稳态与非稳态测量方法
导热系数的测量主要有两种方法:稳态法和非稳态法。
稳态法基于恒定的温度水平进行测量,原理上较为简单;而非稳态法则考虑了变化的温度场问题。然而,这种额外的考量带来了一个优势:非稳态法能更快地获得导热系数测量结果,并且受对流影响更小。

对流对稳态法的影响
根据POLTZ的研究,稳态法严重受对流引起的热传导干扰。例如,在甲苯中,仅0.01毫米/分钟的平均流速(由自由对流引起)就会导致测得的导热系数数据出现约1%的偏差。因此,POLTZ得出结论:稳态法无法提供不受对流明显影响的测量数据,尤其是在涉及厚层样品的实验设置中。此外,还必须非常小心地避免任何类型的强制对流,例如由测量设备振动引起的对流。
测量 λ,选择LAMBDA导热率测试仪
由 flucon 开发的 LAMBDA导热率测试仪,兼具快速非稳态瞬态热线法的优势,同时在测量过程中排除了对流的影响。这是通过对极短时间内(约 800 毫秒)获得的数据进行计算处理实现的,从而使整个测试过程的总时长非常短(约 30 秒)。
LAMBDA导热率测试仪的热线同时充当热源和传感器。为升高温度,热线被通以恒定的测量电流;随着周围介质被加热,热线的电阻会根据周围介质的热特性(注:原文“thermal viscosity”可能是“thermal effusivity”热扩散率或类似概念的笔误/特定表达,在此语境下更可能指代影响热量散失的整体热物性)而改变。因此,热线上的电压变化即指示了周围介质中发生的温度变化。

LAMBDA 导热系数测量仪 | 技术数据总览
| 类别 | 项目 | 技术规格 |
|---|---|---|
| 样品与标准 | 适用介质 | 流体、凝胶、粉末 |
| 样品量 | 40 ml (使用可选置换体时为 20 ml) | |
| 测试标准 | 符合 ASTM D7896-19 (该标准实验室间研究的唯一指定仪器) 基于 ASTM D2717 | |
| 测量性能 | 测量范围 | 10 至 2,000 mW/(m·K) |
| 重复性极限 | 1% | |
| 温度范围 (传感器) | -50°C 至 300°C | |
| 温度精度 | ±0.1 K | |
| 温度测量 | PT100 | |
| 压力范围 (传感器) | 0 至 35 bar (可选高压版本最高可达 500 bar) | |
| 测量时间 | 约 30 秒 | |
| 连接与显示 | 数据连接 | USB 和 RS-232 (连接PC), RS-232 (连接恒温器) |
| 显示屏 | TFT (480 x 320 像素) | |
| 物理规格 | 电子单元尺寸 | 370 x 235 x 150 mm (长 x 宽 x 高) |
| 系统重量 | 约 2.9 千克 | |
| 电源 | 110 – 240 V AC, 50/60Hz (全球通用) | |
| 功耗 | 15 W (低能耗) | |
| 样品杯外尺寸 | 直径 D = 38 mm (与恒温器夹套内径匹配) 长度 L = 110 mm (等于浸入恒温器的深度) | |
| 可选附件 | 温控附件 | 干式恒温器:用于室温以上的自动测试 流体循环器 (带额外容器):用于室温以下的测试 |

