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固体材料导热率测量标准装置的研究

作　者: 邓建兵
导　师: 舒水明；张金涛
学　校: 华中科技大学
专　业: 制冷及低温工程
关键词: 标准装置导热率保护热板法不确定度参考物质
分类号: TB302
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 195次
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内容摘要

导热率是固体材料重要的热物性参数,它对科学研究和实际应用有着重要的作用。中国计量科学研究院在国家科技部的支持下,开展了建立保护热板法固体材料导热率测量装置的研究工作,为建立国内材料导热率测量标准装置作好准备。本课题旨在对保护热板法(GHP)导热率测量装置进行较系统的实验研究。为了验证该测量装置的性能,实验采用德国PTB提供的参考物质(有机玻璃),对其在30~70℃温度范围内进行导热率测量,先前有十七个国家实验室和研究机构采用保护热板法装置、其它的稳态法装置和瞬态法装置测量了PTB参考物质的导热率,欧洲测量结果的最大相对偏差达到了24%。与欧洲的测量结果进行了对比,本文新建装置测量的结果位于这些数据的中间位置,与PTB测量的结果较为接近。并且进一步利用本文建立的保护热板法(GHP)导热率测量装置在80~530℃温度范围内测量了花岗岩和光学玻璃两种材料的导热率,装置具有高温下准确测量材料导热率的能力。本文还分析实验中热流流过样品的热流损失以及以本文装置为基础进行数值模拟分析。对PTB参考物质导热率测量的结果进行了曲线拟合,拟合标准偏差为1.1×10-3 W/(m·K),合成的相对标准不确定度(1σ)估计值为1.0×10-2,扩展不确定度(k=2)为2.0×10-2。测量对比和误差分析表明,新建装置测量的结果与国外发达国家装置的测量结果具有可比性和较好的可靠性。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪言  8-14
  1.1 研究意义  8-9
  1.2 研究概况  9-11
  1.3 研究目的  11-13
  1.4 研究工作  13-14
2 导热率理论及测试方法  14-19
  2.1 本章引论  14
  2.2 导热率的定义  14
  2.3 测试方法  14-17
  2.4 测试模型  17
  2.5 测试原理  17-18
  2.6 本章小结  18-19
3 保护热板法测试装置与实验过程  19-25
  3.1 本章引论  19
  3.2 测试装置  19-22
  3.3 实验过程  22-24
  3.4 本章小结  24-25
4 实验分析与模拟  25-38
  4.1 本章引论  25
  4.2 Woodside 模型  25-26
  4.3 样品的侧向热损误差公式的推导  26-28
  4.4 接触热阻  28-29
  4.5 实验模拟  29-37
  4.6 本章小结  37-38
5 测量结果及对比  38-43
  5.1 本章引论  38
  5.2 测量结果与对比  38-42
  5.3 本章小结  42-43
6 测量不确定度评估  43-48
  6.1 本章引论  43
  6.2 不确定度评定模型  43-44
  6.3 不确定度评定来源及分析  44-46
  6.4 本章小结  46-48
结论  48-50
致谢  50-51
参考文献  51-55
附录1 作者在攻读硕士期间所发表的文章  55-56
附录2 PTB 样品实验的原始数据  56-63
附录3 花岗岩实验的原始数据  63-66
附录4 光学玻璃实验的原始数据  66-68

固体材料导热率测量标准装置的研究

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