導熱儀是什么，看這一篇文章就夠了。
發(fā)表時間：2023-09-03
導熱儀定義
導熱儀，也叫熱導儀，導熱系數儀，熱常數分析儀，是一種測量樣品（固體、液體或粉末）的導熱系數隨溫度的函數關系的儀器。
導熱儀工作原理
導熱儀的工作原理是基于傅立葉導熱定律，即單位時間內通過給定截面的熱量與該截面的面積和垂直于該截面方向的溫度梯度成正比。在穩(wěn)態(tài)導熱條件下，熱量從高溫傳向低溫，因此可以使用熱傳導定律來測量材料的導熱系數。
導熱儀組成部分
導熱儀通常由以下幾部分組成：
1. 測量系統：主要包括電流源、電壓表、熱電偶、熱流計和絕緣體。電流源提供電流給樣品，電壓表測量電流大小并反饋給控制系統。熱電偶測量樣品不同位置的溫差，熱流計測量樣品中的熱流，絕緣體防止熱流外漏或失去。測量系統能夠實時監(jiān)測樣品的熱傳導性能，并反饋數據給控制系統。
2. 控制系統：主要由微處理器、AD轉換器、計算機和軟件系統組成。微處理器控制整個測試過程，AD轉換器將測量系統的數據轉換為數字信號，計算機和軟件系統負責數據分析和處理，最終呈現測試結果。
3. 樣品支架：用于放置樣品，并與測量系統和控制系統連接。
導熱儀的測試過程通常包括將樣品放置在支架上，通過電流源向樣品提供電流，測量樣品不同位置的溫度，并通過計算得出樣品的導熱系數。
導熱儀特點
導熱儀的特點如下：
1. 快速并容易測量各種類型樣品的導熱系數(熱導率)。
2. 可以根據樣品和測量溫度的種類，選擇適當的傳感器(探頭)。
3. 液晶顯示屏幕，可以在測量中直接觀測升溫曲線。
4. 升溫曲線采用時間對數顯示，可以確認測量值的線性。
5. 可以自動判斷樣品適當的加熱電流值(使用PD傳感器時)。
6. 可以自動判斷樣品溫度穩(wěn)定后，全自動進行測量。
導熱儀的應用范圍包括金屬、非金屬、粉體、液體、薄膜、塊狀樣品等各類導熱系數需要被測量的物質。使用的原理是熱線法，將一薄片材料加熱至高于其熱傳導系數的溫度，并同時測量其表面的熱流密度和溫度梯度，然后計算出熱導率。導熱儀還可以用于科研、生產工藝的優(yōu)化、產品開發(fā)
和質量控制等。
導熱儀應用領域
導熱儀的應用領域非常廣泛，包括但不限于以下領域：
1. 材料科學和工程領域：導熱儀被廣泛應用于評估材料的熱傳導性能。通過測量材料的熱導率、導熱系數等參數，可以評估材料的熱隔離性能，以及在不同溫度和壓力條件下的熱穩(wěn)定性。這對于材料選擇、設計和應用來說非常重要，例如在研發(fā)和優(yōu)化熱隔離材料、保溫材料、散熱材料等方面。
2. 建筑工程領域：導熱儀可用于評估建筑材料、墻體結構和絕緣材料的熱傳導性能。通過測量材料的導熱系數和熱阻，可以評估建筑物的保溫能力和節(jié)能性能。這對于設計節(jié)能建筑、改善建筑物熱環(huán)境以及優(yōu)化絕緣材料等方面具有重要意義。
3. 電子元器件領域：導熱儀可用于評估電子元器件的熱傳導性能。這對于電子設備的熱設計、優(yōu)化散熱系統和提高設備性能等方面具有重要意義。
4. 能源行業(yè)：導熱儀也可應用于評估太陽能電池板、燃料電池等能源設備的熱傳導性能。這對于優(yōu)化能源設備的熱管理，提高能源利用效率具有重要意義。
總之，導熱儀在各個領域都有其應用價值，對于科研、生產工藝的優(yōu)化、產品開發(fā)和質量控制等方面
都具有重要意義。
導熱儀工作方法
導熱儀的工作方法可以根據不同的儀器和測試要求而有所不同。其中，穩(wěn)態(tài)法是一種經典的導熱系數測定方法，其原理是基于一維穩(wěn)態(tài)熱傳導模型。在穩(wěn)態(tài)法中，通常將樣品放置在兩個平板之間，并設置一定的溫度梯度。通過測量通過樣品的熱流密度、兩側溫差和樣品厚度，可以計算出樣品的導熱系數。
除了穩(wěn)態(tài)法，還有非穩(wěn)態(tài)法、熱線法、激光閃射法等導熱系數測定方法。其中，非穩(wěn)態(tài)法是基于非穩(wěn)態(tài)
熱傳導模型，測量樣品在溫度上升或下降過程中的響應，從而計算導熱系數。熱線法則是利用一根細長
的熱線在一定的速度下通過樣品，并測量熱線兩端的溫度差和樣品厚度，從而計算導熱系數。激光閃射法
則是利用激光對樣品表面進行加熱，并測量樣品表面溫度隨時間的變化，從而計算導熱系數。
在實際應用中，需要根據測試要求、樣品類型和實驗條件等因素選擇合適的導熱系數測定方法。不同的方法具有不同的優(yōu)缺點和適用范圍，需要根據具體情況進行選擇。
瞬態(tài)法導熱儀
瞬態(tài)法導熱儀采用瞬態(tài)平面熱源技術（TPS），可以用于各種不同類型、不同形態(tài)材料的熱傳導性能測試。
這種測試方法在研究材料時能夠快速準確地測量導熱系數，為企業(yè)質量監(jiān)控、材料生產以及實驗室研究提供了極大的方便。瞬態(tài)平面熱源法是研究熱傳導性能方法中最新型的一種，它使測量技術達到了一個全新的水平。使用這種儀器進行測試時，測試樣品不需要準備，操作簡便，可以快速準確地得到測試結果。同時，瞬態(tài)平面熱源法還可以用于多種不同類型材料的熱傳導性能測試，如塑料、金屬、陶瓷、玻璃等。
瞬態(tài)法導熱儀的主要技術參數包括測試范圍、測量溫度范圍、探頭直徑、精度、重復性誤差等。根據不同的測試需求，可以選擇不同的測試探頭和測試容器。這種儀器一般采用AC 220V的電源，整機功率小于500W。
現有的瞬態(tài)平面熱源(TPS)方法可以在一次測量中快速、準確、無損地檢測大多數材料的導熱系數、熱擴散系數和比熱容。導熱系數和熱擴散系數是直接測定的，而比熱是通過前兩個結果計算得出。
TPS方法的一個關鍵是它是絕對的方法，不需要重復校準或使用標準樣品。它是高度靈活的，只需要一到兩件樣品來測試，每件僅需要一個適用于Hot Disk雙螺旋傳感器的平面。利用Hot Disk導熱儀，樣品可以按原樣進行測試，不需要固定的樣品幾何形狀，接觸劑或表面修改。
總之，瞬態(tài)法導熱儀是一種操作簡便、測試準確、適用于多種不同類型材料的熱傳導性能測試的儀器。在質量控制、材料生產、實驗室研究等領域都有廣泛的應用。
導熱儀如何選型
選擇合適的導熱儀需要考慮多個因素，包括測試范圍和精度、樣品尺寸和形態(tài)、測試模式、儀器品牌和預算等。
以下是一些選型注意事項：
1. 測試范圍和精度：根據需求選擇適合的測試范圍和精度。不同的導熱儀有不同的測試范圍和精度要求，需要根據所測材料的具體情況來選擇。
2. 樣品尺寸和形態(tài)：考慮到樣品形態(tài)及尺寸對測試結果可能產生影響，選擇適合自己實驗樣品特點的導熱儀。例如，經常需要測量薄膜材料，則需要選擇具有相應夾具或配件以便在樣品上進行測量。
3. 測試模式：導熱儀可以進行穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)兩種模式下的測試。穩(wěn)態(tài)模式下可以得到更準確可靠的結果，而非穩(wěn)態(tài)模式則更適合快速測試大批次樣品。根據實際需求選擇合適的測試模式。
4. 儀器品牌和售后服務：選擇有良好品牌形象和售后服務的導熱儀廠家或銷售商，確保在使用過程中出現問題時能夠及時得到解決。
5. 采購預算：根據采購預算，選擇適合的儀器品牌和類型。
綜上所述，選擇合適的導熱儀需要考慮多方面因素，建議根據實際需求和預算進行綜合評估，以確保選擇的儀器滿足實驗要求并具有可靠性。
導熱儀如何使用
導熱儀的使用方法如下：
1. 將探頭置于樣品之間，兩塊同一樣品覆蓋探頭。
2. 設置主機參數，進行設定測量樣品熱傳導率的加熱器之適合電流值。
3. 將儀器通過USB鏈接線與電腦進行鏈接。
4. 通過導熱儀測量軟件進行測試。
具體操作過程可能因不同型號的導熱儀而有所不同，建議參考導熱儀的使用說明書進行操作。
導熱系數單位：瓦每米開爾文，W/(m·K)
常見材料導熱系數（導熱率）
不同材料的導熱系數有顯著的差異。例如，金屬的導熱系數就比非金屬的高。一些常見材料的導熱系數如下：
* 銀的導熱系數為**429 W/m·K**
* 銅的導熱系數為**398 W/m·K**
* 金的導熱系數為**317 W/m·K**
* 鋁的導熱系數為**205 W/m·K**
* 鉑的導熱系數為**72 W/m·K**
* 鋼鐵的導熱系數為**80 W/m·K**
* 鉆石的導熱系數為**2000 W/m·K**
* 耐高溫陶瓷材料的導熱系數為**15 W/m·K**
* 石棉的導熱系數為**0.07 W/m·K**
* 礦渣棉的導熱系數為**0.05 W/m·K**
值得注意的是，這些數值都是基于特定溫度和物質純度的。對于不同溫度和純度的材料，其導熱系數可能會有所不同。此外，對于復合材料，其導熱系數通常會介于構成它的各個材料的導熱系數之間。
導熱儀常見故障
導熱儀在使用過程中可能會遇到一些常見故障，以下列出了一些常見的故障及原因：
1. 接線不良：請檢查所有接線是否牢固，尤其是連接熱電偶和電源的接線。
2. 熱電偶損壞：請更換熱電偶，并確保其與其他部件的接觸良好。
3. 電源問題：請檢查電源并確保它提供正確的電壓和電流。如果需要更換電源，請按照制造商的建議進行操作。
4. 軟件故障：嘗試重新安裝軟件或聯系制造商獲取支持。
5. 測量環(huán)境問題：請確保測量環(huán)境穩(wěn)定，并且沒有干擾源，例如電磁場或振動等。
6. 儀器老化：如果儀器老化，請考慮更新或更換儀器。
7. 在維護高溫熱導儀時，請務必遵循制造商的建議和說明書，并遵守正確的操作程序。
以上是導熱儀常見的故障及可能的原因，了解這些故障及原因有助于更好地使用和維護導熱儀。
導熱儀日常保養(yǎng)注意事項
導熱儀的日常保養(yǎng)對于其正常運行和使用壽命非常重要。以下是一些日常保養(yǎng)注意事項：
1. 清潔：使用完畢后，應及時清潔導熱儀的表面和測量池等部件。
3. 避免潮濕環(huán)境：導熱儀應避免在潮濕的環(huán)境中保存和使用，潮濕可能會導致儀器內部部件腐蝕或損壞。
4. 避風放置：在測量過程中，導熱儀應放在避風的地方，以避免室溫波動過大影響測量結果的準確性。
5. 不得自行拆卸改裝：使用者不得自行拆卸或改裝導熱儀，如需維修，應由專業(yè)人員進行。
6. 定期加熱：長時間不使用導熱儀時，應每周加熱1小時，以保持儀器性能和防止部件老化。
7. 記錄使用情況：應記錄導熱儀的使用情況，例如測量次數、維修記錄等，以便及時發(fā)現并處理問題。
以上是導熱儀日常保養(yǎng)的一些注意事項，遵循這些注意事項有助于確保導熱儀的正常運行和使用壽命。
