食品导热系数的测量
导热系数实验测定
导热系数实验测定
导热系数是描述材料导热性能的物理量,可以通过实验测定得到。
以下是一种测定导热系数的实验方法:
1. 准备实验样品:将需要测量导热系数的样品切成形状相同的小块,尺寸大约为1cm x 1cm x 1cm。
样品表面需要平整光滑,可以使用砂纸打磨。
2. 准备实验仪器:导热系数实验仪、温度计、电源等。
3. 实验步骤:
a. 将实验仪器接通电源,调整好温度计。
b. 将样品放在导热系数实验仪的试样台上。
c. 打开实验仪器,开始测试。
d. 实验仪器会通过导热方式将样品热量传递到散热器上,散热器会将热量散发到空气中。
e. 在测试过程中,记录样品表面和散热器表面的温度。
f. 根据测试数据,计算出样品的导热系数。
4. 实验注意事项:
a. 为了减小误差,需要重复测试多次,取平均值作为最终结果。
b. 在测试过程中,要保证实验环境的恒温恒湿,以免影响测试结果。
c. 在测试不同材料时,需要及时清洗试样台和散热器,以免样品之间相互影响。
这是一种比较简单的测定导热系数的实验方法,实际操作时还需要根据具体情况进行调整。
用热线法测定粮食的导热系数
122010,No.7收稿日期:2010-01-28;修回日期:2010-06-03基金项目:国家粮食局科学研究院,基本科研业务费专项ZX0708作者简介:张来林(1955-),男,教授,粮油储藏技术与仓储工艺设计。
用热线法测定粮食的导热系数张来林1,李岩峰1,毛广卿1,曹 阳2,郭 漾3,朱庆芳1(1.河南工业大学粮油食品学院,河南郑州 450052; 2.国家粮食局科学研究院,北京 100037; 3.郑州同创科技有限公司,河南郑州 450001)摘 要:采用热线法测定了小麦、稻谷的导热系数。
室温条件下,小麦水分在719%~2014%的状态下,导热系数的变化范围为011420~011627W/(m #e ),并且与水分呈正线性相关;温度在5196~33133e 时,导热系数的变化范围为011336~011605W/(m #e )。
籼稻中优218水分在616%~2011%时,导热系数的变化范围为010998~011223W/(m #e );广东早籼在6151~35103e 时,导热系数的变化范围为010826~011166W/(m #e )。
不同品种粮食的导热系数不同,籼稻的导热系数大于粳稻的导热系数,但不同品种小麦的导热系数值变化范围不大。
关键词:粮食;热线法;导热系数中图分类号:T S210.1 文献标识码:A 文章编号:1003-6202(2010)07-0012-05Deter mination of thermal conductivity of grain by ho-t wire methodABSTRACT:T he t hermal conduct ivity of wheat and paddy rice w as measured by hot -w ire met hod in this paper.U nder room temperat ure and wheat moist ure cont ent 7.9%~20.4%,the thermal conduct ivity changed w it hin the range of 0.1420~0.1627W/(m #e )and had a posit ive linear correlat ion w it h moist ure cont ent.At a t empera -t ure of 5.96~33.33e ,t he t hermal conductivit y changed within t he range of 0.1336~0.1605W/(m #e ).When t he moisture cont ent of milled long -grain nonglut inous rice Zhongyou 218was 6.6%~20.1%,thermal con -ductivity changed w ithin the range of 0.0998~0.1223W/(m #e ).When t he temperat ure of Guangdong early -season milled long -grain nonglutinous rice was 6.51~35.03e ,thermal conductivit y changed w it hin t he range of 0.0826~0.1166W/(m #e ).T hermal conduct ivities of the dif ferent kinds of grains w ere different:it was high -er in milled long -grain nonglutinous rice,but lower in japonica rice;how ever,it didn't change signif icant ly among dif ferent w heat variet ies.KEYWO RDS :grain;hot -wire met hod;thermal conductivity导热系数是粮堆的基本热物理特性之一,它表明粮食传递热量的能力,是研究粮堆通风降温、控制冷却时间、粮食干燥计算及干燥过程的计算机模拟以及粮食储藏过程中吸收或放出热量等传热计算及干燥效率的重要基础数据之一[1~2],也是粮食加工过程,如制粉、压榨、混合以及烘烤中不可缺少的重要设计依据。
导热系数的测试方法
导热系数的测试方法
导热系数是一个物质传递热量的能力的度量标准。
它是指单位时间内单位面积的物质传递热量的量。
导热系数的高低对于工业生产和科学研究都有着重要的影响,因此测试导热系数的方法也非常重要。
目前,常用的测试导热系数的方法有两种:静态方法和动态方法。
静态方法是通过测量材料在静态状态下传递热量的能力来测试导热
系数,这种方法适用于低温下的材料。
而动态方法是通过测量材料在动态状态下传递热量的能力来测试导热系数,这种方法适用于高温下的材料。
在静态方法中,最常用的测试方法是平板法和横截面法。
平板法是将材料样品置于两个不同温度的热源中,测量样品内部的温度分布,从而计算出导热系数。
而横截面法则是将材料样品制成圆柱体或长方体,通过在样品两端施加温度差来测量导热系数。
而在动态方法中,最常用的测试方法是热流计法和热板法。
热流计法是通过在样品表面施加一个恒定的热流密度,然后测量样品表面的温度分布来计算导热系数。
而热板法则是将样品压在温度均匀的热板上,测量样品和热板之间的温度差,从而计算出导热系数。
总之,测试导热系数的方法多种多样,选择何种方法应视具体情况而定。
在进行测试时,需要注意保证测试环境的稳定性和准确性,以保证测试结果的可靠性。
- 1 -。
导热系数的测量实验报告
导热系数的测量实验报告导热系数是指物质在传导热量过程中的能力,是衡量物质导热性能的重要指标之一。
为了准确测量导热系数,我们进行了一系列的实验,并撰写了本次实验报告。
实验目的:本实验旨在通过测量不同材料的导热系数,了解不同材料的导热性能,并探究影响导热系数的因素。
实验装置与材料:1. 导热系数测量仪器:我们使用了热导仪作为主要测量设备。
该仪器能够通过测量物质导热过程中的温度变化,计算出物质的导热系数。
2. 实验样品:我们选择了几种常见的材料作为实验样品,包括金属、塑料、陶瓷等,以探究不同材料的导热性能。
实验步骤:1. 准备工作:首先,我们对导热仪进行校准,以确保测量结果的准确性。
2. 样品制备:将所选材料制成适当尺寸的样品,以便于安装在导热仪上。
3. 实验操作:将样品依次安装在导热仪上,并设置相应的实验参数。
在每次实验之前,确保样品和仪器表面的温度相等。
4. 数据记录:开始实验后,我们记录下不同时间点样品上的温度变化,并计算出导热系数。
实验结果与分析:通过实验,我们得到了不同材料的导热系数数据,并进行了分析。
结果显示,金属材料的导热系数较高,而塑料材料的导热系数较低。
这是因为金属中的自由电子能够快速传递热量,而塑料中的分子结构较为复杂,导热能力较差。
实验误差与改进:在实验过程中,我们注意到了一些误差因素,例如环境温度的影响、样品表面的不均匀性等。
为了减小误差,我们可以在实验过程中控制好环境温度,并对样品进行均匀加热处理。
实验应用与展望:导热系数的测量在工程领域具有广泛的应用价值。
例如,通过测量建筑材料的导热系数,可以优化建筑的保温性能,提高能源利用效率。
此外,导热系数的研究还可以为材料科学的发展提供参考,促进新材料的研发与应用。
结论:通过本次实验,我们成功测量了不同材料的导热系数,并对其进行了分析。
导热系数是衡量物质导热性能的重要指标,我们的实验结果为相关研究和应用提供了参考。
但是,仍有一些因素可能对实验结果产生影响,需要进一步研究和改进。
稻谷导热系数的测定研究
稻谷导热系数的测定研究金文;张来林;李光涛;朱庆芳;叶明;王永军【摘要】采用热线法检测粮食的导热系数,在室温条件下,稻谷的导热系数值随物料的水分增加、温度上升而增加;当籼稻中优218在6.57%~20.08%水分范围内,导热系数的变化范围为0.0998~0.1223 W/m·℃;当广东早籼在6.51~35.03℃温度范围内,导热系数的变化范围为0.0826~0.1166 W/m·℃.稻谷品种不同,导热系数值不同;籼稻的导热系数大于粳稻的导热系数.【期刊名称】《粮油食品科技》【年(卷),期】2010(018)002【总页数】3页(P1-3)【关键词】稻谷;热线法;导热系数【作者】金文;张来林;李光涛;朱庆芳;叶明;王永军【作者单位】河南工业大学,粮油食品学院,河南,郑州,450052;河南工业大学,粮油食品学院,河南,郑州,450052;国家粮食局科学研究院,北京,100037;河南工业大学,粮油食品学院,河南,郑州,450052;河南工业大学,粮油食品学院,河南,郑州,450052;郑州同创科技有限公司,河南,郑州,450001【正文语种】中文【中图分类】TS210.1在粮食储藏、干燥和加工的过程中,经常要了解物料的热特性,而导热系数是粮食热特性中最为重要的基本参数,是研究粮食通风降温、冷却干燥机理、控制冷却时间及干燥效率的重要参数[1-2],也是粮食加工工艺设计如制粉、压榨、混合以及烘烤中不可缺少的重要依据。
文章通过自制热线法测定仪检测稻谷的导热系数,为及时了解粮食在储藏期间的基本变化规律、减少储藏期间的粮食损失、提高储粮稳定性等提供科学依据[1]。
1.1 实验材料中优218:湖南常德产,水分6.6%~20.1%;广东早籼:广东产,水分12.1%;辽新1号:辽宁盘锦产,水分 12.9%;晚籼 527:湖北钟祥产,水分12.7 %;宁夏粳稻:宁夏产,水分13.5%。
1.2 实验仪器DGG-9030BD型电热恒温鼓风干燥箱:上海森信实验仪器有限公司;AB304-S型电子分析天平(精度0.1 mg)METT LER TOLREDO;恒温恒湿培养箱:德国BINDER公司,控温范围-40~180℃;粮情测控系统:郑州同创科技有限公司;自制热线法导热系数测定仪。
导热系数的测定方法
导热系数的测定方法导热系数(thermal conductivity)是指物质传导热量的能力,是描述物质热传导性能的重要参数。
测定物质的导热系数有多种方法,下面将介绍其中常用的几种方法。
1.热板法测定导热系数热板法是一种常用的测定导热系数的方法。
该方法需要将待测物质包裹在两块热板之间,首先加热其中一块热板,保持另一块热板的温度恒定,然后通过测量两块热板之间传导的热流量和温度差来计算导热系数。
该方法适用于导热系数在0.03-200W/m·K范围内的材料。
2.平板法测定导热系数平板法是另一种常用的测定导热系数的方法。
该方法将待测物质切割成平板状,在平板两侧施加不同温度,通过测量两侧温度差和传导热流量来计算导热系数。
该方法适用于导热系数在0.1-500W/m·K范围内的材料。
3.横向比热差法测定导热系数横向比热差法是一种用于测定导热系数的动态方法。
该方法将待测物质制成棒状,在其表面施加周期性的热源和热沉,通过测量棒状物体两处的温度差和周期性热流量来计算导热系数。
该方法适用于导热系数在0.2-10W/m·K范围内的材料。
4.传导-对流法测定导热系数传导-对流法是一种用于测定导热系数的方法。
该方法将待测物质加工成圆柱形,通过测量圆柱的传热速率和端部的温度差来计算导热系数。
在传热过程中考虑了传导和对流两个因素。
该方法适用于导热系数在0.03-100W/m·K范围内的材料。
5.热流计法测定导热系数热流计法是一种常用的测定导热系数的方法。
该方法使用热流计进行测量,将待测物质放置在热流计中,通过测量热流计两侧温度的变化和流过的热量来计算导热系数。
该方法适用于导热系数在0.1-500W/m·K范围内的材料。
除上述方法外,还有一些其他测定导热系数的方法,例如横向比热法、横向热流测量法、测量材料的导电系数然后通过Wiedemann-Franz定律计算导热系数等。
这些方法各有优缺点,选择合适的方法需要考虑待测物质的性质、测试条件和测量精度等因素。
利用导热仪测量导热系数的步骤与要点
利用导热仪测量导热系数的步骤与要点导热系数是材料导热性能的重要指标,对于研究材料的导热性能以及应用领域的选择具有重要意义。
而导热仪作为一种专门用于测量材料导热性能的仪器,能够准确、快速地获取导热系数的数值。
下面将介绍利用导热仪测量导热系数的步骤与要点。
第一步:准备工作在进行导热系数的测量之前,首先需要准备好实验所需的材料和设备。
通常情况下,需要准备样品、导热仪、温度计、电源等设备。
样品可以是固体、液体或气体,根据实际需要选择合适的样品。
导热仪是测量导热系数的核心设备,可以根据实验要求选择不同类型的导热仪。
第二步:样品制备样品的制备对于导热系数的测量至关重要。
对于固体样品,需要将其切割成一定尺寸的块状,并保证样品表面的平整度。
对于液体样品,需要将其放入合适的容器中,并保持样品的稳定性。
对于气体样品,需要将其置于合适的容器中,并保持样品的稳定性。
第三步:测量操作在进行导热系数的测量之前,需要进行一系列的测量操作。
首先,将样品放置在导热仪的测试腔室中,并保证样品与导热仪接触良好。
然后,根据实验要求设置导热仪的温度范围和测量时间。
接下来,打开导热仪的电源,并等待一定时间,使系统达到稳定状态。
在测量过程中,需要记录导热仪和温度计的读数,并及时进行数据记录。
第四步:数据处理在完成测量之后,需要对所得到的数据进行处理。
首先,根据导热仪和温度计的读数,计算出样品的温度差。
然后,根据导热仪的特性曲线,计算出样品的导热系数。
最后,将所得到的数据进行整理和分析,得出最终的导热系数数值。
在进行导热系数的测量过程中,需要注意以下几个要点:1. 样品的制备要精确、细致,保证样品的质量和尺寸的一致性,以减小测量误差。
2. 在进行测量之前,要确保导热仪和温度计的准确性和稳定性,避免因仪器误差而导致测量结果的不准确。
3. 在测量过程中,要保持实验环境的稳定性,避免外界因素对测量结果的影响。
同时,要注意避免样品与外界的热交换,以保证测量结果的准确性。
用热线法测定粮食的导热系数
U n e o m e p r t r n e tm o s u e c n e t7 9 ~ 2 . ,t he ma o d c i iy c a g d w ih n t h d r r o t m e a u e a d wh a it r o t n . O 4 he t r lc n u tv t h n e t i h
0 0 2 6 0 1 6 6w / m ・℃ ).Th r l o d c ii e f h i e e t id f r i s r i e e t i wa ih . 8 ~ . 1 ( e ma e n u t t s edf r n n so an edf r n : t sh g — v i o t f k g we f e l d ln — r i o g u io sr e u o ri a o ia r e o v r tdd ' c a g i nf a t mo g ri mi e g g an n n l t u i ,b tlwe n j p n c i ;h we e ,i int h n e sg i c n l a n n l o n c c i y
技 有 限公 司 , 南 郑 州 Nhomakorabea 4 00 ) 5 0 1
40 5 ; .国家 粮食 局科 学 研 究 院 , 京 10 3 ; .郑 州 同创 科 50 2 2 北 007 3
导热系数测试标准
导热系数测试标准导热系数是描述材料导热性能的重要参数,它直接影响着材料在热传导过程中的表现。
因此,对导热系数进行准确的测试和评估是非常重要的。
本文将介绍导热系数测试的标准方法,以便为相关领域的研究和应用提供参考。
首先,导热系数测试的标准应当包括测试样品的准备和测试的具体步骤。
在进行导热系数测试之前,需要对测试样品进行充分的准备工作,包括样品的制备、尺寸的确定和表面的处理等。
这些准备工作对于测试结果的准确性和可比性至关重要。
在测试过程中,应当严格按照标准方法进行操作,包括测试设备的选择、测试条件的确定和数据的采集等。
只有在严格遵循标准方法的情况下,才能得到准确可靠的导热系数测试结果。
其次,导热系数测试的标准应当包括测试结果的评定和报告的编制。
在得到测试数据之后,需要对数据进行分析和评定,以确定导热系数的数值。
在评定过程中,需要考虑测试的不确定度和可重复性,以确保测试结果的可靠性和准确性。
同时,还需要编制测试报告,对测试方法、测试结果和评定过程进行详细的描述,以便他人能够理解和复现测试过程。
最后,导热系数测试的标准还应当包括测试设备的校准和质量控制的要求。
测试设备的准确性和稳定性对于测试结果的准确性至关重要,因此需要对测试设备进行定期的校准和维护。
同时,还需要建立质量控制体系,对测试过程进行严格的监控和管理,以确保测试结果的可靠性和可比性。
总之,导热系数测试的标准是保证测试结果准确可靠的重要保障。
只有严格遵循标准方法,进行全面的准备工作,对测试结果进行科学的评定和报告编制,以及进行测试设备的校准和质量控制,才能得到符合实际应用需求的导热系数测试结果。
希望本文所介绍的内容能够对相关领域的研究和应用提供帮助,促进相关领域的发展和进步。
导热系数的测量实验报告
导热系数的测量实验报告一、实验目的:1.了解导热系数的概念和定义。
2.掌握导热系数的测量方法。
3.熟悉导热系数的影响因素。
二、实验仪器及材料:1.导热系数测量仪:包括加热装置、温度计、样品支架等。
2.导热系数标准样品:如铜、铝等。
3.测温仪:用于测量样品温度。
三、实验原理及方法:导热系数(thermal conductivity)是指单位时间、单位面积、温度差为1摄氏度时,单位厚度物质所导热量。
常用单位为W/(m·K)。
1.实验原理:根据傅立叶热传导定律,导热系数的计算公式为:λ=Q*(d/(A*ΔT))其中,λ为导热系数,Q为单位时间单位厚度物质所导热量,d为物质厚度,A为传热面积,ΔT为温度差。
2.实验方法:(1)测量导热系数仪的加热功率和样品厚度。
(2)连接加热装置和温度计,将样品放在样品支架上。
(3)将样品置于恒定温度环境下,记录样品初始温度。
(4)通过调节加热功率,使样品温度升高一定值,记录此时的时间。
(5)根据测温仪结果计算出样品的导热系数。
四、实验步骤:1.根据实验原理设置导热系数仪的参数。
2.将所选样品(如铝)放在样品支架上,并记录样品的厚度。
3.连接加热装置和温度计,校准温度计。
4.将样品置于恒定温度环境中,记录样品的初始温度。
5.通过调节加热功率,使样品温度升高一定值(如10℃),记录此时的时间。
6.根据测温仪结果,计算出样品的导热系数。
7.重复2-6步骤,三次测量后取平均值。
五、实验数据及结果:样品:铝厚度:2.5cm初始温度:25℃升温时间:300s根据计算公式,可得到样品的导热系数为:λ=Q*(d/(A*ΔT))=Q*(0.025/(1*10))取三次实验的结果求平均值,最终得到样品铝的导热系数为0.15W/(m·K)。
六、误差分析:1.温度测量误差:由于温度计精度有限,测量结果可能存在误差。
2.加热功率测量误差:加热装置的功率测量也可能存在误差,会影响导热系数测量的准确性。
导热系数的测定方法
实验时,在直径为 d1 和 d2 的两个同心圆球的圆壳之间均匀地填 充被测材料(可为粉状、粒状或纤维状),在内球中则装有球形电 炉加热器。当加热时间足够长时,球壁导热仪将达到热稳定状态, 内外壁面温度分别恒为 t1 和 t2 。根据这种状态,可以推导出导热系 数λ的计算公式。
根据傅立叶定理,经过物体的热流量有如下的关系: (44-1)
式中: Q ── 单位时间内通过球面的热流量,W ; λ ── 绝热材料的导热系数,W/m·℃ ; dt/dr — 温度梯度,℃/m ; A ── 球面面积,A = 4πr2,m2 。
对(44 -1)式进行分离变量,并根据上述条件取定 积分得 (44 - 2)
其中:r1、r2分别为内球外半径和外球内半径。积分得:
5.测定并绘制绝热材料的导热系数和温度之间的关系
6.关闭电源,结束实验。
Q( d 2 d1 ) 2 ( t1 t 2 ) d1 d 2
(44-3)
其中:Q为球形电炉提供的热量。只要测出该热量,即可计算出所测隔热材料 的导热系数。 事实上,由于给出的λ是隔热材料在平均温度 tm =(t1+t2)/2时的导热系数。因 此,在实验中只要保持温度场稳定,测出球径d1和d2 ,热量Q以及内外球面温度 即可计算出平均温度tm下隔热材料的导热系数。改变 t1 和 t2 ,则可得到导热系数 与温度关系的曲线。
1.将被测绝热材料放置在烘箱中干燥,然后均匀地装入球壳的夹 层之中。 2.按图44-1安装仪器仪表并连接导线,注意确保球体严格同心。 检查连线无误后通电,使测试仪温度达到稳定状态(约3~4小时)。 3.用温度计测出热电偶冷端的温度t0。 4.每间隔5~10分钟测定一组温度数据(内上、内下、外上、外 下)。读数应保证各相应点的温度不随时间变化(实验中以电位差 计显示变化小于0.02 mv为准),温度达到稳定状态时再记录。共测 试3组,取其平均值。
探针法测量低温下食品导热系数研究
式中: 一线热源单位长度的功率( / ) p wm ;
I c一分别为线热源的密度(gI ) D p , k,3和定 n
压 比热容( (g ℃) ; J k・ ) / ka ,一分 别为被测 介质 的导热 系数 ( W/
( K) m・ )和热 扩散 系数 (}s; I /) 玎
食品材料低温冻结 时导热系数 的测量研究还较少 。 K rn k zB.1 张海峰 等人分别用探针法对低温 au a a _ ]
上海 2 09 ) 0 03
( 上海理工大学制冷与低温工程研 究所
在分析 了探针法测量原理 的基础上 , 用探 针法对低温 下食 品材料 的导 热系数进 行 了测 量研究 。实 验表 明 工程热物理 ; 导热系数 后 , 可以方便 准确地测量不同水 分的土豆在 2% 一一 0 5 5 %温度范 围内的导热系数。 关键词
2 测 量原理
下:
tt , 一分别 为测量结 束的时间和测量开 o
始 的时 间。
对() 1式进行求解 , 得到温度 与时间的关系如
A一 [() T△ = 寺]
达式 如 下 :
,
( 2 )
再对() 2式进行进一步变换得 出导热系数的表
Q I(/ ) [ t0] n t
c lrtd i wae n n gy rl o I_ n r rb fr a uig.T e e p r na rs l s o h ttema ai ae t ra d i lc o rm nm g e r oe me s r b n e f o e n h x ei me tl e ut h ws ta h r l
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第 2O 第月 2 6年 8 4期 7卷 O
导热系数测量及方法
导热系数测量及方法导热系数是一个物质传导热量的特性参数,它反映了物质的热传导能力,是研究导热性能的重要指标。
测量导热系数的方法有很多种,以下将介绍几种常用的方法:1.平板热流法(也称平板法):平板热流法是一种常用的测量导热系数的方法。
它基于热传导定律,利用一个恒定的热流通过被测物质的平板,测量平板上下表面的温度差,根据传热方程计算导热系数。
该方法适用于导热系数较小的材料。
2.水热平衡法:水热平衡法是一种测量导热系数的间接方法。
它利用被测物质与水接触后,通过测量水的温度变化以及水的热容和物质的密度等参数,推导出物质的导热系数。
该方法适用于导热系数较小且液体样品和粉末样品的测量。
3.热板法:热板法是一种高精度的测量导热系数的方法。
它利用两个平行板,一个加热,一个冷却,并通过测量平板上的温度分布来计算导热系数。
该方法适用于导热系数较小的材料,如绝热材料。
4.横向传热法:横向传热法也称为横截面法或雷诺热传导法。
它通过测量一个材料的截面上的温度分布,利用热传导定律来计算导热系数。
该方法适用于导热系数较大的材料。
5.数值模拟方法:数值模拟方法是一种计算机辅助的测量导热系数的方法。
它通过建立物质的传热模型,并利用计算流体力学(CFD)或有限元法等数值方法,模拟和计算物质的导热过程,从而获得导热系数。
该方法适用于复杂样品或无法直接测量的情况。
6.激光闪烁法:激光闪烁法利用激光束在被测物体表面产生温度脉冲,通过测量激光束经过物体后的时间衰减和频率偏移等参数来计算导热系数。
该方法适用于导热系数较小的材料。
总之,测量导热系数的方法多种多样,选择合适的方法取决于被测物质的性质、样品形状和导热系数的大小等因素。
随着技术的进步,新的测量方法不断涌现,为研究导热性能提供了更多的选择。
热线法测量食品热导率的实验研究 2001
(8)
2 和图 3 分别为热线法导热系数测量仪测得的某种食 品材料热导率的温度-时间图和温度-时间对数图 食
由此可见 当探针插进食品材料后 经一段过渡 期后 温度 T 和时间 ln 的对数出现线性关系 据此直线的斜率就可求出食品材料的热导率 3 实验设备与方法 实验设备采用的是上海理工大学低温与食品冷冻 研究所研制的热线法导热系数测量仪 其测试系统结 构如图 1 所示 其中加热丝材料采用康铜 绕制成的 加热丝长度为45mm 稳压电源可调 即加热功率可调 根
西瓜 0.6084 0.6060 0.39
2001,Vol.22,No.1
29
实测值 0.5177 0.5508 0.5762 0.6084 0.6178
*含水量指食品中水的质量分数
数据来自文献[3]
品材料的热导率的求法为在温度 - 时间对数图中取其 线性最佳的线段进行拟合 求拟合后直线的斜率 根 据 8 式就可相应求出所测的食品材料的热导率 4 食品材料热导率的估算方法 由于食品材料一般都是多组分系统 所以根据食 品材料的组分及各组分的热物理性质 来估算食品材 料的热物理性质 在工程上有着重要的应用 但这些 估算方法并不是对所有的食品都适用 对于具体的某 种食品也可能还会有较大偏差 这是因为食品材料的 热物理性质不仅与其组分 主要是含水量 温度有 关 而且还与食品的结构 水和组分的结合情况等有 关[1] 在食品处理应用过程中 还常需要根据食品材料 中水的质量分数来对食品材料的热导率进行估算 目 前常用的几种估算方法有[1] =0.26+0.34 Backstrom 1965年 9 =0.056+0.567 Bowman 1970 年 10 =0.26+0.33 11 =0.148+0.493 12 上述公式只将热导率表达成与含水量的关系 实 际还应和食品中的其它组分 如蛋白质 脂肪 碳水 化合物等 有关 而这些组分的 值又会和它们的化 学 物理状态有关 因此一些不同的计算式之间的偏 差是很大的 上述关系并不适用于多孔的疏松的食品 因为多孔性食品的热导率和空隙度有很大关系 有时 影响比含水量的影响还大 我们将上述食品材料的热导率实测值与用上面 9 12 式的计算值一起列于表 1 进行比较 5 实验结果讨论 5.1 食品材料热导率的实测值与计算值的关系
导热系数测定方法
对于固体的导热系数测量,其测量方法很多,如稳态法中的平板法、热流计法以及非稳态法中的瞬态热线法(THW)、瞬态平面热源法(TPS)、探针法(THP)、激光法、3ω法等。
随着电子和计算机的发展,采集速度的快速提高和数据处理方式的优化,瞬态法因为测量快速、样品用量少等优点,而得到学术界和工程领域的广泛应用和快速发展。
对于导热系数测量方法的评价,目前我国以及国际上都还没有建立量值传递体系。
在科学研究以及相关的工业行业标准(如ISO8302,ASTM C177, ASTM C518, ASTM D2717)中,都是以标准物质(CRM)作为评价导热系数方法和特定仪器设备的依据。
在众多的测量方法中,热线法被认为是获得标准物质的标准数据(Standard Reference Data)的最好方法,也是国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)和美国国家标准技术局(NIST)推荐的导热系数一级测量方法。
除瞬态法均具有的测量快、样品需求量低等优点外,相比于其他的瞬态法,热线法的主要优点包括:1) 具有完整的数学模型、工作方程和和一系列可以反映实际与理想模型的偏差的修正公式;2) 瞬态热线法是一种绝对测量法,其直接测量参数都可以以较高的准确度获得;夏溪科技配备的基于瞬态热线法通用型导热系数仪系统,可实现-30~200度范围内各种块状、片状、薄膜、胶体、膏体、粉末、熔融体等材料的导热系数高精度测量和研究,不仅可以获得被测样品的高精度的导热系数数据,还可以获得导热系数-温度曲线。
测试条件测试准确度:±2 %~3 %测量范围:0.005~100.0 W/(m•K)温度范围:-30 ℃~200 ℃测量方法及标准测量方法:瞬态热线法、探针法参考标准:ASTM C1113,GB/T 10297,ASTM D5930测试种类可测量的固体种类包括但不限于:天然材料:土壤、岩石、岩沙、木材、生物质等;无机材料:金属及合金材料、耐火材料、陶瓷、玻璃、水泥、碳化硅板等;高分子材料:塑料、橡胶、纤维、织物、胶黏剂、树脂等;复合材料:金属基复合材料、非金属基复合材料、聚合物基复合材料等;功能材料:建筑材料、保温隔热材料、导热材料等;纳米材料:如纳米管、纳米颗粒等;其它材料:LED、气凝胶、食品等。
导热系数的测定方法
导热系数的测定方法
导热系数是描述物质传热性能的物理量,常用的测定方法有以下几种:
1. 平板法:将待测物质制成平板样品,在样品两侧施加一个恒定的温度差,通过测量样品两侧的温度分布来计算导热系数。
2. 热线法:通过将一根加热丝放入待测物质中,使其在一定时间内以恒定功率加热,同时测量加热丝的温度和待测物质的温度分布,从而计算导热系数。
3. 横向热流法:将待测物质制成长方体样品,样品两侧施加不同温度的热源,通过测量样品两侧的热流量和温度差来计算导热系数。
4. 热平衡法:将待测物质制成试样,放置在稳定的温度环境中,测量试样的表面温度,根据表面温度的变化率和试样的尺寸参数来计算导热系数。
5. 热梯度法:简单地说就是测量物质中的温度差别,通过测量物质内部的温度梯度和加热面的功率,来计算导热系数。
这些方法根据不同的实验条件和样品特点选择适合的测定方法,以获得准确的导热系数数值。
同时,也可以利用计算机模拟和数值方法来推算导热系数。
导热系数测量实验报告
导热系数测量实验报告一、实验目的导热系数是表征材料导热性能的重要参数,准确测量材料的导热系数对于研究材料的热传递特性、优化热设计以及保证热设备的正常运行具有重要意义。
本实验的目的是通过实验方法测量不同材料的导热系数,并掌握导热系数测量的基本原理和实验技能。
二、实验原理导热系数的测量方法有多种,本次实验采用稳态法测量。
稳态法是指在传热过程达到稳定状态时,通过测量传热速率和温度梯度来计算导热系数。
在实验中,将待测材料制成一定形状和尺寸的样品,放置在两个平行的热板之间。
其中一个热板作为热源,保持恒定的温度$T_1$;另一个热板作为冷源,保持恒定的温度$T_2$($T_1 > T_2$)。
当传热达到稳定状态时,通过样品的热流量$Q$ 等于样品在温度梯度$\frac{dT}{dx}$方向上的导热量。
根据傅里叶定律,热流量$Q$ 与温度梯度$\frac{dT}{dx}$和传热面积$A$ 成正比,与导热系数$\lambda$ 成反比,即:$Q =\lambda A\frac{dT}{dx}$在实验中,通过测量热板的温度$T_1$ 和$T_2$,以及样品的厚度$d$ 和传热面积$A$,可以计算出温度梯度$\frac{dT}{dx} =\frac{T_1 T_2}{d}$。
同时,通过测量加热功率$P$,可以得到热流量$Q = P$。
将这些测量值代入上述公式,即可计算出材料的导热系数$\lambda$。
三、实验设备1、导热系数测量仪:包括加热装置、冷却装置、温度传感器、测量电路等。
2、待测样品:本实验选用了几种常见的材料,如铜、铝、橡胶等。
3、游标卡尺:用于测量样品的尺寸。
四、实验步骤1、准备样品用游标卡尺测量样品的厚度、长度和宽度,记录测量值。
确保样品表面平整、无缺陷,以保证良好的热接触。
2、安装样品将样品放置在导热系数测量仪的两个热板之间,确保样品与热板紧密接触。
调整热板的位置,使样品处于均匀的温度场中。
3、设定实验参数设置加热板的温度$T_1$ 和冷却板的温度$T_2$,通常$T_1 T_2$ 的差值在一定范围内。
生鲜食品导热系数影响因素的试验与分析
摘 要 : 用 同步 测 量 法测 定 了 不 同 品种 果 蔬 的 导 热 系数 与 其 可 溶 性 固形 物 含 量 、 采 自由 水 含 量 、 水 量 、 度 、 度 含 密 硬
ZHANG i Z M n‘ HANG J S h. i g , HANG B i i g , HA e. e i , UN Z iqa Z e n a. a Z NG L i i‘ 1e iest S a g a 0 0 0, hn ;2 He a tooo ia mii rt n 1 S a g a s eisUnv ri h n h i 0 9 C ia . n n Mee rlgc l F y, 2 Ad ns ai , t o Z e gh u4 0 0 C ia . n n Agiutrl ies y Z e gh u4 0 0 C ia h n z o 5 0 3, hn ;3 He a r l a v ri , h n z o 5 0 2, hn ) c u Un t
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导热系数测试案例
食品导热系数的测量
为防止食品变质,食品的冷藏、保鲜一直以来都是规模化食品产业的重要研究方向,无论是生产加工,还是运输、贮藏,食品从源头到用户手中的任何流通环节所涉及到的设备的设计计算,都需要考虑到食品的热传导。
食品的热传导过程,是非常复杂的传热、传质过程,其模拟计算都离不开热物性数据,导热系数更是其中一个必不可少的物理量。
此外,随着微波技术的发展,对于冷藏食品的解冻、回温、复热和干燥等传热计算方面的需求也日益增多,被加热食品的比热、导热系数、介电常数和介电损失等,也是微波二次加热理论研究的基础数据。
微波加热效果包括食品微波加热后的温度分布、质构变化等,直接影响食品的品质。
食品的热物性,如比热、导热系数,影响食品中的热扩散速度,进而影响加热效果,因此,研究食品的热物性是研究微波加热效果的关键之一。
食品材料的导热系数不仅与其组分、密度有关,还与其温度、均匀性等因素有关。
目前用于食品材料导热系数的测定方法主要有稳态法和非稳态法。
平板法、同心球法等稳态方法因需要很长的平衡时间,在此期间,食品材料会产生水分变化而引起导热系数改变,使结果误差很大,不适用于水分含量较大的食品。
常用的食品导热系数测试方法包括热线法、探针法。
用TC3000测量了室温下牛骨头的导热系数,并与文献数据进行比较,证明了数据的可靠性。
表1. 牛骨头的导热系数测试结果
*:参考数据:肉、肉松及骨头的热物性数据计算,荣玉珊, 郭金岑, 王莅, 胡萍,食品科学,1997 Vol. 18 (7): 3-6
更多关于瞬态热线法和仪器设备的介绍,详见固体导热系数仪。