TC3000L系列法液體導(dǎo)熱系數(shù)儀

產(chǎn)品簡介

*的方法

      TC 3000L系列采用瞬態(tài)法測量液體的導(dǎo)熱系數(shù)，法技術(shù)也是目前導(dǎo)熱系數(shù)研究領(lǐng)域內(nèi)*的測量液體的方法，可以應(yīng)用于除稀薄氣體和臨界區(qū)域外的一切極性和非極性流體。純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)（IUPAC）發(fā)布的流體物理化學(xué)性質(zhì)*表中，以甲苯（toluene）、純水作為液體導(dǎo)熱系數(shù)測量的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，而這些物質(zhì)的一級(jí)導(dǎo)熱系數(shù)數(shù)據(jù)均以法獲得，測量準(zhǔn)確度為1%甚至更好（小于0.5%），因此瞬態(tài)法也被*作為液體導(dǎo)熱系數(shù)測量的一級(jí)測量方法（Primary Method）。2010以來美國國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)局（NIST）發(fā)布了包括Methanol、Ethanol、n-Heptane、n-Hexane、Benzene、Toluene等十余種物質(zhì)在寬廣溫度和壓力范圍內(nèi)的導(dǎo)熱系數(shù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和擬合方程，其數(shù)據(jù)篩選依據(jù)中非常重要的一條便是實(shí)驗(yàn)測量必須采用一級(jí)測量方法，而且這些物質(zhì)的一級(jí)數(shù)據(jù)來源也大部分是采用法獲得。

      法技術(shù)的起源距今已經(jīng)有300多年的歷史，zui早可追溯到1780年美國科學(xué)家Joseph Priestley開展實(shí)驗(yàn)測量空氣的熱傳導(dǎo)能力；1931年，Stâlhane和Pyk將瞬態(tài)法用于測量固體和粉末以及液體的導(dǎo)熱系數(shù)；1971年之后，隨著電子信息和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，導(dǎo)熱系數(shù)研究領(lǐng)域內(nèi)對于法裝置、信號(hào)采集與處理部分的技術(shù)更加成熟和多樣化了，測試精度也越來越高，所用的熱絲的直徑達(dá)到10個(gè)微米以下，應(yīng)用范圍也拓展到了氣體、固體、液體和金屬熔融狀態(tài)，目前的法技術(shù)在液體、氣體和固體測量中的不確定度小于1%，納米流體和熔融鹽測量的不確定度小于2%。

     研發(fā)人員經(jīng)過不斷的努力，成功的將十多年的科研成果轉(zhuǎn)化為高精度、高穩(wěn)定性的法液體導(dǎo)熱系數(shù)儀產(chǎn)品。TC 3000L系列采用25微米的，的長徑比超過1000，充分滿足了無限細(xì)的長徑比要求，同時(shí)，特定結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以有效降低端部效應(yīng)，使得儀器能夠與理想模型吻合的很好，保證了測試準(zhǔn)確度。西安夏溪電子科技有限公司測試中心*的檢測和實(shí)驗(yàn)證明，TC 3000L系列測試標(biāo)準(zhǔn)樣品甲苯的準(zhǔn)確度可以達(dá)到0.5%之內(nèi)；用戶的使用也表明，該系列液體導(dǎo)熱系數(shù)儀分辨液體導(dǎo)熱系數(shù)微小差異的能力和可靠的性能，可以為科研院校和企業(yè)質(zhì)檢部門或研發(fā)部門的研究人員提供有效的導(dǎo)熱系數(shù)測量方案，使其能更專注于改善液體材料導(dǎo)熱系數(shù)的技術(shù)和工藝等研究活動(dòng)。

      從上式中可以看到，導(dǎo)熱系數(shù)與溫升和時(shí)間對數(shù)成線性關(guān)系，典型的溫升與時(shí)間曲線圖以及溫升與時(shí)間對數(shù)曲線圖如圖2和圖3。

      由于自然對流，相比于固體材料，流體的導(dǎo)熱系數(shù)測量更加困難；而瞬態(tài)法zui大的優(yōu)點(diǎn)在于測量時(shí)間短，在自然對流換熱方式還沒有出現(xiàn)時(shí)測量就已經(jīng)結(jié)束，所以能夠避免自然對流造成的影響，因此特別適用于流體導(dǎo)熱系數(shù)測量。圖4是流體導(dǎo)熱系數(shù)的溫升與時(shí)間的典型關(guān)系圖，當(dāng)溫升停止增長甚至出現(xiàn)負(fù)增長時(shí)，代表了自然對流的出現(xiàn)，所以法可以清楚的看到自然對流對于測量結(jié)果的影響，并通過選擇合理的測試時(shí)間，避開自然對流的影響。
主要特點(diǎn)

測量準(zhǔn)確

      TC 3000L系列法液體導(dǎo)熱系數(shù)儀具有多項(xiàng)國家發(fā)明，保證了測試準(zhǔn)確度。在采用標(biāo)準(zhǔn)試樣甲苯對儀器進(jìn)行檢驗(yàn)后，證明TC 3000L系列法液體導(dǎo)熱系數(shù)儀的分辨率高達(dá)0.0005W/(m˙K)，準(zhǔn)確度可以達(dá)到0.5%之內(nèi)，全量程范圍內(nèi)小于3%，因此能很好的保證科學(xué)研究的需要。

測試快速

      采用特定設(shè)計(jì)的高速度采集系統(tǒng)，TC 3000L系列充分發(fā)揮了法測量快速的特點(diǎn)，升溫時(shí)間一般在2秒鐘之內(nèi)；同時(shí)，配合面向用戶設(shè)計(jì)的進(jìn)樣系統(tǒng)和簡單的軟件操作界面，使得從開始準(zhǔn)備測試到獲得結(jié)果非?？旖荨Ｍǔ?，一組典型的測量過程，從連接儀器、準(zhǔn)備試樣、點(diǎn)擊軟件，到zui后獲得數(shù)據(jù)，一般只需要2~3分鐘；

      在試樣已注入和儀器已連接的前提下，還可以采用軟件中的自動(dòng)多次采集功能，用戶可以不必一直守在儀器旁邊，只需要在測試結(jié)束后導(dǎo)出數(shù)據(jù)即可，因此可以大大的節(jié)省用戶的測試時(shí)間和精力。

樣品用量少

      TC 3000L導(dǎo)熱系數(shù)儀對檢測樣品基本無要求，試樣不需要特殊處理，只需保證樣品容量不小于25 ml即可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并且由于加熱時(shí)間只有2秒鐘，溫升為2~4K，所以整個(gè)測試過程不會(huì)破壞樣品，因此可以為企業(yè)和科研單位顯著降低測試成本。

操作簡單

      簡易的充排液操作方式、極少的樣品用量、USB接口方式及簡單的軟件界面操作，使得用戶在無任何專業(yè)知識(shí)的前提下均能準(zhǔn)確的進(jìn)行操作，獲得可靠的導(dǎo)熱系數(shù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

廣泛適用

      TC 3000L系列的經(jīng)過絕緣處理，因此可以同時(shí)適用于極性流體和非極性流體；儀器殼體全部采用不銹鋼，可以在弱酸堿環(huán)境中使用，因此也可以適用于某些離子液體；

      TC 3000L系列可以研究不同溫度（-150~200度）、不同壓力下（高達(dá)15MPa）的樣品的導(dǎo)熱系數(shù)系數(shù)，配備自動(dòng)控溫環(huán)境時(shí)，選擇自動(dòng)多次測量，軟件中還可以獲得導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度的變化趨勢曲線；

      由于儀器輕便、測量快速、操作簡單，TC 3000L系列法導(dǎo)熱系數(shù)儀不僅僅適合科研實(shí)驗(yàn)室和企業(yè)質(zhì)量控制部門，也適用于產(chǎn)品的在線檢測，以保證隨時(shí)控制產(chǎn)品質(zhì)量。

可選配件及選配指南

      TC 3000L系列包括TC 3000L、TC 3100L、TC 3200L、TC 3300L四款，主要差異在于適用的溫度范圍;

      其中，TC 3000L主要用于常溫測量，可滿足科研院?；蚱髽I(yè)的一般測試需求；TC 3100L、TC 3200L、TC 3300L分別適用于中溫區(qū)（-30~100℃）、高溫區(qū)（室溫+10℃～250℃）、低溫區(qū)（-150~0℃）的液體導(dǎo)熱系數(shù)測量；

      同時(shí)，TC 3000L系列均可拓展壓力測量范圍，XIATECH為用戶提供可選的壓力控制系統(tǒng)(0~15MPa);

      如需要其他溫度和壓力環(huán)境，請的銷售工程師。

測量軟件

參考標(biāo)準(zhǔn)

      ASTM D2717 - 95(2009) Standard Test Method for Thermal Conductivity of Liquids。
典型應(yīng)用

 TC 3000L廣泛適用于石油、化工、生物、制藥、能源、動(dòng)力工程等領(lǐng)域內(nèi)工質(zhì)流體的導(dǎo)熱系數(shù)測量，包括納米流體、潤滑油、航空煤油、冷凍液、鹽溶液等各種流體。更多更詳細(xì)的測量案例，請見液體導(dǎo)熱系數(shù)測量服務(wù)。

納米流體

      在納米流體的研究工作中，添加不同納米顆粒后流體的導(dǎo)熱系數(shù)測量是重要研究內(nèi)容之一。相對于其他物性，添加了納米顆粒的流體的導(dǎo)熱系數(shù)相對于基礎(chǔ)流體而言會(huì)有顯著提高，因此納米流體的導(dǎo)熱系數(shù)是傳熱學(xué)研究的熱點(diǎn)問題之一。隨著納米流體的研究進(jìn)展，將納米顆粒引入制冷劑，利用納米顆粒的特殊性質(zhì)提高制冷系統(tǒng)的能效和可靠性也已經(jīng)引起關(guān)注。

      TC 3000L系列能夠幫助用戶省事省力的獲得被研究納米流體的導(dǎo)熱系數(shù)，使得用戶將研究精力放在研究納米顆粒種類、顆粒粒徑、顆粒濃度、基液種類、分散劑種類以及機(jī)理模型等研究方面。

替代燃料

      世界石油資源的日益短缺和環(huán)境污染的加劇，使越來越多的國家開始尋找新的替代燃料或燃料添加劑。在甄選替代燃料過程中，導(dǎo)熱系數(shù)是一個(gè)重要參數(shù)，因?yàn)閷?dǎo)熱系數(shù)對內(nèi)燃機(jī)燃燒效率的研究是十分重要的，所以對于任何一種提出的新型替代燃料或添加劑，其導(dǎo)熱系數(shù)是必須確定的熱物性之一。

      TC 3000L系列能夠幫助用戶快速獲得所提出的新型替代燃料或添加劑的導(dǎo)熱系數(shù)，使得用戶將研究精力放在研究替代燃料或添加劑種類、不同的添加劑配比等研究方面。

替代制冷劑

      由于現(xiàn)有制冷劑引起的臭氧層問題和溫室效應(yīng)，新型制冷劑的研究一直以來也廣受關(guān)注。在替代制冷劑的選擇中，除ODP、GWP、COP等參數(shù)外，替代制冷劑的導(dǎo)熱系數(shù)因?yàn)闀?huì)直接影響到制冷系統(tǒng)的換熱性能，因此也是一項(xiàng)重要的熱物性指標(biāo)。TC 3000L系列能夠幫助用戶提供所需的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，從而將研究精力放在尋找優(yōu)質(zhì)的替代制冷劑種類本身。

其他

      如汽車?yán)鋬鲆海òl(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)散熱）、各種潤滑油（協(xié)助機(jī)械系統(tǒng)散熱）、導(dǎo)熱油、血液、離子液體等液體的導(dǎo)熱系數(shù)測量，采用TC 3000L系列法液體導(dǎo)熱系數(shù)儀，都可以幫助用戶快速、準(zhǔn)確的獲得所需要的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，為企業(yè)和研究人員節(jié)省時(shí)間和成本，幫助企業(yè)提高經(jīng)濟(jì)效益。
檢定檢驗(yàn)

檢定方法

      到目前為止，在我國1996年頒布的《計(jì)量測試技術(shù)手冊》系列中的國家計(jì)量基準(zhǔn)和副基準(zhǔn)簡表中，均沒有關(guān)于導(dǎo)熱系數(shù)測量相關(guān)基準(zhǔn)和傳遞標(biāo)準(zhǔn)的明確說明，但明確在四種量值傳遞方式（實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)逐級(jí)傳遞、計(jì)量保證方案、發(fā)放標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)、發(fā)播標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)）中，理化分析領(lǐng)域可以使用發(fā)放標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（CRM）的方式進(jìn)行量值傳遞，而這也是目前計(jì)量領(lǐng)域和科學(xué)研究領(lǐng)域的通用做法，即采用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)對某種特定的方法或者設(shè)備進(jìn)行檢測，或者采用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)在范圍內(nèi)的實(shí)驗(yàn)室或相關(guān)機(jī)構(gòu)進(jìn)行測量比對，并將測試結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，以此確定被檢測的方法或者設(shè)備的測量準(zhǔn)確度。

      純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)（IUPAC）發(fā)布的流體物理化學(xué)性質(zhì)*表中，以甲苯（toluene）、純水作為液體導(dǎo)熱系數(shù)測量的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，并*了這些物質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)（其一級(jí)數(shù)據(jù)來源均以法獲得）。為了檢驗(yàn)儀器的準(zhǔn)確度及可靠性，西安夏溪電子科技有限公司利用243～383 K溫度區(qū)間的飽和液相甲苯的導(dǎo)熱系數(shù)對儀器進(jìn)行了檢驗(yàn)。標(biāo)定中所使用的液相甲苯是美國TEDIA公司生產(chǎn)的，純度99.9 %。

檢定結(jié)果

      下表列出了利用TC 3100L法液體導(dǎo)熱系數(shù)儀獲得的飽和液相甲苯測試結(jié)果。表中Tr為導(dǎo)熱系數(shù)對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)溫度，標(biāo)準(zhǔn)值λcal根據(jù)文獻(xiàn)Standard reference data for the thermal conductivity data of liquids（C. A. Nieto de Castro, S. F. Y. Li, A. Nagashima, R. D. Trengove, and W. A. Wakeham. J. Phys. Chem. Ref. Data, 1986, 15(3):1073-1086）提供的甲苯導(dǎo)熱系數(shù)關(guān)系式求出；λexp為實(shí)驗(yàn)結(jié)果，(λexp-λcal)/λcal /%為實(shí)驗(yàn)值與文獻(xiàn)值間的偏差?？梢钥闯?，TC 3100L法液體導(dǎo)熱系數(shù)儀對于標(biāo)準(zhǔn)樣品的測量準(zhǔn)確度在±0.5%之內(nèi)。

 表1飽和液相甲苯導(dǎo)熱系數(shù)測量數(shù)據(jù)

      除飽和液相甲苯外，純水也是IUPAC*的另一標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，利用TC 3100L測量了純水的導(dǎo)熱系數(shù)，并與NIST的REFRPOP 8.0提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較，從下圖可知，其測量偏差都在1%之內(nèi)，且具有良好的復(fù)現(xiàn)性

圖1 純水導(dǎo)熱系數(shù)測量值與*值的偏差分布圖

用戶檢測方法

      對送到用戶手中的每臺(tái)儀器，XIATECH都會(huì)在出廠前用標(biāo)樣對其進(jìn)行全溫度范圍內(nèi)的檢測，并出具測試報(bào)告，用戶對儀器進(jìn)行檢測時(shí)，可以依據(jù)出廠檢驗(yàn)報(bào)告對儀器性能進(jìn)樣驗(yàn)證；

      此外，XIATECH自行開發(fā)的法液體導(dǎo)熱系數(shù)測試軟件Hotwire 3.0中，同時(shí)提供了多種標(biāo)樣的導(dǎo)熱系數(shù)參數(shù)數(shù)據(jù)（來源于美國NIST的REFRPOP 8.0 提供的數(shù)據(jù)或者公式），用戶可隨時(shí)用標(biāo)樣對儀器進(jìn)行測試，并與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)比較，以檢測儀器的性能。