مروری بر روش‌های اندازه‌گیری ضریب انتقال حرارت هدایتی مواد توده‌ای و فیلم نازک

هدایت حرارتی و رسانایی حرارتی تماسی نقش مهمی را در امر طراحی محصولات حرارتی مهندسی ایفا می‌کنند. تا به امروز انواع مختلفی از تکنیک‌های اندازه‌گیری مواد جامد و فیلم نازک شناخته شده است. به طور کلّی این روش‌ها در دو دسته پایدار و گذرا تقسیم‌بندی می‌شوند که هر یک با توجّه به ماهیت و دقّت مورد نیاز اندازه‌گیری، نسبت به نمونه مورد نظر، مورد استفاده قرار می‌گیرند. به طور کلّی رایج‌ترین چالش تکنیک‌های اندازه‌گیری ضریب انتقال حرارت رسانشی در دستیابی به خطای کمتر از 5 درصد مربوط می‌شود که به واسطه انتقال حرارت توده‌ای و یا تماسی ایجاد می‌شود. از این جهت انتخاب روش اندازه‌گیری مناسب به منظور اندازه‌گیری کمّی و دقیق نمونه مورد نظر نیاز به دانشی در زمینه ویژگی‌های ترموفیزیکی، هندسه و روش آماده‌سازی نمونه دارد. همچنین درک اصول و محدودیت‌های روش‌های آزمایش و منابع خطای احتمالی که نتایج نهایی را تحت تاثیر قرار می‌دهند، از اهمیت بالایی برخوردار است. در این راستا در مطالعه حاضر، پس از بررسی وجوه مختلف روش‌های اندازه‌گیری پایدار و گذرا شامل نوع نمونه، دقّت قابل دستیابی، هزینه‌ها، فعالیت‌های مورد نیاز جهت آماده‌سازی، و سایر موارد مرتبط، مقایسه‌ای بین آنها صورت گرفته، در نهایت با توجّه به پارامترهای زمان اندازه‌گیری، اندازه مناسب نمونه، هزینه، و پیچیدگی تکنیک، روش مناسب با توجّه به نمونه مورد نظر مورد توصیه قرار گرفته است.

a review on heat transfer coefficient measuring methods in bulk and film specimens

thermal conductivity and contact thermal conductivity play an important role in the design of engineering thermal products. to date, various types of solid and thin film measurement techniques are known. in general, these methods are divided into two categories: stable and transient, each of which is used according to the nature and accuracy required of the measurement, relative to the target test sample. in general, the most common challenge of the techniques for measuring the conductive heat transfer coefficient is related to achieving an error of less than 5%, which is caused by bulk or contact heat transfer. for this reason, choosing the appropriate measurement method for quantitative and accurate measurement of the target sample requires knowledge in the field of thermophysical characteristics, geometry and sample preparation method. it is also important to understand the principles and limitations of testing methods and possible sources of error that affect the final results. in this regard, in the present study, after examining the various aspects of stable and transient measurement methods, including the type of sample, achievable accuracy, costs, activities required for preparation, and other related matters, a comparison has been made between them; finally, the appropriate method has been recommended according to the target sample considering the parameters of measurement time, appropriate sample size, cost, and complexity of the technique.