收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于保护平面热源法的隔热材料热物性测量技术研究

王强  
【摘要】: 本课题来源于航天材料及工艺研究所“防隔热材料高温热物性测量技术”研究课题;目的是开发一种适合于防隔热材料的高温高精度热物性测量方法、研制并建立一套防隔热材料高温热物性测量装置、完善防隔热材料高温热物性测量标准以及建立我国第一个防隔热材料高温热物性数据库,从而达到服务我国防隔热材料研制、服务热防护系统设计以及服务国防及航天发展的目标。 本论文紧密围绕国防及航空、航天领域对防隔热材料高温热物性数据的巨大需求,通过调研大量热物性测量方法研究文献,确定了基于瞬态接触热源法测量原理来实现防隔热材料的高温热物性测量;通过对该类测量方法文献资料的综述,总结归纳了目前存在的不足及实现热物性高温高精度测量所面临的主要问题;而后针对这些不足及问题,从理论、方法及关键技术等多层面、多角度地进行了深入的研究,并首次提出了一种能够综合考虑探头热容、时间延迟以及接触热阻等关键性影响因素的保护平面热源法;通过搭建基于该方法的隔热材料高温热物性测量装置,进行了一系列中常温测量实验研究、标定实验研究以及高温段测量的预先试验研究;通过实验研究,了解并考察了该方法所涉及的关键技术,从而为进一步实现高温高精度热物性测量提供了理论基础、经验借鉴及设备支撑。具体来说,所完成的主要创新性研究工作有: 1.针对目前防隔热材料高温热物性测量时测温上限不足、没有充分考虑探头热容、时间延迟以及接触热阻等重要影响因素对热物性测量准确度的影响以及实际应用于中高温测量时准确度较差等方面的不足及问题,着重对接触热阻的产生机理及测量原理进行了较为深入的研究;通过设计特定的传热过程,首次将热物性测量与接触热阻的同步估计结合在了一起,提出了一种适合于隔热材料高温段热物性测试的保护平面热源法。通过对该传热过程进行理论建模,得到了能够综合考虑探头热容、时间延迟以及接触热阻影响的探头温升响应模型;为进一步考察接触热阻对热物性测量的影响规律、进一步提高热物性测量准确度提供了可能,同时也进一步完善了瞬态接触热源法的测量理论。 2.研制了一套基于保护平面热源法的隔热材料高温热物性测量装置。装置中有很多巧妙的结构设计,其核心部件高温探头,既是薄片热源、又是高精度温度传感器、还具有保护加热功能,能够确保小尺寸试样测量时依然满足一维传热的假设条件;并能够胜任常温至高温(1500℃)的热物性测量,大大改善了目前测量温度上限不足的现状;探头及试样夹持器创新的结构设计能够减小并弥补试样边界的散热损失,从而严格保证了所需要的绝热边界条件;所研制的高真空管式黑体加热炉,能够提供稳定的高温测量条件、有效防止试样侧边界的对流热损失以及高温测试时的试样氧化问题,还能够满足不同压力下的热物性测量;经测试,该测量装置具有很好的稳定性和复现性。论文利用该装置实现了对VespelTM SP1标准材料多热物性及接触热阻的同时测量,测量结果通过与标准数据的比对,验证了保护平面热源法的正确性及准确度、还考察了所采用的多参数辨识方法、处理算法的实际使用性能;中常温范围内,热导率及热扩散率相对误差均小于6%,高温测量最大相对误差不超过10%;通过试验还发现了接触热阻对热物性测量所产生的影响及规律,保护平面热源法由于能够对接触热阻信息进行同步估计,因而对热导率及热扩散率在不同测量条件下的测量稳定性好,体现了保护平面热源法理论模型的完善;最后,分析了该装置的测量不确定度,确保了量值传递的准确性和可比性。 3.基于所研制的高温隔热材料热物性测量装置和VespelTM SP1国际标准化材料完成了保护平面热源法应用于0.1~0.5W/mK热导率范围内的热物性测量准确度和实验参数的标定实验研究;了解了测试过程中试验参数的不同选择对热物性测量准确度的实际影响规律,提出了利用保护平面热源法进行热物性测试时的试验参数选取方法和依据,揭示了接触热阻对热物性测量所产生的影响及规律;另外,通过标定实验研究,还更进一步考察了保护平面热源法及其测试装置的测量准确度。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 侴爱辉;冯妍卉;张欣欣;郭美荣;高婷;;“传热学”多层次、创新性实验教学模式的研究[J];金属世界;2011年04期
2 王修行;梁高勇;赖军;陈绮梅;;发泡NR制备及导热特性分析[J];特种橡胶制品;2011年04期
3 ;[J];;年期
4 ;[J];;年期
5 ;[J];;年期
6 ;[J];;年期
7 ;[J];;年期
8 ;[J];;年期
9 ;[J];;年期
10 ;[J];;年期
11 ;[J];;年期
12 ;[J];;年期
13 ;[J];;年期
14 ;[J];;年期
15 ;[J];;年期
16 ;[J];;年期
17 ;[J];;年期
18 ;[J];;年期
19 ;[J];;年期
20 ;[J];;年期
中国重要会议论文全文数据库 前5条
1 戴景民;王强;辛春锁;;接触式多参数动态热物性测量方法综述[A];2008中国仪器仪表与测控技术进展大会论文集(Ⅲ)[C];2008年
2 谢敬礼;刘月妙;周宏伟;;砂-膨润土混合物热传导特性研究[A];第三届废物地下处置学术研讨会论文集[C];2010年
3 谢敬礼;刘月妙;周宏伟;;砂-膨润土混合物热传导特性研究[A];岩石力学与工程的创新和实践:第十一次全国岩石力学与工程学术大会论文集[C];2010年
4 聂荣华;矫桂琼;王波;;2D编织C/SiC复合材料厚度方向热传导系数预测[A];第十五届全国复合材料学术会议论文集(下册)[C];2008年
5 杨丽;李晟;赵准;;航天材料热导率检测方法研究现状[A];第三届空间材料及其应用技术学术交流会论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 王强;基于保护平面热源法的隔热材料热物性测量技术研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
2 辛春锁;基于稳态法的高温材料热物性测量技术研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
3 王涛;纳米溶胶及微米线/薄膜热物理特性的理论和实验研究[D];浙江大学;2008年
4 王建立;微纳米线热物性测量方法及其应用[D];清华大学;2010年
5 刘建刚;堤基渗透变形理论与渗漏探测方法研究[D];河海大学;2002年
6 周明正;银纳米流体热物性及其在微针肋热沉中强化传热研究[D];北京工业大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 谢鲲;生物油热物性及生物质热解气喷雾冷凝过程的关键问题研究[D];中国科学技术大学;2010年
2 吕安新;薄膜热物性的测试系统研究[D];大连理工大学;2010年
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 记者 杨蕾;中外温度计量专家在京开展学术交流[N];中国质量报;2008年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978