專利名稱：一種測量氣體熱導率的裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種測量熱量傳導率的裝置，特別涉及一種測量氣體熱導率的裝置。
熱線法測量氣體熱導率的裝置，用于測量氣體的熱導率，其測量室是一個沿軸線方向張有一根鎢絲的圓柱形容器，置于測量室內鎢絲的長度和直徑是已知的，測量室的內徑已預先確定，利用熱線恒溫自動調節儀給鎢絲供電，當測量室內溫度場處于恒定狀態時，鎢絲上的溫度為某一恒定值，待測氣體的熱導率根據傅里葉熱導率定律為k=Q2πL·lnr2/r1T1-T2]]>式中1、r2、r1分別為測量室長度、鎢絲半徑、測量室內壁半徑，T1為鎢絲溫度，T2為測量室內壁溫度，可近似視為室溫，Q為常壓下氣體每秒鐘通過測量室柱面傳輸的熱量。
為了消除被測氣體內部存在熱對流的影響，氣體熱導率的測量應在133～1333Pa的低氣壓條件下進行，在不同的壓強P下，氣體傳導的熱量Q是不同的，近似關系式為1/Q＝A/P+1/Qo，其中A為常數，Qo為常壓下氣體熱傳導熱量。以1/Q為橫座標、1/P為縱座標作圖，兩者成線性關系，其截距即為常壓下氣體熱傳導熱量。
常用的測量氣體熱導率的裝置，由機械泵、測量室、干燥器、真空測量裝置、活塞以及連接管導組成，其中測量室接在管導上，其軸線處張設鎢絲，鎢絲兩端與熱線恒溫自動調節儀連接，干燥器的一端通過一個活塞接管導，其另一端與一個活塞連接，真空測量裝置是將旋轉式麥克勞壓強計接在管導上。該裝置存在以下缺陷
1.真空測量采用的旋轉式麥克勞壓強計，以水銀為工作介質且開管使用，水銀在20℃時飽和蒸汽壓為0.21Pa，難免會造成對實驗環境的污染，若有不慎還會造成水銀柱斷裂乃至水銀倒灌等不良后果。
2.旋轉式麥克勞壓強計與待測系統連接需采用優質橡皮管，難免給真空檢漏帶來麻煩。
3.旋轉式麥克勞壓強計只能作斷續的取樣測量，操作極為不便，同時，由于以水銀作為工作介質，水銀比重較大，測量精確度不高。
本實用新型的目的在于提供一種新穎的測量氣體熱導率的裝置，其真空測量裝置由放電管和U形油壓強計構成，以U形油壓強計取代旋轉式麥克勞壓強計，以硅油為工作介質，可避免由于采用旋轉式麥克勞壓強計帶來的環境污染，使操作簡便，同時提高了測量精度。
實現本實用新型目的采用的技術措施是以U形油壓強計取代旋轉式麥克勞壓強計，U形油壓強計的兩端分別通過活塞與管導固定連接，其一側布置一個刻有標志壓強刻度的可移動標尺。
圖1為一種測量氣體熱導率的裝置的結構示意圖。
如圖1所示，本測量氣體熱導率的裝置，由機械泵1、測量室2、干燥器3、真空測量裝置4、二通活塞K1、兩通活塞K2～K5以及連接管導L1和L2構成，其中管導L1為真空橡皮管，管導L2為玻璃管，測量室2接在管導L2上，其軸線處張設鎢絲，鎢絲的兩端與熱張恒溫自動調節器G連接，干燥器3的一端通過活塞K3接在管導L2上，其另一端與活塞K2連接，其特征是真空測量裝置4由放電管41和U形油壓強計42組成，其中放電管41的兩端接高壓直流電源，U形油壓強計42的兩端分別通過活塞K4、K5接在管導L2上，U形油壓強計42其一側布置一個刻有標志壓強刻度的可移動標尺B。
本裝置中熱線恒溫自動調節儀可控制熱線在不同壓強下情況下皆保持同一溫度T1。三通活塞K1轉至機械泵1與管導L2按通，打開活塞K4、K5，關閉活塞K2、K3，啟動機械泵1抽氣，觀察放電管3中氣體輝光放電現象，當放電管中由紫色轉為淡紅色，再轉為暗白色后即可認為裝置中的本底壓強為0.133～1.33Pa。關閉活塞K1、K4/K5，打開活塞K2并立即關閉，轉動活塞K3對系統充氣，U形油壓強計42兩側顯示出高度差h，經單位換算，系統中壓強P＝10.7h(Pa)。
同現有的技術比較，本實用新型具有以下優點1.使測量裝置的結構更為合理；2.實現了對系統壓強的連續測量，方便了操作，且提高了測量的精確度；3.有效地克服了水銀污染問題。
實施例一種測量氣體熱導率的裝置，采用如圖1所示的結構，被測氣體為空氣，測量室的鎢絲長度為19.9mm，直徑為0.009mm，測量室內徑為10.49mm，U形油壓強計最大高度為400mm，內徑為10mm。
應用本裝置在133～1333Pa低壓下測定空氣的熱導率。鎢絲在273K溫度下電阻Ro＝41.4Ω，溫度系數α＝5.00×10-3/K，空氣熱導率ko＝2.38×10-4W/cm·K。當通過鎢絲上的電流I＝168mA，兩端電壓V＝15.2V，則電阻R＝90.5Ω，計算鎢絲溫度T1=273+R-ROαRO=510K]]>T2為室溫283K。
在系統為本底真空時，鎢絲兩端電壓值Vo＝3.40V，流經電流值Io＝37.0mA，此時鎢絲熱輻射及電極棒耗散的熱量IoVo＝0.126W。
低氣壓下的實驗數據如下
經回歸計算得截距＝0.610，其倒數即為常壓下空氣熱傳導傳遞的熱量Q＝1.64W。
對應于氣層T1～T2間的平均熱導率k=Q2πL·lnr2/r1T1-T2=4.12×10-4W/cmK]]>與理論值比較，其誤差為2.4％。本實用新型為壓強值測定提供諸多方便。
權利要求1.一種測量氣體熱導率的裝置，由機械泵[1]、測量室[2]、干燥器[3]、真空測量裝置[4]、三通活塞[K1]、兩通活塞[K2]～[K5]以及連接管導[L1]和[L2]構成，其中管導[L1]為真空橡皮管，管導[L2]為玻璃管，測量室[2]接在管導[L2]上，其軸線處張設鎢絲，鎢絲的兩端與熱線恒溫自動調節儀[G]連接，干燥器[3]的一端通過活塞[K3]接在管導[L2]上，其另一端與活塞[K2]連接，其特征在于真空測量裝置[4]由放電管[41]和U形油壓強計[42]組成，其中放電管[41]的兩端接高壓直流電源，U形油壓強計[42]的兩端分別通過活塞[K4]、[K5]接在管導[L2]上。
2.根據權利要求1的裝置，其特征在于所述的U形油壓強計[42]其一側布置一個刻有標志壓強刻度的可移動標尺[B]。
專利摘要一種測量氣體熱導率的裝置,其特征是真空測量裝置4由放電管41和U形油壓強計42組成,其中U形油壓強計42的兩端分別通過活塞K4、K5接在導管L2上,該壓強計的一側布置一個刻有標志壓強值的可移動標尺B。同現有技術比較,本實用新型具有操作簡便、讀數準確、且無環境污染等優點。
文檔編號G01N25/20GK2272139SQ9622931
公開日1998年1月7日 申請日期1996年2月11日 優先權日1996年2月11日
發明者劉才明 申請人:浙江大學