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原文传递一种基于热学法测定多孔材料异质含量的单针装置及方法

专利名称：	一种基于热学法测定多孔材料异质含量的单针装置及方法
摘要：	本发明公开一种基于热学法测定多孔材料异质含量的单针装置及方法，包括加热电路，测试探针，数据采集和处理装置。所述测试探针包括电热体与嵌入其内的感温元件，呈一体化。所述加热电路与电热体相连；所述感温元件与数据采集和处理装置相连；数据采集和处理装置可将感温元件采集的电信号转换为温度数据，并对温度数据进行分析计算。该装置相比于目前的双针热脉冲法，加热电路所提供的加热功率大大减少，且不会因为双针间距改变产生实验误差；相比于目前的单针热脉冲法，在求解异质含量的过程中能够考虑发热体本身热物性参数对结果的影响。该发明结构简单，制作成本低，可实现多孔材料内异质含量的精确快速化测量。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	辽宁;21
申请人：	大连理工大学
发明人：	张腾飞;王张予扬;王继红;王树刚
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-10T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-08T00:00:00+0800
申请号：	CN201910618316.X
公开号：	CN110426413A
代理机构：	大连理工大学专利中心
代理人：	陈玲玉
分类号：	G01N25/20(2006.01);G;G01;G01N;G01N25
申请人地址：	116024 辽宁省大连市甘井子区凌工路2号
主权项：	1.一种基于热学法测定多孔材料异质含量的单针装置，其特征在于，包括加热电路、测试探针、数据采集和处理装置；所述测试探针包括电热体与嵌入其内的感温元件；垂直于所述电热体的轴线，沿径向开设一贯穿孔道，孔道直径比测温点直径略大；感温元件由孔道一侧入口穿入，测温点位于孔道另一侧出口内，并通过滴入的凝胶固定；感温元件的表面覆盖有电绝缘层；所述加热电路与电热体相连；所述感温元件与数据采集和处理装置相连；数据采集和处理装置用于将感温元件采集的电信号转换为温度数据，并对温度数据进行分析计算。 2.根据权利要求1中所述的一种基于热学法测定多孔材料异质含量的装置，其特征在于，所述电热体的材质包括镍铬合金，呈细长柱状。 3.根据权利要求1中所述的一种基于热学法测定多孔材料异质含量的装置，其特征在于，所述感温元件为热电偶或热电阻，呈球状。 4.基于热学法采用权利要求1所述单针装置测定多孔材料异质含量的方法，其特征在于，包括步骤如下： a、在被测材料中布置装置中的测试探针； b、电热体发热前，待被测材料内部温度均匀分布且稳定后，记录该温度为初始温度TE,0；电热体按照已知的恒定功率发热后，感温元件采集各时刻的温度TE,i，则各时刻的温度与初始温度的差值即为测温点温升数据ΔTE,i； c、根据分析解，求解被测材料在假定热物性参数下在测温点处温升随时间变化的理论温升数据ΔTM,i；并将理论温升数据ΔTM,i与步骤b所得的温升数据ΔTE,i作差，得到各时刻温升差异值DEV；设定被测材料的导热系数k和容积热容ρc的取值范围，使DEV达到最小或满足设定值之内； d、根据容积热容ρc与异质含量一一对应的关系，计算被测材料中异质的体积分数和/或质量分数。 5.根据权利要求4所述的测定多孔材料异质含量的方法，所述步骤c中求解理论温升数据ΔTM,i，其特征在于，根据公式(1)-(3)求出；在初始温度均匀分布的无限介质中，长柱状电热体以恒定功率发热，其内部温度的分析解为： φ(u)和ψ(u)表达式为：其中，ΔΤ为测温点位置的计算温升(℃)，r为测温点与电热体的中心轴线距离(m)，τ为时间(s)，q为电热体的单位长度发热功率(Wm-1)，k为被测材料的导热系数(Wm-1K-1)，ρ为被测材料的密度(kgm-3)，c为被测材料的比热容(Jkg-1K-1)，ρc为被测材料的容积热容(Jm-3K-1)，r0为电热体的半径(m)，kE为电热体的导热系数(Wm-1K-1)，ρE为电热体材料的密度(kgm-3)，cE为电热体材料的比热容(Jkg-1K-1)，ρEcE为电热体材料的容积热容(Jm-3K-1)，J0和Y0分别为第一类和第二类贝塞尔0阶函数，J1和Y1分别为第一类和第二类贝塞尔1阶函数。 6.根据权利要求5所述的测定多孔材料异质含量的方法，其特征在于，所述步骤c中，考虑安装过程中偏差，测温点与电热体的中心轴线距离r以电热体半径r0为基准，根据实际情况增减距离：若r≤r0，理论温升数据ΔTM,i根据公式(1)-(3)求出；若r＞r0，理论温升数据ΔTM,i根据公式(2)-(4)求出：在初始温度均匀分布的无限介质中，长柱状电热体以恒定功率发热，周围温度的分析解为：
所属类别：	发明专利