液體導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試-熱線法

一、流體導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試

高精度的流體導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試對(duì)于工程流體、替代燃料、替代制冷劑、納米流體的研究具有重要意義。高精度液體導(dǎo)熱系數(shù)數(shù)據(jù)在傳熱性能和機(jī)理研究、提高制冷壓縮循環(huán)效率、進(jìn)行工程流體的換熱計(jì)算等方面都有非常大的作用。

液體導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試的難點(diǎn)在于液體非常容易發(fā)生對(duì)流。因?yàn)閷?duì)流傳熱一般都是導(dǎo)熱的成百上千倍，為了準(zhǔn)確的得到導(dǎo)熱系數(shù)，在測(cè)試過(guò)程中一定要避免對(duì)流的產(chǎn)生。為避免對(duì)流現(xiàn)象的產(chǎn)生，在測(cè)試過(guò)程中要做到以下幾點(diǎn)：

• 測(cè)試需處于密封環(huán)境，尤其是在帶溫、帶壓環(huán)境下。另外流體對(duì)溫度比較敏感，輕微的溫度波動(dòng)就有可能引發(fā)對(duì)流，測(cè)試過(guò)程中要控制溫度波動(dòng)盡量小。
• 一般導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試需要采集穿過(guò)樣品的熱量。為了采集到熱量變化，需要制造出溫差ΔT，對(duì)于流體來(lái)說(shuō)ΔT要盡量小，并且是瞬時(shí)的溫升，這樣才能避免對(duì)流的產(chǎn)生。
• 流體測(cè)試時(shí)間要短，須在自然對(duì)流換熱方式還沒(méi)有出現(xiàn)時(shí)結(jié)束測(cè)量。一般測(cè)試時(shí)間超過(guò)3s就容易發(fā)生對(duì)流，所以測(cè)試時(shí)間要控制在3s以內(nèi)。

根據(jù)流體導(dǎo)熱測(cè)試的要求，所有的穩(wěn)態(tài)法都不適合測(cè)試流體，目前導(dǎo)熱系數(shù)研究領(lǐng)域內(nèi)*的測(cè)量液體hao的方法為熱線法。

二、 瞬態(tài)熱線法

• 瞬態(tài)熱線法的理想模型為無(wú)限大介質(zhì)中的徑向一維非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱：在無(wú)限大的均勻介質(zhì)中置入長(zhǎng)度無(wú)限長(zhǎng)的線熱源，當(dāng)二者處于熱平衡時(shí)，用階躍恒熱流對(duì)線熱源進(jìn)行加熱，線熱源及其周?chē)谋粶y(cè)介質(zhì)就會(huì)產(chǎn)生溫升，根據(jù)線熱源的溫升就可以得到被測(cè)介質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)。

瞬態(tài)熱線法具有測(cè)試速度快、產(chǎn)生的溫升小、測(cè)試精度高等特點(diǎn)。純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)（IUPAC）發(fā)布的流體物理化學(xué)性質(zhì)推薦表中，以甲苯（toluene）、純水作為液體導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)量的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，而這些物質(zhì)的一級(jí)導(dǎo)熱系數(shù)數(shù)據(jù)均以熱線法獲得，測(cè)量準(zhǔn)確度為1%甚至更好（小于0.5%），因此瞬態(tài)熱線法也被推薦作為液體導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)量的一級(jí)測(cè)量方法（Primary Method）。

三、瞬態(tài)熱線法常用儀器

JThermo液體導(dǎo)熱系數(shù)儀TC3000L系列是液體導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試常用的儀器， TC3000L系列充分發(fā)揮了熱線法測(cè)量快速的特點(diǎn)，熱線升溫時(shí)間一般在2秒鐘之內(nèi)避免了對(duì)流的產(chǎn)生；同時(shí)，配合面向用戶設(shè)計(jì)的進(jìn)樣系統(tǒng)和簡(jiǎn)單的軟件操作界面，使得從開(kāi)始準(zhǔn)備測(cè)試到獲得結(jié)果非?？旖?。下面是JThermo液體導(dǎo)熱系數(shù)儀TC3000L系列的技術(shù)參數(shù)：

目前為止，熱線法是獲得高精度流體導(dǎo)熱系數(shù)數(shù)據(jù)hao的方法，在石油、化工、生物、制藥、能源、動(dòng)力工程等領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用非常廣泛。