導熱系數測試儀測量原理

導熱系數測試儀采用瞬態熱線法，含交叉線法和平行線法，主要測量固態和粉狀材料在不同溫度下導熱系數、導溫系數（熱擴散系數）和比熱容。具有度、分辨率、復現性等點。由計算機控制行自動測量。廣泛適用于研究院校、質檢、廠礦等對材料的導熱系數測量。

本儀器是在我廠原HDRX2基礎上重新行開發，提了測量度和重現性，結構更加合理，使用更方便。型號分類：HDRX3A主要采用交叉熱線法（也可用平行線法測量5w/mk以下的材料）；HDRX3B采用平行線法，測量小于25w/mk的材料。

儀器參考標準：GB/5990-86《定形隔熱耐火制品導熱系數試驗方法(熱線法)》；GB/T17106-1997《耐火材料導熱系數實驗方法（平行線法）》；GB 11205-89《橡膠熱導率的測定（瞬態熱絲法）》; GB/T10297-1998《非金屬固體材料導熱系數的測定(熱線法)》等。

瞬態熱線法測量原理

瞬態熱線法的理論基礎是無限大介質中的徑向維非穩態導熱。設有根半徑為ro的無限長金屬線源豎直地插入液體中，線源的熱導率無限大，熱容量近似為零，液體和線源在初始時刻處于熱平衡，設平衡溫度為To，當突然給線源加恒定的熱q時，熱量從線源傳遞給被測材料。

Carslaw和Jaeger基于材料對無限小、長熱線源恒定熱的溫度響應給出了熱線法計算材料導熱系數數學解：

                            （1）

式中θ為探頭溫升，T為t時刻探頭溫度，T0為探頭初始溫度，q為加熱率，λ為樣品導熱系數，α為樣品熱擴散系數，r為測試徑向位置，Ei為數積分函數，其表達式為：

                                   （2）

其中μ=r2/4αt，當r2/4αt << 1時，可用其前兩項表示，從而得到：

                          （3）

其中歐拉常數C=0.57726。對上式兩端取微分可得到樣品導熱系數：

                           （4）

以上推導忽略了探頭的尺寸和熱容等影響因素，實際測量中，由于探頭具有定體積和熱容，因此在探頭開始加熱時，樣品溫升會有個時間滯后，在對數時間—溫升曲線圖上表現為非線性段，這個時間取決于探針尺寸和結構，之后入線性段，后曲線將趨于平穩。本儀器采用用篩選數據法取線性段上的數據行線性擬合，從而得到導熱系數值。當材料的導熱系數已計算出，也就能計算出熱擴散系數。

比熱容通過如下公式計算：

          C=λ/(a*p)

a：熱擴散率，單位m2／s

λ：導熱系數，單位W／(m·K)

p：密度，單位g／m3

C：比熱容，單位KJ／(kg·K)