第2章 热线法测量原理
液体导热系数的瞬态双热线测量
绝对热流法测试中：A)(L 12•|T T Q k Δ=(1.2)比较热流法测试中：SrefT T T k k ΔΔ+Δ=221(1.3)2)保护热流法导热仪：对于较大的、需要较高量程测试仪器的样品，可以使用保护热流法导热仪。
其测量原理几乎与普通的热流法导热仪相同。
不同之处是测量单元被保护加热器所包围，因此测量温度范围和导热系数范围更宽。
耐驰生产的TCA-446保护热流法导热分析仪样品的厚度为0.1mm 到20mm ，直径为50mm ，导热系数测试范围为0.1～10W/(m.K)，测试精度为±4%，测试温度范围为-150℃至300℃。
图1.3保护热流法导热仪原理图Fig.1.3Schematic diagram of the guard heat-flow conductivity instrument1.2.2非稳态法瞬态法是一种不依赖于标准试件的直接测试方法，所测变量主要为温度随时间的变化关系。
现在采用的闪光热扩散法、周期热流法、热线法测量导热系数都属于非稳态法。
经典热线法的基本原理是Schieirmacher [5]于1888年提出的，1949年首先被Vander 和Van Drunen [6]用于液体导热系数的实验室测量。
现已经被广泛用于各类各向同性材料导热系数的工程测量。
近年，先后有德国、日本等国家制定了有关热线法测定导热系数的国家标准；在德国工业标准DIN51046第一部分（陶瓷材料和原料检验热线法测定温度1600℃以下，导热系数不大于2W/（m.k ）的材料的导热系数）的基础上，经过修改后，PRE 组织将其接受为参考标准，随后作为正式标准颁布执行，并向ISO.TC33组织推荐作为ISO 标准，最重形成了ISO8894国际标准。
在我国，在1988年，建材部制定了用热线法测量物质热导率的国家标准：GB-10297-88“非金属材料热导率的测试方法——热线法。
”热线法是逐渐发展与完善的，对于工程中经常使用的各向异性材料，经典热线法只能测出式样的两个主方向上的导热系数的几何平均值，面对各个方向上的导热系数的测量无能为力，针对这个问题，J.de.Boer[7]等人于1980年提出平行法，它是将测温热电偶丝平行布置在距热线15mm左右的地方。
热线风速仪测量速度的原理
热线风速仪测量速度的原理
1.施加恒定电流：将恒定电流通过热线风速仪的细丝。
2.测量初始温度：在恒定电流通过细丝之前，测量细丝的初始温度。
3.测量改变的电阻：恒定电流通过细丝后，细丝会因为周围气流的冷
却效应而改变温度。
这导致热电阻的电阻值发生变化。
4.计算电流和电阻的关系：通过测量电流和电阻的变化，可以根据热
导热定律计算出细丝的冷却速率。
5.计算气流速度：通过测量细丝的冷却速率，可以计算出周围气流的
速度。
当细丝周围的空气流速增大时，细丝的热量散失速率也会增加。
这会
导致细丝的温度下降，进而改变热电阻的电阻值。
通过测量电阻值的变化，可以计算出细丝的冷却速率，从而确定周围气流的速度。
为了提高测量的准确性，热线风速仪通常采用细丝冷却速率和气流速
度之间的标定系数。
这需要在实验室条件下进行多次校准，以确保测量的
准确性和可靠性。
总之，热线风速仪利用热导热定律的原理测量空气流速。
通过测量细
丝的冷却速率，可以计算出空气流速。
这种测量方法简单而精确，常用于
气象、空调、风洞等领域中对气流速度的测量。
热线法测量导热系数
热线法测量导热系数1.导热系数测定原理热物性是物质在受热过程中表现出来的属性一般都用宏观的方法研究与测热物性测定的一个共同特点是人为地安排一个热过程，然后对热过程进行测所直接测量的物理量有温度、时间、长度、质量、电流、电压等，再根据一关系式计算出热物性，因而热物性测定属于间接测定。
导热系数是物质重要物性参数，其测定方法的研究是通过建立适当的物理模型，根据热量传递理行数学分析，导出直接测量的物理量与导热系数之间的关系，并借助于误差，指导改进试验方案的设计和提高导热系数测定值的精度[1]。
对所有材料而言，凡是能为下式（傅立叶导热方程式）的特解提供所需边界条件的任何仪器，都可测定导热系数。
式中，ρ为密度，c 为比热容，z y x λλλ、、分别对应x 、y 、z 方向上的导热系数。
对于各向同性的介质，方程简化为由推测的温度分布随时间的变化函数关系计算出热扩散率，然后再根据热容确定导热系数λ。
对于各种导热系数的测定方法，概括起来就是确定一个导热过程的物理模型，并导出描述这一过程规律的微分方程，求在一定单值条件下微分方程的解，在实验中要满足这些条件，最后将测量结果带入微分方程的解中，进而求得微分方程中的物性参数λ的值。
2 导热系数测定方法在实际工程中，各种固体材料的导热系数相差很大，其变化范围从与已知气体一样低的数值到比气体的导热系数高几个数量级。
对于高电导率余属，可以观测到其导热系数是相当之高。
因而在实际导热系数λ的测试研究中，必须应用各种极为不同的方法来测量各种不同固体材料的导热系数。
由于物理模型、实验方案及实验装置的不同，有许多导热系数的测定方法，如果按照热流状态分，可分为稳态法和非稳态两大类，也有两者结合的综合法，详述如下。
稳态法是在待测试样上温度分布达到稳定后进行实验测量，其分析的出发点是稳态导热微分方程。
这种方法的特点是实验公式简单，实验时间长，需要测量热流量和若干点的温度。
在稳态法中将直接测量热流量的方法称为绝对法，通过测量参比试样的温度梯度，间接测定热流量的方法称为比较法。
热线风速仪测量原理简介
热线风速仪测量原理简介朋友！今天咱们来聊一聊一个挺神奇的玩意儿——热线风速仪。
你可别小看它，这小家伙在测量风速这方面可是有着独特的本事呢！那啥是热线风速仪呢？简单来说呀，它就像是一个风速界的“小侦探”，专门负责打探风的速度。
它的原理呢，还挺有趣的。
想象一下，风就像是一群调皮的小精灵，在空气中跑来跑去。
而热线风速仪呢，就是要抓住这些小精灵的“行踪”，搞清楚它们到底跑得有多快。
热线风速仪里面有个很关键的东西，叫热线。
这根热线啊，就像是一个超级敏感的“小触角”。
当有风吹过来的时候，风会把热线周围的热量给带走。
这就好比你在冬天，手伸到外面，风一吹，手上的热量就被吹跑了，会觉得很冷，热线也有类似的感受哦。
风越大呢，它带走热线热量的速度就越快。
这时候，热线的温度就会下降得比较厉害。
而热线风速仪呢，就像是一个聪明的“小管家”，它能敏锐地察觉到热线温度的变化。
它通过一个小小的电路系统，来测量热线温度的改变。
比如说，当风比较小的时候，热线的温度下降得就比较慢，电路系统检测到的温度变化就不大。
就好像是微风轻轻拂过，只是轻轻地带走了一点点热量，热线还不至于“着凉”。
可是当大风呼呼刮起来的时候，那可就不一样啦！热线周围的热量被风迅速地带走，温度一下子就降下来了，电路系统马上就能察觉到这个明显的变化。
然后呢，这个聪明的“小管家”会根据热线温度的变化，通过一些复杂但又很神奇的计算方法，把它转换成风速的数值。
就像是一个神奇的“翻译官”，把热线感受到的温度变化“翻译”成我们能看懂的风速大小。
你知道吗？热线风速仪的这个测量过程，就像是一场风与热线之间的“较量”。
风想偷偷溜走，不留下一点痕迹，可热线却紧紧地“盯着”它，不放过任何一个细节。
而热线风速仪的整个系统，就像是一个默契十足的团队，每个部分都在各司其职，共同完成测量风速的任务。
而且啊，热线风速仪还有很多优点呢。
它的反应速度特别快，就像是一个身手敏捷的运动员，风稍微有点变化，它就能立刻察觉到。
第2章 热线法测量原理
第2章 热线法测量原理2.1 热线法测量原理热线法基于常物性、均质、具有相同初始温度的无限大介质，在受到恒定线热源作用时，根据非稳态导热过程测量材料热导率和热扩散率的热物性测量方法。
现热线法已经被广泛应用于各种低热导率、颗粒状材料和多孔材料的热物性测量，成为我国测量非金属材料标准之一（GB/T 10297-1998)。
2.1.1 热线法基本假设热线法理想模型的基本假设[25,26]：（1）热线无限长；（2）热线自身的热容量为零；（3）热线的半径无限小具有零截面积；（4）被测试样的热物性与时间、温度和温度梯度无关为常数；（5）被测试样无限大，均匀连续，各向同性；（6）热线与被测试样完全接触，热传递只有热传导。
2.1.1 热线法数学模型瞬态热线法测量原理是基于无限大非稳态导热模型，假设模型已经满足上面的基本假设，被测试样均匀初始温度为T 0，热导率为λ，热扩散率为a ,密度为ρ，比热容为c 。
加热热线放在被测试样的几何中心并与z 轴重合，其长度为l ，恒定线功率为q l (W·m -1)。
在时间t=0s 时，打开开关加热热线开始通电升温，忽略热量想热线轴向的传播，并令0T T θ-=，则可以建立一维瞬态导热微分方程：∞<<>∂θ∂+∂θ∂=∂θ∂r 0,0t )rr r (a t 22 （2-1）边界条件和初始条件： ∞==θ==∂θ∂πλ-===θr ,0)t ,r (r r ,const r r 2q 0t ,0)t ,r (00l （2-2）式中r 为柱坐标中的坐标值，r 0为加热热线的径向坐标值。
对时间t 进行拉普拉斯变换进行求解，解的温升为：)at4r (E 4q )t ,r (21l πλ=θ （2-3） 式中)x (E 1为积分指数函数：∑⎰∞=---γ-==1k kk 0x y 1k !k x )1()x ln(dy y e )x (E （2-4） 式中γ=0.5772157…，是欧拉常数。
热线法测导热系数原理
热线法测导热系数原理导热系数是描述材料导热性能的重要参数，它反映了材料在单位时间内传导热量的能力。
为了准确测定材料的导热系数，科学家们提出了多种方法，其中热线法是一种常用且有效的测量方法。
热线法是通过在材料中引入一个加热元件和一个测温元件，利用热传导原理来测量材料的导热系数。
具体而言，热线法通过在材料中夹入一个细长的电热丝或热电偶作为加热元件，然后再夹入一个测量温度的热电偶作为测温元件。
当电热丝通电时，会在材料中产生一条热线，热量会沿着热线方向传导，并逐渐散布到周围的材料中。
在热线法测量中，首先需要根据热传导原理建立热传导方程。
根据传热学基本原理，热量在导热体中的传导可以用傅立叶热传导方程来描述。
傅立叶热传导方程是一个二阶偏微分方程，其中包含了导热系数、温度分布和热源分布等物理量。
通过求解这个方程，可以得到具体的温度分布情况。
为了简化热传导方程的求解过程，热线法通常采用一维传热假设。
在一维传热假设下，假设材料的导热性能沿热线方向是均匀的，即导热系数在整个材料中是恒定的。
这样，热传导方程可以简化为一维热传导方程，进一步简化了求解的过程。
根据热线法的原理，当电热丝通电后，测温热电偶可以测量到热线附近的温度变化。
通过测量不同位置的温度，可以得到不同位置处的温度梯度。
根据热传导方程，温度梯度与导热系数之间存在一定的关系。
通过测量温度梯度和施加的电热丝功率，可以计算出材料的导热系数。
热线法测量导热系数的过程中，需要注意一些实验条件的控制。
首先，加热元件和测温元件的位置应该合理选择，以确保能够准确测量到材料表面处的温度梯度。
其次，加热功率的选择也需要合适，过高的功率可能导致材料的温度过高，影响测量结果的准确性。
此外，环境温度的变化也可能对测量结果产生一定的影响，需要在实验过程中进行控制。
总结起来，热线法测量导热系数的原理是利用热传导原理，在材料中引入加热元件和测温元件，通过测量温度梯度和施加的功率来计算导热系数。
热线风速仪测量原理简介
热线风速仪测量原理简介李敏毅甘妙昌马思龙广东省计量科学研究所广州５１０４０５摘要本文简单地阐述了热线风速仪的工作原理。
并介绍了其自校准和修正的一些方法。
关键词热线风速仪流速测量０引言为了进一步对换热器换热效果进行更深层次的研究，人们对换热器换热表面的气体或液体的流场越来越重视．因为流场对换热器总的换热系数有极其重要的影响，现在场协同原理也已经应用到对流换热的研究中。
并逐渐成为一个新的研究方向，而在进行对流换热场协同研究的同时，更需要对流体在换热表面附近的流场分布，只有在准确的测量流体流场的基础之上。
才可能通过实验来准确的验证流场与对流换热之间的关系．到目前为止，人们根据光学、力学以及热力学等领域的研究成果开发了很多测量流体流场的测量仪器，比如有早期的比托管和风速计。
后来的热线热膜风速仪ｍｗｒＡ），以及近期出现的激光流速计（ＬＤＶ）等等．比托管的结构简单，使用方便，坚实可靠，价格低廉，但是其测速的范围比较窄，一般用来测量旺盛湍流的平均流速。
所以测量的速度一般比较高．而且其仅能测量二维流场，不能敏感反向流动，不能测量湍流流动的流场分布．热线风速仪能够实现连续测量，信噪比好，而且能够分离和测量三维流场，测量的范圈比较大．而且能够非常准确地测量微风速。
其灵敏度非常高．鉴于热线风速仪的这些优点，现在被广泛地应用与各种埙域．比如测量模拟风洞的速度场，换热管肋片周围的速度场。
内燃机的流动特性等．１热线风速仪的基本工作原理１．１基本原理热线测速技术是一种非常重要的测量流体速度与方向的技术，已经有近一百年的历史，它为流体速度的测量作出了巨大的贡献．并且在２０世纪∞年代以后几乎垄断了溜流脉动测速领域．按照热线热平衡原理可以将热线分为恒流风速计和恒温风速计．由于恒温风速计热滞后效应报小，频率响应很宽，反应快速，而恒流风速计则不具备上述特点，因此，恒温风速计的出现成为热线技术进一步发展的重要标志．热线风速仪嚣测量速度的基本熏理是热平衡原理。
hot wire法
hot wire法
【实用版】
目录
1.热线法的定义和原理
2.热线法的应用领域
3.热线法的优缺点
4.热线法的发展前景
正文
热线法，又称热电偶法，是一种基于热电效应的测温原理。
热电效应是指在温度变化时，某些金属或半导体材料中的电导率发生变化，从而产生热电势差。
热线法就是利用这种热电势差来测量物体的温度。
热线法的原理非常简单，它主要由两种不同材料的导线组成，一种导线在高温端，另一种导线在低温端。
当高温端的导线温度升高时，它的电导率也会随之增加，从而产生热电势差。
这个热电势差可以通过低温端的导线测量出来，从而得到物体的温度。
热线法的应用领域非常广泛，包括工业生产、科学研究、医疗卫生等各个领域。
特别是在工业生产中，热线法被广泛应用于温度控制和监测，以保证生产过程的稳定性和安全性。
热线法虽然具有测量精度高、可靠性好、结构简单等优点，但也存在一些缺点。
例如，热线法的测量范围有限，对于高温或低温的测量精度会受到影响。
此外，热线法还需要与电测温仪表配套使用，使用成本相对较高。
尽管如此，热线法仍然是一种非常重要的测温方法，其在工业生产和科学研究中的应用价值不可忽视。
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流体力学实验装置的流速测量技术
流体力学实验装置的流速测量技术在流体力学实验中，流速的测量是非常重要的，因为流速的准确测量可以帮助研究人员更准确地分析流体力学特性，进而达到预期的实验效果。
在本文中，将介绍一些常用的流速测量技术及其在流体力学实验装置中的应用。
1. 热线法热线法是一种常用的流速测量技术，通过在流体中放置一个细小的热线传感器，利用传感器的电阻随温度变化的特性来测量流速。
当流体通过热线传感器时，传感器的温度会随流体速度的变化而变化，通过测量温度的变化，可以计算出流速的大小。
在流体力学实验中，热线法通常应用于小流速范围的流速测量，例如气体中的气流速度。
由于热线传感器体积小、响应速度快，并且对流体的干扰小，因此在一些需要高精度的实验中特别受到欢迎。
2. 风琴管法风琴管法是另一种常用的流速测量技术，通过测量流体通过风琴管时产生的声音频率变化来确定流速大小。
当流体通过风琴管时，由于流体速度的变化，管道内部会产生压力波动，这些压力波动会通过风琴管的共振产生声音，其频率与流速成正比。
在流体力学实验中，风琴管法通常应用于液体的流速测量，例如在水力学方面的实验中。
通过风琴管法可以实现对流速的快速测量，特别适用于需要实时监测流速变化的实验。
3. 激光多普勒测速仪激光多普勒测速仪是一种高精度的流速测量技术，通过激光的多普勒效应来实现对流体速度的测量。
激光多普勒测速仪利用激光束对流体中的颗粒进行照射，通过测量颗粒的散射光频率变化来确定流体的速度大小。
在流体力学实验中，激光多普勒测速仪被广泛应用于粒子流体的速度测量，例如在颗粒流动力学实验中。
由于激光多普勒测速仪具有非接触、高精度、高灵敏度等优点，因此在需要对小颗粒流体进行测量的实验中得到了广泛应用。
总的来说，流速的准确测量对于流体力学实验具有重要意义，不同的流速测量技术可以根据实验的需求选择合适的方法。
通过不断地改进流速测量技术，将能更准确地了解流体力学特性，为科学研究和工程应用提供更多有益的信息。
热线风速仪测量速度的原理
热线风速仪测量速度的原理热线风速仪是一种通过测量风速的仪器。
它根据导热原理，利用金属薄丝受流体流过的冷却效应来测量风速。
以下是2000字详细介绍热线风速仪测量速度的原理：第一部分：导热原理介绍导热原理是热线风速仪测量速度的基础原理。
导热是物质中热能传导的过程，即热量沿着温度梯度传递的现象。
导热是由于物质微观粒子之间碰撞的结果，热能从高温物体传导到低温物体。
第二部分：热线风速仪工作原理热线风速仪通常由两根金属薄丝组成，一根薄丝作为传感器，另一根薄丝作为恒温器。
传感器薄丝呈细长线状，其中央部分放置在测量风速的场合中，一端固定，另一端连接到电路。
恒温器薄丝是用于维持传感器薄丝的温度恒定。
第三部分：传感器薄丝工作原理当风流通过传感器薄丝时，风流中带有的能量将通过传感器薄丝上的传热效应被吸收。
传感器薄丝长度的一小段附近的温度将下降，且下降的趋势随着流过薄丝的速度而增加。
这是因为风速越快，冷却效应越明显。
第四部分：温度测量为了测量传感器薄丝的温度变化，电路通过传感器薄丝上建立电流。
当风流通过传感器薄丝时会吸收部分热量，因此传感器薄丝上的温度会降低，导致电阻变化。
通过电阻的变化，可以通过电路测量出传感器薄丝的温度变化，从而得到风速的信息。
第五部分：恒温器薄丝工作原理恒温器薄丝是用来维持传感器薄丝的温度恒定的。
恒温器薄丝中通过电流，通过与传感器薄丝相同的原理进行工作。
但是，恒温器薄丝的电阻更大，以保持其温度变化更小。
因此，当传感器薄丝的温度变化时，电路将自动调整电流，使恒温器薄丝的温度保持稳定。
第六部分：校准和计算为了得到精确的风速测量结果，需要进行校准和计算。
校准过程可以通过人为设定不同风速下的标准值进行。
根据不同的风速和传感器薄丝的温度变化，可以建立风速和温度变化之间的关系。
然后，根据测量到的传感器薄丝的温度变化，可以通过定义好的关系来计算出实际的风速。
总结：热线风速仪利用导热原理测量风速，通过传感器和恒温器薄丝对风速进行测量。
热线风速仪的工作原理
热线风速仪的工作原理
热线风速仪是一种常用的风速测量仪器，其工作原理基于热线法。
其主要由一根细丝电阻和一个热电偶组成。
当空气流过细丝电阻时，电阻的温度会被改变，热电偶会检测到这个温度变化，并将其转化为电信号输出，从而测量出空气的流速。
具体来说，当一个电流通过细丝电阻时，细丝会被加热，产生一定的热量。
当空气流过细丝时，会带走一定的热量，使得细丝的温度下降。
根据细丝电阻的特性，其电阻值与温度呈正比，因此当细丝温度下降时，电阻值也会随之降低。
同时，热电偶会检测到细丝的温度变化，并将其转化为电信号输出。
通过测量这个信号的大小，就可以计算出空气的流速。
需要注意的是，热线风速仪的测量范围和精度受到环境温度的影响。
由于细丝的温度是受到电流控制的，因此在高温环境下，细丝的温度可能会超过其熔点，导致仪器损坏。
为了解决这个问题，一般会在仪器中加入保护电路，以防止细丝过热。
同时，在低温环境下，空气的密度较大，会影响流速的测量精度。
因此在使用热线风速仪时，需要注意环境温度的影响，并作出相应的校正。
- 1 -。
热线测速原理
热线测速原理
热线测速是一种常见的测量物体速度的方法，其原理基于热线传感器的热电效应。
当物体运动时，它会产生气流或液流，导致周围温度发生变化。
利用热线传感器可以检测到这种温度变化，从而计算出物体的速度。
具体来说，热线传感器由一根细丝和两个电极组成。
细丝通常由铂、钨等高熔点金属制成，其直径通常在10微米左右。
当通过细丝时加上电流时，细丝会被加热，并产生一定的电阻。
此时，如果周围环境温度发生变化，则会影响细丝的电阻值。
在使用热线测速仪进行测量时，需要将传感器放置在待测物体运动方向上，并将加热电流通过细丝，使其加热到一定温度。
当待测物体通过传感器时，它会带动周围气流或液流移动，并导致周围环境温度发生变化。
这种温度变化会影响到细丝的电阻值，并使其产生一个微小的信号。
这个信号可以被放大并转换成数字信号，然后通过计算机进行处理，从而得到待测物体的速度。
具体的计算方法包括通过测量细丝电阻值的变化来确定温度变化，进而计算出待测物体通过传感器时所产生的时间差。
根据时间差和传感器到待测物体的距离，可以计算出物体的
速度。
总之，热线测速原理基于热线传感器的热电效应，利用待测物体运动时所产生的气流或液流导致周围温度变化来检测物体速度。
该方法具有精度高、响应速度快等优点，在工业生产和科学实验中得到了广泛应用。
热线法测量保温材料的导热系数2
收稿日期: 2005- 11- 20
) 10 )
1 热线法的测试原理
线热法的基本原理是在试验材料中间, 放置一根细长的金属加热丝 ( 即所谓的/ 热
线0) . 加热丝温度升高的速度与试验材料的热物理参数有关。设试验材料为均值、常物
性、具有初始均匀温度的无限大介质, 其导热系数为 K、导温系数为 A、比热为 c、密度为
捷、精确地获得测量结果。
关键词 保温材料; 导热系数; 热线法 Origin7. 0
中图分类号: O551
文献标识码: A
随着社会经济发展和科学技术进步, 人们对建筑节能和居室环境的要求越来越高, 轻 质保温材料应用越来越广。在建筑设计、施工和新材料研制中, 材料的导热性能日益成为 建筑技术界普通关心的重要问题。表示材料导热性能高低的指标是导热系数, 它的物理 定义是在规定的传热条件下, 单位厚度的材料, 当其两侧温度差为 1 e 时, 在单位时间内 通过单位面积的热量:
因此, 在确定的输出功率下加热热线时, 测定不同时间的 H值, 即可画出 lnt ~ H的曲
线, 找出线性区, 同时进行直线拟合, 求出拟合直线的斜率, 即得到 A , 就可以按公式( 9) 计
) 11 )
算出导热系数
K。本实验采用
Origin7.
0
处理数据,
很容易得到 1 A
的值。
2 测试装置
热线法测定装置如图 1 所示。A 、B 点距试样边缘的距离最好在 10mm 左右, 距测温 热电偶的距离应不小于 60 厘米。测量探头由热线和焊在其上的热电偶组成, 如图 2 所 示。
0. 1482
0. 0493
0. 03858
) 12 )
4 结论
流速测量原理与公式
流速测量原理与公式流速测量是水力学中重要的参数之一，常用于水流、液流或气流的测量和流体力学实验中。
根据流速测量原理和公式可以选择合适的测量方法和仪器，并获取准确的流速数据。
第一种是皮托管测压法。
皮托管测压法是利用流体动能原理进行测量流速的原理，根据流体的连续性原理，在管道内流体速度增加时，流体的静压降就会降低，通过测量静压的降幅可以得出流速。
皮托管测压法的公式为v=√(2gh)，其中v为流速，g为重力加速度，h为测得的静压的压差。
第二种是热线法。
热线法基于热传导原理，利用浸入流体的细丝热线在流体中传热速度与流体速度成正比的特点进行测量，通过校正和计算可以得出准确的流速。
热线法的公式为v=k/(R*A)，其中v为流速，k为常数，R为热线的电阻，A为流体横截面积。
第三种是超声波法。
超声波法是利用超声波在流体中传播速度与流速成正比的原理进行测量，通过发送声波并接收反射的声波，经过计算就可以得到流速。
超声波法的公式为v=s/(2t)，其中v为流速，s为测得的传播距离，t为声波的传播时间。
第四种是电磁法。
电磁法是利用电磁感应原理进行测量流速的原理，通过流体中的导电液体通过磁场时会感应出电压的变化，通过测量这个变化可以得到流速。
电磁法的公式为v=E/(B*d)，其中v为流速，E为感应电压，B为磁感应强度，d为测量距离。
第五种是旋转测速仪法。
旋转测速仪法是利用流体通过旋转的传动装置时转速与流速成正比的原理进行测量，通过测量转速可以得到流速。
旋转测速仪法的公式为v=π*d*n，其中v为流速，d为旋转测速仪的直径，n为转速。
总结起来，流速测量的原理是根据不同的物理原理进行测量，公式也是根据相应的原理和测量方法得到的。
根据实际情况选取合适的测量方法，进行准确的流速测量。
T1-4._热线法原理-_XIATECH
T r , t T r , t T0
方程(1)可写为：
(2)
T ( r , t ) a 2 (T ( r , t )) t
初始条件和边界条件分别为：
(3)
T (r , 0) 0, t≤0
lim(r
r 0
r
(4) (5) (6)
T q ) const , t≥0 2 r
(10)
其中 A=q /4πλ ，B=A·ln(4a /r0C)；C = e ， 为欧拉常数， = 0.5772； 由式(10)可知，在 r = r0 处的热线温升与时间的对数成线性关系，因此可以分别从 ΔT~lnt 线性关系的斜 率 A 和截距 B 得到导热系数和热扩散系数，即：
a
lim T ( r , t ) 0, t≥0
式中：q 为单位长度线热源的加热功率，在模型中假定流体的 a、ρ、λ、Cp 等物性均为恒量，当线热源半 径 r0 足够小、t 足够长时，对方程(3)求解并进行多项式展开，可以得到热线的温升为：
Tid (r0 , t )
q 4
ln t
4a ln 2 A ln t B 4 r0 C q
T a 2T t式中： T 为温来自， t 为时间，(1)
a 为被测物质的热扩散系数，a = λ /ρCp，λ 为被测物质的导热系数，ρ 与 Cp 分别为被测物质的密度和 定压比热容。
假设被测物质的物性参数在加热过程中为常数，将初始时刻的线热源与被测物质的温度记为 T0，任意时 刻任意位置的温升记为 ΔT，则有：
附 瞬态热线法原理 瞬态热线法是利用测量热丝的电阻来测量物质导热系数的，基于 1976 年 Healy JJ 提出的理论【1】 ， 其理想模型为：在无限大的各向同性、均匀物质中置入直径无限小、长度无限长、内部温度均衡的线热 源，初始状态下二者处于热平衡状态，突然给线源施加恒定的热流加热一段时间，线热源及其周围的物 质就会产生温升，由线热源的温升即可得到被测物体的导热系数。其控制方程是简单的傅里叶方程：
热线风速仪测量速度的原理
热线风速仪测量速度的原理热线风速仪是一种用于测量风速的仪器，它基于热线测量原理进行工作。
热线风速仪通过测量风流中的热量传递来确定风速大小。
下面将详细介绍热线风速仪的工作原理和测量过程。
热线风速仪的核心组件是一个细丝状的加热器件，通常采用铂丝或镍丝制成，被称为热线。
当电流通过热线时，热线表面会产生一定的热量。
当热线被置于风流中时，风流会带走热量，导致热线的温度下降。
热线风速仪通过测量热线冷却速度来确定风速大小。
当风速较低时，热线冷却速度较慢，因为风流带走的热量较少。
而当风速较高时，热线冷却速度较快，因为风流带走的热量较多。
通过测量热线冷却速度的变化，可以得到风速的大小。
具体的测量过程如下：首先，将热线风速仪放置在待测的风流中，使热线暴露在风流中。
然后，通过加热热线，并测量热线的温度。
接下来，停止加热热线，开始测量热线的冷却速度。
热线的冷却速度可以通过测量热线温度的变化率来确定。
最后，通过将热线的冷却速度与预先校准好的标准曲线进行比较，可以得到风速的大小。
热线风速仪的测量精度受到多种因素的影响，主要包括热线的材料、长度和直径，以及环境温度和湿度等因素。
为了提高测量精度，热线风速仪通常需要进行校准。
校准过程中，需要将热线风速仪与已知风速的标准仪器进行比对，以确定热线风速仪的测量误差，并进行相应的校正。
热线风速仪具有许多优点，例如快速响应速度、高测量精度和宽测量范围等。
它可以广泛应用于气象学、环境监测、航空航天等领域。
同时，热线风速仪还可以与其他仪器或设备进行集成，实现更复杂的测量和控制功能。
总结起来，热线风速仪通过测量风流中的热量传递来确定风速大小。
它通过加热热线并测量热线的冷却速度来进行测量。
热线风速仪具有快速响应速度、高测量精度和宽测量范围等优点，可以广泛应用于各个领域。
但是在使用时需要注意热线风速仪的校准和环境因素对测量结果的影响。
高温高速气流测量方法
高温高速气流测量方法一、引言高温高速气流是指温度较高、流速较快的气体流动，广泛应用于航空航天、能源、化工等领域。
准确测量高温高速气流的参数对保证工业生产安全和技术研究具有重要意义。
本文将介绍几种常用的高温高速气流测量方法。
二、热线测量法热线测量法是一种常用的高温高速气流测量方法。
该方法通过在气流中加热一根细丝，根据细丝被冷却的程度来推测气流的流速。
热线测量法的原理是基于冷却速度与流速之间的关系，通过测量细丝冷却的时间来推算气流的速度。
该方法具有测量范围广、精度较高的优点，适用于高温高速气流的测量。
三、压力差测量法压力差测量法是另一种常用的高温高速气流测量方法。
该方法通过测量气体通过一个孔道或管道时产生的压力差来推算气流的速度。
压力差与气流速度之间存在一定的关系，可以通过测量压力差来间接测量气流的速度。
该方法具有测量原理简单、成本较低的优点，适用于一些高温高速气流的测量场合。
四、激光测量法激光测量法是一种精度较高的高温高速气流测量方法。
该方法利用激光光束在气流中的传播速度和被气流散射后的光强来推算气流的速度。
激光测量法具有测量精度高、无接触测量的优点，适用于一些对测量精度要求较高的高温高速气流测量场合。
五、红外测温法红外测温法是一种非接触式的高温高速气流测量方法。
该方法利用物体发射的红外辐射能量与其温度之间的关系来测量气体的温度。
红外测温法具有测量范围广、测量速度快的优点，适用于高温高速气流的温度测量。
六、声速测量法声速测量法是一种基于声速与气流速度之间关系的高温高速气流测量方法。
该方法通过测量气体中声波传播的时间和距离来推算气流的速度。
声速测量法具有测量原理简单、精度较高的优点，适用于一些对测量精度要求较高的高温高速气流测量场合。
七、结论高温高速气流测量是一项重要的技术工作，准确测量气流的参数对于保证工业生产安全和技术研究具有重要意义。
本文介绍了几种常用的高温高速气流测量方法，包括热线测量法、压力差测量法、激光测量法、红外测温法和声速测量法。
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
热导率的测量方法和影响因素
热导率的测量方法和影响因素热导率是描述物质传导热量能力的物理量，它在工程和科学领域中具有重要的应用价值。
热导率的测量方法和影响因素是热传导研究中的重要课题。
本文将介绍几种常见的热导率测量方法，并探讨影响热导率的因素。
一、热导率的测量方法1. 热板法热板法是一种常用的热导率测量方法。
它利用热板与待测物质接触，通过测量热板上的温度变化来计算热导率。
热板法适用于固体和液体的热导率测量，具有测量精度高、操作简便等优点。
2. 热线法热线法是另一种常见的热导率测量方法。
它利用热线与待测物质接触，通过测量热线上的温度变化来计算热导率。
热线法适用于固体和液体的热导率测量，具有测量范围广、灵敏度高等优点。
3. 横向热流法横向热流法是一种用于测量薄膜和涂层材料热导率的方法。
它利用热流在薄膜或涂层中的传导特性来计算热导率。
横向热流法适用于薄膜和涂层的热导率测量，具有非接触性、适用于高温材料等优点。
二、影响热导率的因素1. 温度温度是影响热导率的重要因素之一。
一般来说，温度升高会导致物质的热导率增加。
这是因为温度升高会使物质内部分子的热运动加剧，从而增强了热传导的能力。
2. 材料的物性材料的物性也是影响热导率的重要因素之一。
不同材料的热导率不同，这是由于材料的分子结构、原子间的距离等因素所决定的。
例如，金属材料的热导率通常较高，而绝缘材料的热导率较低。
3. 结构和形态材料的结构和形态也会对热导率产生影响。
例如，晶体结构的材料通常具有较高的热导率，而非晶态结构的材料热导率较低。
此外，材料的形态也会对热导率产生影响，例如，纳米材料通常具有较高的热导率。
4. 含气量和含水量材料中的气体和水分含量也会对热导率产生影响。
一般来说，含气量和含水量较高的材料热导率较低，这是因为气体和水分的热传导能力较差。
5. 压力压力是影响热导率的因素之一。
一般来说，压力增大会使物质的热导率增加。
这是因为压力增大会使物质的分子结构更加紧密，从而增强了分子间的热传导能力。
热线测速原理
热线测速原理
热线测速原理是一种常见的测速方法，它利用热线的热膨胀原理来测量物体的速度。
热线测速原理的应用范围非常广泛，包括工业生产、交通运输、医疗诊断等领域。
热线测速原理的基本原理是利用热线的热膨胀特性来测量物体的速度。
热线是一种非常细的金属线，通常由铂、钨等材料制成。
当热线通电时，由于电阻产生的热量会使热线发生热膨胀，从而改变热线的电阻值。
当热线与物体接触时，物体的速度会使热线发生弯曲，从而改变热线的电阻值。
通过测量热线电阻值的变化，就可以计算出物体的速度。
热线测速原理的优点是测量精度高、响应速度快、适用范围广。
它可以测量各种形状、材质的物体，包括液体、气体、固体等。
同时，热线测速原理还可以实现非接触式测量，避免了传统测速方法中的接触误差和磨损问题。
热线测速原理的应用非常广泛。
在工业生产中，热线测速可以用于测量流体的流速、液位、温度等参数，以及机械设备的转速、振动等参数。
在交通运输中，热线测速可以用于测量车辆的速度、加速度等参数，以及船舶、飞机等交通工具的速度、高度等参数。
在医疗诊断中，热线测速可以用于测量人体的体温、血流速度等参数，以及医疗设备的工作状态等参数。
热线测速原理是一种非常重要的测量方法，它在各个领域都有着广泛的应用。
随着科技的不断发展，热线测速原理的应用范围还将不断扩大，为人们的生产、生活带来更多的便利和效益。
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第2章 热线法测量原理
2.1 热线法测量原理
热线法基于常物性、均质、具有相同初始温度的无限大介质，在受到恒定线热源作用时，根据非稳态导热过程测量材料热导率和热扩散率的热物性测量方法。
现热线法已经被广泛应用于各种低热导率、颗粒状材料和多孔材料的热物性测量，成为我国测量非金属材料标准之一（GB/T 10297-1998)。
2.1.1 热线法基本假设
热线法理想模型的基本假设[25,26]：
（1）热线无限长；
（2）热线自身的热容量为零；
（3）热线的半径无限小具有零截面积；
（4）被测试样的热物性与时间、温度和温度梯度无关为常数；
（5）被测试样无限大，均匀连续，各向同性；
（6）热线与被测试样完全接触，热传递只有热传导。
2.1.1 热线法数学模型
瞬态热线法测量原理是基于无限大非稳态导热模型，假设模型已经满足上面的基本假设，被测试样均匀初始温度为T 0，热导率为λ，热扩散率为a ,密度为ρ，比热容为c 。
加热热线放在被测试样的几何中心并与z 轴重合，其长度为l ，恒定线功率为q l (W·m -1)。
在时间t=0 s 时，打开开关加热热线开始通电升温，忽略热量想热线轴向的传播，并令0T T θ-=，则可以建立一维瞬态导热微分方程：
∞<<>∂θ∂+∂θ∂=∂θ∂r 0,0t )r
r r (a t 22 （2-1）
边界条件和初始条件： ∞
==θ==∂θ∂πλ-===θr ,0)t ,r (r r ,const r r 2q 0t ,0)t ,r (00l （2-2）
式中r 为柱坐标中的坐标值，r 0为加热热线的径向坐标值。
对时间t 进行拉普拉斯变换进行求解，解的温升为：
)at
4r (E 4q )t ,r (2
1l πλ=θ （2-3） 式中)x (E 1为积分指数函数：
∑⎰∞=---γ-==1k k
k 0
x y 1k !k x )1()x ln(dy y e )x (E （2-4） 式中γ=0.5772157…，是欧拉常数。
则热导率可以通过下面公式求解：
)at
4r (E )t ,r (4q 2
1l πθ=λ （2-5） 2.2 热线法的两种技术
根据热电偶测温点与热线的相对位置可以把热线法分为交叉法和平行法[9]。
2.2.1 交叉热线法
交叉法是热线法测量技术中传统的方法，该方法采用高电阻率、低温度系数的电热合金丝作为热线，在热线表面安置热电偶或其他测温装置测量热线表面温升，其测量示意图如图2-1。
图2-1 交叉热线法示意图
由于测温装置测得的温度就是热线表面温度，所以把0r r =代入式（2-3），再结合式（2-4）得热线表面理论温升：
]k !k )at 4r ()1()at 4r ln([4q )t ,r (1k k 2
0k 20l 0∑∞=---γ-πλ=θ （2-6） r 0是热线半径，当热线半径足够小且时间相对长使得有1at
4r 2
0<<，则热线表面温升可以近似为： B
t ln A )C r a 4ln(4q t ln 4q )C r at 4ln(4q )]at 4r ln([4q )t ,r (20l l 20l 2
0l 0+=πλ+πλ=πλ=-γ-πλ=θ （2-7） 式中 7810725.1e C ==γ，πλ
=4q A l ，)C r a 4ln(A B 20=。
由式（2-7）可知，热线温升与对数时间（lnt ）存在线性关系，绘制温升θ-lnt 对数时间曲线图，如图2-2。
图中m in t 为最小有效测量时间，m ax t 为最大有效测量时间，曲线图只有在有效时间段（m in t -m ax t ）内温升和对数时间才满足线性关系。
图2-2 热线法温升 - 对数时间曲线图 从图2-2可以得到斜率A 和截距B ，再根据式（2-8）、（2-9）可以计算出被测试样的热导率和热扩散率。
A
4q l π=λ （2-8） A B 2
0e 4C r a = （2-9） 由式（2-8）可知，被测试样热导率的精度主要受热线的加热线流量q l 和曲线斜率A 影响，斜率A 的精确度又和有效时间段的选择有关，而有效时间最小值m in t 由热电偶响应时间、热线热容量和接触热阻等决定。
有效时间最大值m ax t 表示热扰动沿径向传播到被测试样边界的时刻，也就是说测量时间t 大于m ax t 时，热线温升与对数时间的关系就不再是线性的了。
2.2.2 平行热线法
平行法是J.de.Boer 等人提出的，是将热电偶平行放在离热线距离R 处测量温升，然后计算热导率。
该测量方法的示意图如图2-3所示。
图2-3 平行热线法示意图
由式（2-3）可知，距离热线R 处的温升为：
)at
4R (E 4q )t ,R (2
1l πλ=θ （2-10） 取t 1时刻的温升为θ1，t 2时刻的温升为θ2，分别代入式（2-10）后相除得：
)z (E )z (E )at 4R (E 4q )at 4R (E 4q 21111
21l 22
1l 12=πλπλ=θθ （2-11） 式中at
4R z 2
=。
根据对式（2-11）处理方法平行法又可以分为定时测量和定温测量两种。
（1） 定时测量
实验数据处理时，取t 2=2t 1，此时θ2与θ1比值为K ，则式（2-11）变为：
)
z 2(E )z (E K 212112==θθ （2-12） 由于式（2-12）为隐函数，不能直接求解出z 2的值，所以必须结合式（2-4
）
采用数值计算求解。
通常的求解则是查阅在t 2=2t 1时不同K 值下E 1(z)的函数表，根据t 2=2t 1和K 可查找出相应的z 和E 1(z)值，然后由式（2-13）和式（2-14）计算出被测试样的热导率和热扩散率。
)at
4R (E 4q 2
1l πθ=λ （2-13） zt
4R a 2
= （2-14） （2） 定温测量
该原理和定时测量相似，只是取θ2=2θ1，此时t 2和t 1比值为ω，则式（2-11）变为：
2)
z (E )z (E 212112=ω=θθ （2-15） 式（2-15）解法和定时测量一样，利用数值计算求解z ，同理查询查阅在θ2=2θ1时不同ω值下E 1(z)的函数表，根据θ2=2θ1和ω可查找出相应的z 和E 1(z)值，然后由式（2-13）和式（2-14）计算出被测试样的热导率和热扩散率。
由国标耐火材料导热系数试验方法(热线法)GB/T 5990-2006知，平行法可以测量热导率小于25W·m -1·K -1，温度低于1250℃的耐火材料，并且可用于各向异性的节能保温材料热导率和热扩散率测量。
2.3 交叉- 平行热线法
交叉- 平行热线法就是综合考虑到了交叉法和平行法的特点并充分利用两种方法的优点，使用交叉法来测量试样的热导率，平行法测量试样的热扩散率的测量方法。
实验时同时测量记录热线表面温度T 1和距离热线R 处的温度T 2。
下面具体介绍热导率和热扩散率求解计算过程。
2.3.1 热导率计算
根据实验数据——热线表面温度T 1，计算出温升θ1，根据交叉法测量原理利用绘图软件作温升θ1与对数时间lnt 的曲线图，获得该图中直线斜率A ，然后代入公式（2-8）计算才被测试样的热导率λ。
为了减小实验误差提供精确度，可以重复多次实验求解出相应的热导率λ，然后取所有实验结果的平均值作为最终测量值。
2.3.2 热扩散率计算
由距离热线R 处的温度T 2计算温升θ2，并将其和2.3.1求出的热导率λ代入式（2-10），变化后得到下式：
l
22221q )t ,R (4)at 4R (E πλθ= （2-16） 式中t 2是T 2对应的时间。
令2
2
at 4R x =，则有： l 221k k k 1q )t ,R (4k !k x )1()x ln()x (E πλθ=---γ-=∑∞
= （2-17） 根据本实验节能保温材料的热导率值的大小和交错级数收敛判别准则，取级数的前10项求和就可以满足计算精度，则式（2-17）变为：
l 2210
1k k k q )t ,R (4k !k x )1()x ln(πλθ=---γ-∑= （2-18） 利用软件MATLAB 计算方程（2-18）的数值解x ，把解得的x 值代入式（2-14）（x 表示式中的z ）求解出t 时刻对应的热扩散率a 。
为了减小热扩散率a 的计算误差，可以利用温升θ2-时间t 2多次实验求得几组热扩散率a ，然后取所有计算结果的平均值作为最终测量值。
2.4 本章小结
本章根据无限大非稳态导热模型及热线法基本假设，研究了热线法测量热物性的原理并推动了相应计算公式。
同时分别对热线法的两种技术交叉法和平行法测量原理进行说明，从理论上推动出热导率和热扩散率计算公式。
最后结合两种热线法的优点，提出交叉- 平行热线法测量节能保温材料的热导率和热扩散率的方法和具体求解过程。