熱擴散率檢測機構
在傳熱分析中,熱擴散率a(單位是m2/s)是熱導率λ與比熱容c和密度ρ的乘積之比。熱導率只說明物體傳導熱量速度快慢,雖然水的γ是空氣的22.8倍,但空氣的Cv只是水的1/3483,所以,同體積的空氣比水增溫快得多。表征物體增溫快慢的物理量是熱擴散系數K,也稱導溫率。
熱擴散率又叫導溫系數,它表示物體在加熱或冷卻中,溫度趨于均勻一致的能力;相當于物體的蓄熱能力,而分子為熱導率,故兩者之比反映了物質熱量擴散的能力。這個綜合物性參數對穩態導熱沒有影響,但是在非穩態導熱過程中,它是一個非常重要的參數。
土壤在一定的熱量得失的情況下,其溫度的變化快慢可由土壤熱擴散率來表示。凡影響土壤熱導率和土壤熱容量的因子都影響土壤熱擴散率的大小,如土壤有機質的含量、土壤孔隙度的大小及土壤濕度等。但是,土壤熱擴散率與土壤濕度的關系比較復雜,因為土壤水分含量的變化同時對土壤熱導率和土壤熱容量產生影響,因此土壤熱擴散率與土壤濕度并非簡單的線性關系。根據試驗和觀測表明,在土壤濕度較小的情況下,隨著土壤濕度的增大土壤熱擴散率增加,但當土壤濕度超過一定數值以后,因熱導率的增加不顯著,而熱容量仍隨濕度線性增加,所以土壤熱擴散率反而下降了。
因此,由熱擴散率的影響因素可知,關于熱擴散率的檢測,可對其提供熱擴散率試驗等檢測項目。同時可對土壤、金屬材料、塑料材料、橡膠材料、樹脂材料、高分子材料、鋼緊固件、碳和石墨、工業陶瓷、玻璃容器、耐火材料 、陶瓷制品、橡塑制品等進行熱擴散率檢測。
1、平板法
平板法是一種常用的熱擴散率測量方法。它利用兩個位置溫度不同的熱源,通過熱傳導將熱量傳遞到一塊薄板上。根據薄板上的溫度變化和時間的關系,可以計算出熱擴散率。這種方法簡單易行,適用于大多數材料的熱擴散率測量。
2、傅立葉熱傳導法
它基于傅立葉熱傳導定律,通過測量不同位置的溫度變化和相應的頻率響應,可以計算出材料的熱擴散率。這種方法適用于各種材料,并可以用于測量宏觀或微觀尺度上的熱擴散率。
3、激光閃爍熱成像法
激光閃爍熱成像法是一種非接觸式的熱擴散率測量方法。它利用激光的熱輻射和物體的熱衰減特性,通過記錄物體上表面的熱圖像,可以反推出材料的熱傳導特性和熱擴散率。這種方法不僅可以測量材料的熱擴散率,還可以觀察熱傳導過程中的熱異常情況,對于材料的熱性能分析具有一定的指導意義。
1、IS 10698-1983 糧食熱擴散率的測定方法
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4、BS EN ISO 22007-1:2017 塑料 導熱率和熱擴散率的測定 一般原則
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6、ASTM RR-E37-1013 1992 E1461-閃蒸法熱擴散率標準測試方法
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9、DS/ISO 21901:2021 隔熱性 熱擴散率試驗方法 周期加熱法
10、NF T51-227-1:2012 塑料.熱傳導率和熱擴散率的測定.第1部分:總則
11、ASTM E1461-13(2022 閃光法測定熱擴散率的標準試驗方法
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17、ASTM E1461-07 用閃光法測定熱擴散率的標準試驗方法
18、JC/T 2757-2023 精細陶瓷熱擴散率試驗方法 激光閃射法
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總的來說,熱擴散率的檢測對于材料研究和工程設計都具有重要意義。首先,它可以幫助評估材料的熱傳導性能,指導材料的選擇和設計。其次,熱擴散率的測量可以為熱傳導模型的建立提供實驗數據,對于模擬和預測熱傳導過程具有重要的參考價值。另外,熱擴散率的測量也可以用于檢測材料中的熱異常和熱損耗情況,為故障診斷和預防提供參考依據。