TC3000L系列法液體導熱系數儀

產品簡介

*的方法

      TC 3000L系列采用瞬態(tài)法測量液體的導熱系數，法技術也是目前導熱系數研究領域內*的測量液體的方法，可以應用于除稀薄氣體和臨界區(qū)域外的一切極性和非極性流體。純粹與應用化學聯(lián)合會（IUPAC）發(fā)布的流體物理化學性質*表中，以甲苯（toluene）、純水作為液體導熱系數測量的一級標準物質，而這些物質的一級導熱系數數據均以法獲得，測量準確度為1%甚至更好（小于0.5%），因此瞬態(tài)法也被*作為液體導熱系數測量的一級測量方法（Primary Method）。2010以來美國國家標準技術局（NIST）發(fā)布了包括Methanol、Ethanol、n-Heptane、n-Hexane、Benzene、Toluene等十余種物質在寬廣溫度和壓力范圍內的導熱系數實驗數據和擬合方程，其數據篩選依據中非常重要的一條便是實驗測量必須采用一級測量方法，而且這些物質的一級數據來源也大部分是采用法獲得。

      法技術的起源距今已經有300多年的歷史，zui早可追溯到1780年美國科學家Joseph Priestley*開展實驗測量空氣的熱傳導能力；1931年，Stâlhane和Pyk*將瞬態(tài)法用于測量固體和粉末以及液體的導熱系數；1971年之后，隨著電子信息和計算機技術的發(fā)展，導熱系數研究領域內對于法裝置、信號采集與處理部分的技術更加成熟和多樣化了，測試精度也越來越高，所用的熱絲的直徑達到10個微米以下，應用范圍也拓展到了氣體、固體、液體和金屬熔融狀態(tài)，目前的法技術在液體、氣體和固體測量中的不確定度小于1%，納米流體和熔融鹽測量的不確定度小于2%。

     研發(fā)人員經過不斷的努力，成功的將十多年的科研成果轉化為高精度、高穩(wěn)定性的法液體導熱系數儀產品。TC 3000L系列采用25微米的，的長徑比超過1000，充分滿足了無限細的長徑比要求，同時，特定結構設計可以有效降低端部效應，使得儀器能夠與理想模型吻合的很好，保證了測試準確度。西安夏溪電子科技有限公司測試中心*的檢測和實驗證明，TC 3000L系列測試標準樣品甲苯的準確度可以達到0.5%之內；用戶的使用也表明，該系列液體導熱系數儀分辨液體導熱系數微小差異的能力和可靠的性能，可以為科研院校和企業(yè)質檢部門或研發(fā)部門的研究人員提供有效的導熱系數測量方案，使其能更專注于改善液體材料導熱系數的技術和工藝等研究活動。

      從上式中可以看到，導熱系數與溫升和時間對數成線性關系，典型的溫升與時間曲線圖以及溫升與時間對數曲線圖如圖2和圖3。

      由于自然對流，相比于固體材料，流體的導熱系數測量更加困難；而瞬態(tài)法zui大的優(yōu)點在于測量時間短，在自然對流換熱方式還沒有出現(xiàn)時測量就已經結束，所以能夠避免自然對流造成的影響，因此特別適用于流體導熱系數測量。圖4是流體導熱系數的溫升與時間的典型關系圖，當溫升停止增長甚至出現(xiàn)負增長時，代表了自然對流的出現(xiàn)，所以法可以清楚的看到自然對流對于測量結果的影響，并通過選擇合理的測試時間，避開自然對流的影響。
主要特點

測量準確

      TC 3000L系列法液體導熱系數儀具有多項國家發(fā)明，保證了測試準確度。在采用標準試樣甲苯對儀器進行檢驗后，證明TC 3000L系列法液體導熱系數儀的分辨率高達0.0005W/(m˙K)，準確度可以達到0.5%之內，全量程范圍內小于3%，因此能很好的保證科學研究的需要。

測試快速

      采用特定設計的高速度采集系統(tǒng)，TC 3000L系列充分發(fā)揮了法測量快速的特點，升溫時間一般在2秒鐘之內；同時，配合面向用戶設計的進樣系統(tǒng)和簡單的軟件操作界面，使得從開始準備測試到獲得結果非?？旖?。通常，一組典型的測量過程，從連接儀器、準備試樣、點擊軟件，到zui后獲得數據，一般只需要2~3分鐘；

      在試樣已注入和儀器已連接的前提下，還可以采用軟件中的自動多次采集功能，用戶可以不必一直守在儀器旁邊，只需要在測試結束后導出數據即可，因此可以大大的節(jié)省用戶的測試時間和精力。

樣品用量少

      TC 3000L導熱系數儀對檢測樣品基本無要求，試樣不需要特殊處理，只需保證樣品容量不小于25 ml即可進行實驗，并且由于加熱時間只有2秒鐘，溫升為2~4K，所以整個測試過程不會破壞樣品，因此可以為企業(yè)和科研單位顯著降低測試成本。

操作簡單

      簡易的充排液操作方式、極少的樣品用量、USB接口方式及簡單的軟件界面操作，使得用戶在無任何專業(yè)知識的前提下均能準確的進行操作，獲得可靠的導熱系數實驗數據。

廣泛適用

      TC 3000L系列的經過絕緣處理，因此可以同時適用于極性流體和非極性流體；儀器殼體全部采用不銹鋼，可以在弱酸堿環(huán)境中使用，因此也可以適用于某些離子液體；

      TC 3000L系列可以研究不同溫度（-150~200度）、不同壓力下（高達15MPa）的樣品的導熱系數系數，配備自動控溫環(huán)境時，選擇自動多次測量，軟件中還可以獲得導熱系數隨溫度的變化趨勢曲線；

      由于儀器輕便、測量快速、操作簡單，TC 3000L系列法導熱系數儀不僅僅適合科研實驗室和企業(yè)質量控制部門，也適用于產品的在線檢測，以保證隨時控制產品質量。

可選配件及選配指南

      TC 3000L系列包括TC 3000L、TC 3100L、TC 3200L、TC 3300L四款，主要差異在于適用的溫度范圍;

      其中，TC 3000L主要用于常溫測量，可滿足科研院?；蚱髽I(yè)的一般測試需求；TC 3100L、TC 3200L、TC 3300L分別適用于中溫區(qū)（-30~100℃）、高溫區(qū)（室溫+10℃～250℃）、低溫區(qū)（-150~0℃）的液體導熱系數測量；

      同時，TC 3000L系列均可拓展壓力測量范圍，XIATECH為用戶提供可選的壓力控制系統(tǒng)(0~15MPa);

      如需要其他溫度和壓力環(huán)境，請的銷售工程師。

測量軟件

參考標準

      ASTM D2717 - 95(2009) Standard Test Method for Thermal Conductivity of Liquids。
典型應用

 TC 3000L廣泛適用于石油、化工、生物、制藥、能源、動力工程等領域內工質流體的導熱系數測量，包括納米流體、潤滑油、航空煤油、冷凍液、鹽溶液等各種流體。更多更詳細的測量案例，請見液體導熱系數測量服務。

納米流體

      在納米流體的研究工作中，添加不同納米顆粒后流體的導熱系數測量是重要研究內容之一。相對于其他物性，添加了納米顆粒的流體的導熱系數相對于基礎流體而言會有顯著提高，因此納米流體的導熱系數是傳熱學研究的熱點問題之一。隨著納米流體的研究進展，將納米顆粒引入制冷劑，利用納米顆粒的特殊性質提高制冷系統(tǒng)的能效和可靠性也已經引起關注。

      TC 3000L系列能夠幫助用戶省事省力的獲得被研究納米流體的導熱系數，使得用戶將研究精力放在研究納米顆粒種類、顆粒粒徑、顆粒濃度、基液種類、分散劑種類以及機理模型等研究方面。

替代燃料

      世界石油資源的日益短缺和環(huán)境污染的加劇，使越來越多的國家開始尋找新的替代燃料或燃料添加劑。在甄選替代燃料過程中，導熱系數是一個重要參數，因為導熱系數對內燃機燃燒效率的研究是十分重要的，所以對于任何一種提出的新型替代燃料或添加劑，其導熱系數是必須確定的熱物性之一。

      TC 3000L系列能夠幫助用戶快速獲得所提出的新型替代燃料或添加劑的導熱系數，使得用戶將研究精力放在研究替代燃料或添加劑種類、不同的添加劑配比等研究方面。

替代制冷劑

      由于現(xiàn)有制冷劑引起的臭氧層問題和溫室效應，新型制冷劑的研究一直以來也廣受關注。在替代制冷劑的選擇中，除ODP、GWP、COP等參數外，替代制冷劑的導熱系數因為會直接影響到制冷系統(tǒng)的換熱性能，因此也是一項重要的熱物性指標。TC 3000L系列能夠幫助用戶提供所需的實驗數據，從而將研究精力放在尋找優(yōu)質的替代制冷劑種類本身。

其他

      如汽車冷凍液（發(fā)動機冷卻系統(tǒng)散熱）、各種潤滑油（協(xié)助機械系統(tǒng)散熱）、導熱油、血液、離子液體等液體的導熱系數測量，采用TC 3000L系列法液體導熱系數儀，都可以幫助用戶快速、準確的獲得所需要的實驗數據，為企業(yè)和研究人員節(jié)省時間和成本，幫助企業(yè)提高經濟效益。
檢定檢驗

檢定方法

      到目前為止，在我國1996年頒布的《計量測試技術手冊》系列中的國家計量基準和副基準簡表中，均沒有關于導熱系數測量相關基準和傳遞標準的明確說明，但明確在四種量值傳遞方式（實物標準逐級傳遞、計量保證方案、發(fā)放標準物質、發(fā)播標準信號）中，理化分析領域可以使用發(fā)放標準物質（CRM）的方式進行量值傳遞，而這也是目前計量領域和科學研究領域的通用做法，即采用標準物質對某種特定的方法或者設備進行檢測，或者采用標準物質在范圍內的實驗室或相關機構進行測量比對，并將測試結果與標準物質的標準數據進行比較，以此確定被檢測的方法或者設備的測量準確度。

      純粹與應用化學聯(lián)合會（IUPAC）發(fā)布的流體物理化學性質*表中，以甲苯（toluene）、純水作為液體導熱系數測量的一級標準物質，并*了這些物質的導熱系數標準數據（其一級數據來源均以法獲得）。為了檢驗儀器的準確度及可靠性，西安夏溪電子科技有限公司利用243～383 K溫度區(qū)間的飽和液相甲苯的導熱系數對儀器進行了檢驗。標定中所使用的液相甲苯是美國TEDIA公司生產的，純度99.9 %。

檢定結果

      下表列出了利用TC 3100L法液體導熱系數儀獲得的飽和液相甲苯測試結果。表中Tr為導熱系數對應的實驗溫度，標準值λcal根據文獻Standard reference data for the thermal conductivity data of liquids（C. A. Nieto de Castro, S. F. Y. Li, A. Nagashima, R. D. Trengove, and W. A. Wakeham. J. Phys. Chem. Ref. Data, 1986, 15(3):1073-1086）提供的甲苯導熱系數關系式求出；λexp為實驗結果，(λexp-λcal)/λcal /%為實驗值與文獻值間的偏差?？梢钥闯觯琓C 3100L法液體導熱系數儀對于標準樣品的測量準確度在±0.5%之內。

 表1飽和液相甲苯導熱系數測量數據

      除飽和液相甲苯外，純水也是IUPAC*的另一標準物質，利用TC 3100L測量了純水的導熱系數，并與NIST的REFRPOP 8.0提供的數據進行了比較，從下圖可知，其測量偏差都在1%之內，且具有良好的復現(xiàn)性

圖1 純水導熱系數測量值與*值的偏差分布圖

用戶檢測方法

      對送到用戶手中的每臺儀器，XIATECH都會在出廠前用標樣對其進行全溫度范圍內的檢測，并出具測試報告，用戶對儀器進行檢測時，可以依據出廠檢驗報告對儀器性能進樣驗證；

      此外，XIATECH自行開發(fā)的法液體導熱系數測試軟件Hotwire 3.0中，同時提供了多種標樣的導熱系數參數數據（來源于美國NIST的REFRPOP 8.0 提供的數據或者公式），用戶可隨時用標樣對儀器進行測試，并與標準數據比較，以檢測儀器的性能。