木质材料热物理性质测试装置的研制

木质材料的导热系数、导温系数、比热等热物理性质是反映其质量的重要指标。传统的稳态测试方法时间很长而且只能测导热系数。本文根据热脉冲法的原理,研制了一套测试木质材料热物理性质的实验装置。该装置造价低、测试时间短,准确度高,可以同时测量多个热物性参数。     

基于虚拟仪器的导热系数测量平台设计

材料的热传导行为在热能动力、冶金、化工、电子、建筑等方面受到广泛的关注,常需要能准确地测量出材料的导热系数。该文基于一维导热之上的双热流计稳态法来测量材料导热系数,通过对达到稳态之后的各通道温度的分析获得与材料导热系数相关的数据。通过LabVIEW程序设计分析仪器平台系统,计算出材料的导热系数。软硬件结合使得实际测得的材料导热系数更加准确可信,大大降低了传统方法所带来的误差。     

稳态热流计法导热仪测试人造板导热系数

叙述了稳态热流计法导热仪测试人造板导热系数的原理和方法，讨论分析和比较了两种人造板的测试结果。结果表明：稳态热流计法导热仪具有稳定时间短、测试方便等优点，可用于测定固体材料、纤维材料和多孔隙材料的导热系数。     

温度对沥青混合料导热系数的影响及预估模型验证

为提高就地热再生加热过程中沥青路面温度场的计算精度,采用理论分析和试验相结合的方法,对温度影响沥青混合料导热系数的规律、沥青混合料导热系数预估模型及沥青路面传热模型进行研究。研发基于一维稳态传热原理的单防护平板法沥青混合料导热系数测试装置,测试不同温度下集料、沥青胶浆和沥青混合料的导热系数以及沥青形态随温度变化的规律,分析温度影响沥青混合料导热系数的机理,对比不同模型预估沥青混合料导热系数的精度;将沥青混合料导热系数随温度变化的函数引入沥青路面传热模型,对沥青路面传热模型进行优化,并通过模拟加热试验,对优化前后沥青路面传热模型的精度进行对比。研究结果表明：随着温度的升高,沥青逐渐由固态转化为液态,SBS沥青的软化点在50℃附近,导致沥青混合料导热系数在低于50℃时,随温度的升高而增大,在高于50℃时,随温度的升高而减小;Williamson模型、并联模型、串联模型和陈则韶模型中,Williamson模型预估的沥青混合料导热系数与试验结果吻合度最好;考虑沥青混合料导热系数随温度变化规律的沥青路面传热模型更精确,预估的沥青路面加热功率曲线与试验结果重合度好,为沥青路面就地热再生加热过程中加...     

木质材料热物理性质测试装置的研制

木质材料一般均是热的不良导体，在建筑和室内装饰行业得到广泛的应用。导热系数、导温系数、比热等热物理性质是反映其质量的重要指标。传统的稳态测试方法时间很长而且只能测导热系数。本文根据热脉冲法的原理，研制了一套测试木质材料热物珲件质的謇验装置。该装置造价低、测试时间短，准确度高，可以同时测量多个热物性参数。     

航天热防护材料热物理特性的反演

针对在气动加热环境下可重复使用航天热防护材料随温度变化的导热系数和比热容测量问题,基于热传导反问题的思想,结合有限元方法与优化算法,建立了反演随温度变化的导热系数和比热容的方法。通过对高温合金GH4169、铝合金5A06、玻璃钢(高硅氧无碱纤维玻璃布+酚醛树脂)、编织体(2.5D石英编织体+B80树脂)、不锈钢M304进行石英灯辐射加热实验,对比了材料的宏观形貌和密度变化,成功反演出材料比热容和导热系数随温度的变化规律,并将不锈钢M304比热容与导热系数的反演值与测量值相比较,证明了该方法的可行性。利用比热容与导热系数的反演值比较了各材料隔热性能,着重分析了铝合金5A06的比热容和导热系数对结构的温度场和温度梯度的影响。     

青藏工程走廊带多年冻土导热系数测试方法对比研究

为分析不同测试方法对青藏工程走廊带内多年冻土导热系数测试结果的影响规律,指导冻土工程的热工设计和为走廊带内冻土导热系数的测试方法选择提供依据,搭建了稳态对比法、稳态热流计法、瞬态平面热源法和瞬态热线法冻(融)土导热系数试验测试平台,运用理论模型对稳态对比法测试过程中径向漏热量进行了估算,分别从测试结果准确性、适用土性类别和适用场合等方面对各类测试方法进行了对比。结果表明:稳态对比法试验结果与文献理论值相差较大,测试过程中径向漏热量无法忽略;稳态热流计法和瞬态平面热源法的测试结果与理论计算值具有较好的一致性,80%以上的测量值与理论值相对误差小于±15%;瞬态热线法测试结果整体偏小,冻、融土平均偏小17.75%和15.03%.考虑到瞬态平面热源法测试结果准确,测试时间短,样品需求量小,因而是一种合适的青藏工程走廊带冻(融)土导热系数大规模测试方法。     

基于热流法导热分析的木结构住宅墙体传热特性

为了准确计算木结构住宅墙体的导热系数及热阻值,基于热流法导热分析,研究木结构住宅墙体传热特性;通过有限单元法,分析木结构住宅墙体传热分布原理,研究基于稳态热流法的墙体传热特性,检测均匀厚度材料的平行等温界面,获取理想热传导性能;采用稳态热流导热系数测试仪,测试江苏省南京市某木结构住宅墙体组成部分及墙体不同部位的传热特性。结果表明:在边界相同的情况下,尺寸为2英寸×6英寸(宽度×长度, 1英寸=2.54 cm)的木结构住宅墙体的热舒适性与节能效果较好,导热系数最大与最小的保温材料分别为玻璃棉和挤塑聚苯板,木结构墙体的传热特性因木墙骨的宽度不同而存在差异;基于热流法分析测试的墙体导热系数和热阻与理论计算值误差极小。     

不同温度下固井水泥导热系数的研究

为研究不同温度下固井水泥石传热能力的变化规律,使用平板热流计法测试了不同温度下纯水泥和空心玻璃微珠水泥的导热系数;同时,通过模型拟合,确定了测试温度与导热系数间的数值关系。结果表明,随着热采时间的延长,固井水泥石两侧温度同时增加,且变化幅度较大;水泥石导热系数与孔隙度呈线性关系,孔隙度越大,测试温度对导热系数影响越小。测试温度对不同水灰比的纯水泥和空心玻璃微珠水泥影响规律相同,热板和冷板温度的提高均能增大导热系数,但冷板温度变化对导热系数的影响显著强于热板温度;平均温度一定时,冷板温度越高导热系数越大;水泥石导热系数与测试温度的数值关系均可用Parabola2D模型来计算。研究成果可为地热井热损失的精确计算和井口水温的精准预测提供一定借鉴。     

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.     

一种耐高温多层热防护组件结构设计与性能研究

研究了由多种功能层材料组成的热防护组件的结构设计方法与热防护性能.利用仿真计算模拟了高温热环境下由不同厚度的面板层材料与隔热层材料组成的热防护组件的热响应行为,并通过石英灯加热考核验证了优化设计的热防护组件的耐温隔热与可重复使用性能.结果表明,致密的面板层材料具有优异的耐温性能,而由气凝胶组成的隔热层材料具有极低的热导率.根据目标环境匹配设计两种功能层材料厚度,可使多层热防护组件具备经最高温度1 600℃的加热考核后,背温仅为118℃的优异耐温隔热性能.      

多级并联模块化大温差换热机组运行特性

针对某末端大温差热力站和普通热力站运行数据进行了分析,同时对两种换热站的一次侧回水温度和二次侧实际热指标进行了数据拟合,最后,对大温差换热机组运行过程中真空度的维持情况进行了统计分析。研究结果表明,末端大温差压力站和普通热力站最显著的区别在于一次侧回水温度的大小不同。两种换热站的一次侧回水温度和二次侧实际热指标存在较好的线性关系。多级并联模块化吸收式大温差换热机组的使用,解决了地下热力站由于限高不易改造的难题,并且拉大了一次侧供回水温差,实现了低流量供热,大幅度提升了二次侧实际热指标,有效改善了末端热力站的供热效果。     

放电等离子烧结制备碳化硅块材及其高温导热性能研究

通过放电等离子烧结制备了碳化硅块材,分析了烧结温度、保温时间等对碳化硅块材的密度、物相组成、微观形貌和硬度的影响,并对其高温导热性能进行了测试.结果表明,当烧结温度为1800℃,保温时间为5min时,通过放电等离子烧结能够获得致密度为98%的碳化硅块材.与传统热压烧结相比,放电等离子烧结制备的碳化硅块材的热导率略低,其主要原因是放电等离子烧结的保温时间较短与烧结样品的致密度略低,且晶界结合性较差所导致.     

人工冻土温度场模型试验及冻土导热系数反分析

掌握人工冻土温度场的相关物理力学性质对冻结法施工意义重大,导热系数是计算人工冻土温度场的关键参数。采用人工冻土冻结试验平台进行人工冻土温度场试验,在模型土体的不同深度、不同平面位置布置热电耦测量温度的实时发展规律。通过数值法模拟人工冻土冻结温度场模型试验,对比分析不同点温度监测值和模拟值的关系,再以反分析方法为基础,利用最小二乘法准则将数值计算得到的测温点计算温度与实测温度进行对比分析,然后在准则函数计算范围内,用数值逼近原理,得到最优导热系数。最后,将最优导热系数的模拟温度和实测温度进行对比,验证得到的等效导热系数具有准确性。     

被动蒸发与架空遮阳不同组合对屋面防热降温的影响

为了探究被动蒸发与架空遮阳综合作用对屋面防热降温的影响,基于蓄水多孔质蒸发冷却,提出架空蒸发遮阳与实铺遮阳蒸发两种屋面防热方式;然后,通过搭建混凝土屋面实验小室,在厦门典型夏季气候条件下,测试两种防热方式对屋面上下表面温度及水分蒸发量的影响.结果表明:相对于裸露的混凝土屋面,两种防热方式都有较好的降温效果,但是相互之间差别不明显;实铺遮阳蒸发方式比架空蒸发遮阳方式在白天耗水量明显减少,在夜间略有增加,但总体表现为耗水量明显减少,具有更好的持续降温效果;架空蒸发遮阳多孔质水分蒸发速度主要与太阳辐射有关,而实铺遮阳蒸发多孔质水分蒸发速度则与多种因素有关,如空气温湿度、风速、遮阳板热辐射等.     

W9M03Cr4V材料的低温热导率测量

通过试验测定了W9M03Cr4V材料在80K-300K的低温热导率，冷却介质采用液氮，试验采用稳态法。并使用中国科学院理化技术研究所的“金属材料低温热导测试装置”。该试验数据精确度高。为高速钢刀具深冷处理的计算机模拟提供了必要的数据，同时填补了该材料低温参数的国内空白。     

绝热保温材料热物性的准稳态法测试

根据准稳态平板法测试材料物性的原理，建立了在温区－30℃至室温范围的导热系和比热实验的测试装置，并通过实验测定了几种常用绝热保温材料的导热系数和比热的数值，可供有关单位实际运行时参考。     

EPDM阻燃热防护材料在锂离子电池热失控中的研究

研究了三元乙丙橡胶（EPDM）阻燃热防护材料配方中的阻燃剂、厚度对其性能的影响,以及在锂离子电池中的应用效果.结果发现具有阻燃配方的EPDM的背面温度低于未加阻燃剂的EPDM,随阻燃剂的加入和样品厚度的增加,EPDM的背面温度降低、阻燃性能提高.在火源温度为500℃的条件下,厚度为3,6 mm加阻燃剂的EPDM的稳定温度分别为185.1,165.7℃.选用厚度3 mm的阻燃EPDM作为锂电池组的热防护材料,电池热失控过程中仅1块电池发生爆炸,而未进行热防护的电池组中共有5块电池相继发生爆炸.以电池组为中心,在无热防护的锂电池组燃烧爆炸实验时,距电池组半径30 cm处圆形区域温度均受到电池燃烧爆炸的影响而达到高达300℃的高温,属于十分危险的范围;而在使用EPDM热防护材料对锂离子电池进行防护后,此区域的温度在20~28℃之间浮动,属于十分安全的温度范围.      

冻土温度场计算中热间断面处理的理论分析

建立了冻土温度场计算中经常涉及的三类位置固定的热间断面的温度衔接条件和计算处理方法，间断面在冻土温度场计算中通常被简化成一个厚度趋于零的薄层，导致系统热性能在此发生突变，热参数成为空间位置坐标的奇异子函数．根据间断面介质热传输过程满足的能量守衡定律和三类间断面的传热机制，应用积分原理和中值定理，推出一般条件下热间断面的温度衔接条件．将导出的一般条件下的温度衔接条件应用于三类热间断面，得出具体处理此三类间断面的温度场计算方法．     

保温砂浆外墙外保温系统在不利条件下温度变化规律

为得到保温砂浆外墙外保温系统耐候性保温效果及机理,对其进行耐候性试验,通过布点监测得到各构造层瞬态温度场,计算各层温度变化率及层间温度衰减系数,以对比不同结构层温度变化程度及保温能力。结果表明:在热雨循环15～70℃温度范围内,基层温度最大变化幅度仅为9.12℃,在热冷循环-20～50℃温度范围内,基层温度最大变化幅度仅为28.21℃,其温度改变幅度相较于另外两层明显平缓;基层与保温层层间温度衰减系数明显大于保温层与饰面层。可见系统保温性能优良,保温砂浆层是主要保温结构。