Page 116 - 《橡塑技术与装备》2017年17期（9月橡胶版）

橡塑技术与装备（橡胶） CHINA RUBBER/PLASTICS TECHNOLOGY AND EQUIPMENT (Rubber)

Q ×Q
Q= 12 2 34 （3）
通过测试棒测得的各位置温度的线性阵列，可确
定测试棒表面的温度，即 ：
d
T =T - B ×(T -T ) （4）
H 2 d A 1 2
d
T =T + D ×(T -T ) （5）
C 3 d C 3 4
试样的热阻抗可由公式（6）来计算，单位为 (K .
2
m )/W。
θ= A ×(T -T ) （6）
Q
C
H
通过对同种材料不同厚度的试样进行测试，可得
到一系列不同的热阻抗值，以试样厚度为 X 轴，热阻
抗值为 Y 轴，绘制的直线的斜率的倒数就是试样的导
热系数 λ，单位为 W/(m . K)，即 ：
图 1 测试原理
λ= d （7）
试棒和试样之间的接触热阻，并保证试样厚度的均匀 θ
性。为了减少加热源对外界环境的热散失，我们在加 式中 d 为试样厚度，m。
热源的周围设置了一个热保护器，并使热保护器与加 在具体的试验过程中，由于在高温测试条件下，
热源的温差始终维持在 ±0.2 K 之内。由于试样的侧面 试样不可避免的存在热胀冷缩现象，所以对试样厚度
积比试样平面小很多，可以认为热量只沿着上下方向 的测量和控制至关重要。本仪器所采用的方法为，在
垂直传递，横向由侧面散去的热量可以忽略不计，即 冷测试棒下端连接压力检测单元，热测试棒连接位置
试样内只有在垂直试样平面的方向上有温度梯度，在 检测单元和位移控制单元，固定冷测试棒静止不动，

试样的同一平面内，各处的温度相同。 在不放试样的情况下，通过位移控制单元将热测试棒
在距热测试棒表面 d B 和 d B + d A 的位置沿轴向分 缓慢下移，直至冷、热测试棒两表面相接触，此时通
别设置两个温度传感器，用于测量热测试棒内部温度 过位置检测单元将热测试棒的位置设置为零点 ；重新
T 2 和 T 1 ，由此可得流经热测试棒的热流量为 ： 放入试样后，再次缓慢下移热测试棒，直至压力检测
λ ×A 单元达到设定压力值（施加在试样上的初始压力 F），
Q = 12 ×(T -T ) （1）
12 d 1 2 此时位置检测单元测得的热测试棒相对于零点的位置
式中 ： 即为试样的厚度 ；在整个试验过程中只需要保证热测
Q 12 ——热测试棒的热流量，W ； 试棒的位置固定不动，即可保证试样的厚度不变。
λ 12 ——热测试棒材料的导热系数，W/(m . K)；
2
A——试样的表面积，m 。 2 系统构成
同样在距冷测试棒表面 d D 和 d C +d D 的位置沿轴 本仪器由加热系统、冷却系统、传动系统和数据
向分别设置两个温度传感器，用于测量冷测试棒内部 采集处理系统四部分组成，如图 2 所示。
温度 T 3 和 T 4 ，由此可得流经冷测试棒的热流量为 ： 加热系统包括高温检测单元和高温控制单元，用
λ ×A 于将热测试棒加热至指定温度并精确控制。
Q = 32 ×(T -T ) （2） 冷却系统包括低温检测单元和低温控制单元，用
d
34
3
4
C
于将冷测试棒冷却至指定温度并精确控制。
式中 ：
Q 34 ——冷测试棒的热流量，W ； 传动系统包括位置检测单元、压力检测单元和位
λ 34 ——冷测试棒材料的导热系数，W/(m . K)； 移控制单元，用于精确控制热测试棒上下运动、位置
2
A——试样的表面积，m 。 检测以及对试样施加的压力大小的检测。
流经试样的平均热流量 Q 为： 数据采集处理系统包括数据采集单元、处理单元
·46· 第 43 卷 第 17 期