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.     

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。     

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。     

多年冻土区埋地输气管道导热系数实验研究

埋设于多年冻土区的输气管道的导热系数作为影响管道安全及周围多年冻土稳定性的因素之一,对于埋地管道及其周围多年冻土之间的热量交换过程有着重要影响。基于以上因素考虑,现场取回所需管道试样,结合室内热工实验,采用基于傅里叶导热定律的稳态测量方法并设计一种用来测量管道试样导热系数的新型导热性能实验测量装置。实验测定试样的导热系数为0.812W/m K,与理论计算的经验公式相对误差为2.1%,实验结果准确可靠,具有很好的稳定性和重复性。     

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.     

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。     

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。     

柴油/碳酸二甲酯混合物液相导热系数的实验研究

在单热线法导热系数测量装置的研制基础上,对质量比分别为95∶5、90∶10和85∶15的柴油/碳酸二甲酯混合物的导热系数进行了实验研究,实验的温度区间为280～375K,实验结果在包含因子k等于2时的最大相对扩展不确定度为2 0%,利用实验数据拟合得到了柴油和碳酸二甲酯液体混合物的Flippov型、Jamieson型和陈则韶型导热系数推算方程,3种推算方程与实验数据的偏差均小于±0 9%,可以很好地用于目前正在进行的清洁燃料汽车研究.     

织物非稳态导热性能的测试方法

采用非稳态测试方法对织物导热性能参数进行测量,克服了稳态测试方法存在的测试时间长、精度低、对测试装置要求高等缺点.织物的导热系数、体积热容、热扩散系数的测试数据的离散系数小于7%,表明非稳态测试方法的实验结果具有良好的重现性.测试结果表明,该非稳态测量织物的方法应控制热流密度在300w/m2以下,测温点处温度变化较小(一般为2～4℃)的条件下进行.     

氯化钙/膨胀石墨混合吸附剂导热性能测试

为改善吸附剂的导热特性,制备了一种新型的混合吸附剂,并通过平行热线法对7种不同的吸附剂样品,包括颗粒状氯化钙、粉末状氯化钙、散状氯化钙/膨胀石墨混合吸附剂以及固化氯化钙/膨胀石墨混合吸附剂等,进行了导热系数测量.实验结果表明:由氯化钙/膨胀石墨组成的散状混合吸附剂,其导热系数比纯粉末状氯化钙提高了22.5%;固化氯化钙与膨胀石墨混合吸附剂比纯粉末状氯化钙吸附剂导热系数提高了23倍以上.     

Thermal Conductivity Measurement of Materials by Cross Hot-wire Method: the Effect of Thermal Couple on the Measure

对“交叉热线”实验中测温热电偶尺寸对材料热导率测量精度的影响做出了理论分析，推导出一个实用的热线温升修正关系式。用它对硅藻土砖、轻质粘土砖和建筑红砖这类不透明固体的热导率进行了测试，结果与平面热源法及文献中的数据相符合，此外，在３００～１３００Ｋ温度范围内，对Ｋ９冕玻璃试样的热导率进行了测量。     

Measurement of Thermal Resistance of Heat-resistant Fabrics with a Guarded-hot-box

A novel analytical method with the guarded-hot-box （GHB） in investigating the thermal resistance of heat-resistant fabrics is described and the analytical method is also presented in this paper. The new apparatus is capable of measure thermal resistance of the fabrics in high temperature up to an average applied temperature of 250~C. The maximum measurement error of the apparatus is 6.5% and relative error is less than 2.8% between the introduced method and standard given value. In the G/-IB method, air layer thickness is the most important factor that influences measurement value of thermal resistance of heat-resistant fabrics. Results show that the method is more accurate and efficient than GBl1048-89 one in measuring thermal resistance of heat-resistant fabrics.     

热防护纺织材料隔热性能的数值模拟

建立了一维织物传热模型,在此基础上利用ANSYS软件对热防护材料的隔热性能进行数值模拟和预测,并用PBI(Polybenzimidazoles)织物与PSA(Polysulfonamide)织物在不同热流密度下的热防护实验结果对模型的有效性进行了验证,结果显示数值模拟结果与实验结果的相对误差在5%以内.     

基于傅立叶级数解的导温系数现场测定

将路面温度场抽象为1维瞬态热传导方程,由分离变量法导出满足方程的傅立叶级数,推导出在已知界面温度时确定1维层状体瞬态温度分布的解答.基于路面温度场实测数据,提出用牛顿法反算路面材料导温系数的方法.在路面降温过程中路面温度沿深度单调变化时,傅立叶级数解取50项就能够达到0.01℃的精度.实测数据分析结果表明:路面沥青层中上部导温系数较下部稍大,中面层AC-16导温系数为0.002 4m2.h-1,底面层AC-25为0.001 6m2.h-1,比大多实验室测定值低.     

基于热误差敏感度图的温度关键点选择方法

采用有限元法仿真计算了数控车削中心主轴箱的瞬态温度场分布及相应热变形位移,根据热误差敏感度导出了主轴箱的热误差敏感度图;运用小波图像压缩技术提取了512个有限单元结点作为侯选温度关键点;根据遗传优化算法原理,提出了流程图式的目标函数,并在Matlab软件中以M文件的形式编写目标函数,同步实现了温度关键点的选择以及与之匹配的热误差模型的建立.通过在数控车削中心的验证实验结果表明,根据优化关键点所建立的数控车削中心主轴箱热误差模型的计算精度较高.     

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。     

虚拟环境热触觉的显示装置与材质识别实验

基于半无限体模型,研究了热触觉感知的机理.设计了热触觉显示装置,通过控制半导体制冷器的温度变化来实现热触觉显示.该装置的控温范围为-10 ～60℃,温度分辨率和精度分别为0.02和0.1℃,升温或降温速率大于10℃/s.定制了柔性镍金属薄片式温度传感器,尺寸为8mm×20 mm ×0.6 mm,时间常数τ＜0.15 s...     

基于状态空间模型的机床热误差动态建模

提出了一种基于状态空间模型的机床热误差建模方法,以几个关键温度点的温升为输入,结合状态变量和干扰来确定热误差输出,由子空间辨识算法得到模型参数.同时,在一台数控车床上进行实验,以探究模型的精度和鲁棒性.结果表明:在不同的转速条件下,所提出的模型能够补偿70%的热误差;与自回归模型的建模方法相比,状态空间模型表现出更优异的鲁棒性.     

数控机床多变量关联热误差组合模型及其实验验证

针对主要基于受综合因素影响的机床本体温度所建立的热误差模型鲁棒性较差的问题.综合考虑机床本体温度、动力源转速、冷却液温度及环境温度提出了多变量关联热误差组合模型.将最小二乘支持向量机(LS-SVM)的方法运用到热误差建模中,并利用偏最小二乘(PLS)方法提取输入变量的主成分作为LS-SVM的输入,形成PLS-LSSVM组合热误差模型.此外根据数控加工过程及材料热变形原理,将相对起始温度的差温值作为温度输入,使热误差补偿更加准确.在某型号精密加工中心进行实验验证,结果表明:PLS-LSSVM模型比LS-SVM更稳定,比PLSR预测精度高;考虑差温多变量的PLS-LSSVM模型较单纯考虑机床本体测量温度值的PLS-LSSVM~*模型,热误差预测值的均方根误差(RMSE)平均减少了5.5μm.     

耐火材料热震结构损伤的测定

探讨了利用超声波探伤仪测定或比较耐火材料热震结构损伤的可行性 .结果表明 ,对于在实验温度范围内不发生物理化学变化的耐火材料 ,如镁尖晶石砖 ,用超声波探伤仪测定其热震结构损伤具有可行性 ;而对那些在实验温度范围内发生物理化学变化的耐火材料 ,如含钛酸铝制品 ,是不可行的 .对于含碳的制品 ,应选择适宜的超声波频率 ,才能获得较好的实验效果