导热系数计算新方法。该方法以斜率相对标准差为准则判断并筛选实验数据,利用最小二乘法拟合筛选后的数据求解导热系数。将该方法应用于乙二醇标定溶液的导热系数计算中,同传统算法相比,新方法数据处理简单、计算导热系数精度提高明显、能够广泛地应用到导热系数测量实验中,测量结果明显优于传统算法。     

采用3ω法测量多壁纳米碳管悬浮液的导热系数

为了减小瞬态热线法测量纳米流体导热系数时易受电磁干扰和自然对流等因素的影响,更好地探究新型换热工质的强化传热机理,研制了3ω法实验台,采用锁相放大器测得交流加热铂丝的3倍频电压响应,拟合算出待测液体的导热系数。先通过对常规液体蒸馏水、乙二醇以及酒精溶液的测量,验证了实验台的精度和可靠性。然后采用两步法合成了稳定性较高的多壁纳米碳管悬浮液,测得其各体积分数和各温度下的导热系数。实验结果表明,3ω法具有较好的电磁兼容性,测量时温升不超过0.5K,可以有效地减小对流传热和辐射传热的影响,且可以通过1ω电压来判断纳米流体的稳定性;纳米碳管悬浮液的导热系数比基液和Ham ilton-Crosser预测值明显提高,并且分别随纳米碳管含量的增加和温度升高而加大。     

不良导体导热系数测量实验装置的改进

材料结构的变化与所含杂质对导热系数都有明显的影响,因此材料的导热系数常通过稳态法由实验具体测定。通过分析现有物理实验仪器的不足,提出了一种以STM32单片机为主控芯片,DS18B20温度传感器进行温度采集的改进方法,制作出能同时实现温度测量、数据采集、加热控制、实验计时、曲线绘制、串口通信等功能的不良导体导热系数实验仪。实验表明,改进后的仪器测量过程稳定,数据精度高且操作极其便捷,对于不良导体导热系数测量实验具有一定的应用价值。     

新疆沙漠砂有效导热系数的测定

为了给新疆沙漠油气输送管道的设计提供基础依据。采用准稳态平板尖对新疆塔里木沙漠砂的有效导热系数进行了实验研究，测量了冻结和非冻结条件下，不同含水率和不同容重的沙漠砂的有效导热系数，实验结果表明，无论是冻结还是非冻结条件下，沙漠砂的视热导率主要受到含水率的控制，在冻结条件下含水率的影响量一些，此外，为了提高测量效率，为准稳态平板导热仪配置了计算机数据采集和处理系统，并依据我们提出的一个实用的准稳态判据，实现了数据的自动测量和处理。     

热塑性复合材料等效导热系数测定方法

为了提高热塑性复合材料的导热性,为热塑性复合材料的开发与应用提供依据,研究了一种热塑性复合材料等效导热系数测定方法。将聚酰亚胺模塑粉、胶体石墨和炭纤维作为原料,制备热塑性复合材料,搭建复杂环境下导热系数测试实验平台,通过稳态法对理论上单一材料的导热系数进行计算。把填料转换成体积含量,研究热塑性复合材料导热性能,发现填充石墨和炭纤维的热塑性复合材料导热性能有很大的不同,需研究一种通用的热塑性复合材料等效导热系数测定方法。生成等效结构,在此基础上,依据常物性、无内热源与稳态热传导对热塑性复合材料等效导热系数进行测定,利用从底向上的计算方式求出等效导热系数。通过实验测试平台测量炭纤维填充热塑性复合材料和石墨填充热塑性复合材料,结果表明,所提测定结果基本分布于实测数据周围。通过人为添加满足正态分布的实验误差当成实验测量值对等效导热系数进行测定,所提方法可在测量误差情况下给出准确的热塑性复合材料等效系数测定结果。可见所提方法测定结果准确。     

非饱和多孔介质有效导热系数模型

多孔介质有效导热系数是研究地源热泵、土壤及岩土热储、材料热质传递的重要参数,运用分形理论,建立了一种预测非饱和多孔介质有效导热系数的分形物理模型和相应的有效导热系数计算公式,基于MATLAB数值分析显示模型计算结果与实验测量值具有较好的一致性,并通过该模型探讨了相关微观参数对多孔介质有效导热系数的影响,结果显示弯曲度分形维数、孔隙率与多孔介质导热系数呈负相关,固液相占比、饱和度、固相基质边长与多孔介质导热系数呈正相关,当孔隙率大于78.4%时,导热系数较小的孔隙相对多孔介质有效导热系数影响较大。     

高温条件下花岗岩导热特性研究

基于热常数分析仪(hot disk thermal constants analyser),通过高温油浴试验,获得了花岗岩常规试样与干燥试样在25~150℃时的热传导系数的变化规律。试验结果表明,其热传导系数随着温度的增高逐渐减少。此外,温度越高岩石热传导系数减小得越快;并通过数据拟合及分析建立了考虑岩石孔隙率为影响因素的花岗岩温度-导热系数关系预测模型;能够合理的预测北山花岗岩在不同温度条件下的热传导系数。     

双组分纳米流体导热系数研究

采用共混法在氨水中制备了稳定的碳纳米管颗粒悬浮液(双组分纳米流体),并利用瞬态热丝法测量了不同条件下的双组分纳米流体的导热系数,系统研究了颗粒质量分数、氨水质量分数、温度等因素对双组分纳米流体导热系数的影响.实验结果表明,碳纳米管的加入极大地提高了基础液体-氨水的导热系数.在此基础上,结合已有文献中关于纳米流体导热系数的计算模型对双组分纳米流体的导热系数进行了模拟计算,并对模拟数据和实验数据进行了对比.结果发现,通过对模型参数的调整,微对流模型可以准确计算双组分纳米流体的导热系数.     

基于激光点热源非稳态传热模型测固体材料热物性参数

提出一种基于激光点热源非稳态传热模型测各向同性固体材料热物性参数的新方法.引入镜像热源理论修正绝热边界对测点温升的影响,建立数学模型,利用数值解法结合计算机编程计算材料导热系数和热扩散率,并研制了热物性测试系统.利用真空泵获得试样容器内的低真空环境,由激光发生器发射激光束加热试样一角,温度传感器测量试样上表面温度,通过无线信号发射单元监测温度变化情况.对硼硅玻璃(Pyrex7740)、大理石、硅藻土耐火砖、硅砖和锆质砖进行热物性综合测试.结果表明:前4种导热系数相对较低的试样的测试值与参考值的相对偏差最大不超过2.76%,测试精度较高.导热系数相对较大的锆质砖的测试值与参考值的相对偏差达到了6.38%,测试精度较低.测试系统不确定度分析也表明,被测试样导热系数越大,测试值与真值间的可信度越低,本装置更适用于导热系数小于3.0 W/(m·K)的固体材料.     

SiO_2-水纳米流体稳定性及导热性能

采用两步法制备体积分数为0.1%~0.5%的S iO2-水纳米流体,并利用zeta电位、吸光度和粒度分析表征其悬浮稳定性,研究发现超声振动5 h其悬浮稳定性最佳。采用瞬态热线法测量纳米流体的导热系数,结果表明:纳米流体导热系数的变化与纳米颗粒体积分数和温度的变化成正比,其中25℃时体积分数为0.3%的S iO2-水纳米流体相对于水的导热系数提高11.5%,而在50℃时则提高46.5%。建立纳米流体导热系数模型,与其他模型比较发现,本理论模型更接近于实验值。     

双孔径分布毛细芯有效导热系数实验研究

对环路热管双孔径分布镍芯进行5因素4水平的16组正交化烧结实验研究,测量双孔径分布镍芯的孔隙率和有效导热系数,并与现有的11个多孔介质有效导热系数计算模型进行对比。从控制双孔径镍芯有效导热系数尽可能小的角度,得到由5个烧结参数的最佳水平组成的烧结工艺。结果表明:对双孔径分布镍芯的有效导热系数影响最大的烧结因素是造孔剂含量,其影响指数分别是压制压力和保温时间的1.9和2.2倍;烧结温度和造孔剂尺寸的影响度相当且较小;常用的估算环路热管金属烧结芯有效导热系数的Alexander模型的计算值偏高,Maxwell模型的计算值偏低,在孔隙率为0.5~0.7时,ChernyshevaMaydanik模型与ChaudharyBhandari模型计算值的平均值与双孔径分布镍芯的有效导热系数的实验值拟合更好。     

瞬态热丝法固体导热系数测量的数值模拟(英文)

用瞬态热丝法测量固体导热系数时,如采用两块试样夹持热丝进行测量,必须考虑试样间必然存在的空气间隙的影响。本文绘出了对这一问题的数值模拟。结果表明,在所考虑的条件下,空气间隙对测量精度的影响小于1%。所得数据可作为误差分析的依据。     

饱和含水冻土区埋地管道水热耦合数值模拟

通过对冻土区管道运行研究,提出针对管道安全运行的措施.采用有限容积法,得到多年冻土多孔介质水热耦合数学模型,地表面温度采用随年周期性变化条件,应用SIMPLER算法对模型进行数值求解.通过对无保温层和有相同厚度两种保温材质的管道在春季、夏季和冬季的土壤温度场进行数值模拟,显示在地表温度波动的条件下,热流密度随土壤温度波动呈现周期性变化.在长期运行管道中,无保温措施的管道周围冻土融化剧烈,管壁热流密度大且振幅波动大.使用厚度为40mm的两种保温材料中,40 mm聚氨酯保温效果较好.冻土区运行管道应加敷导热系数较小的保温材料,可极大降低融化深度,保护管道安全运行.     

二甲醚饱和液相导热系数的实验研究

研制了高精度瞬态双热线法导热系数测量装置及数据采集系统,整个测量系统的不确定度小于±1%.用液相甲苯标定213~363 K温度区间的饱和液相导热系数,并与标准值进行了比较,测量的平均偏差为0.37%,最大偏差为0.73%.用此装置对245~385 K温度区间的二甲醚饱和液相导热系数进行了实验研究,利用测量得到的饱和液相导热系数数据,拟合了二甲醚饱和液相的导热系数方程,该方程的计算值与实验数据的平均偏差为0.32%,最大偏差为0.85%,为二甲醚作为替代制冷剂和替代燃料等研究提供了急需的热物性数据.