热重分析

热分析技术发展简史

热分析方法是仪器分析方法之一，它与紫外分光光 度法、红外光谱分析法、原子吸收光谱法、核磁共振波 谱法、电子能谱分析法、扫描电子显微镜法、质谱分析 法和色谱分析法等相互并列和互为补充的一种仪器分析 方法。

热分析技术发展简史

1786 年英国人Edgwood 在 研究陶瓷粘土时首先观察到的，他注意到 加热陶瓷粘土到达暗红色时有明显的失重，而在其前后的失重都极小。

1887年法国的 Lechatelier使用了热电偶测量温度的方法对试样进行升 温或降温来研究粘土类矿物的热性能研究，获得了一系列粘土试样的加 热和冷却曲线，根据这些曲线去鉴定一些物质试样。 此外，他使用了纯度物质(如水、硫、硒、 金等)作为标准物质来标 定温度。 为了提高仪器的灵敏度，以便观察粘土在某一特定温度时的吸 热或放热现象，他采用了分别测试样温度与参比物温度之差的差示法读 得数据，第一次发表了最原始的差热曲线。为此，人们公认他为差热分 析技术的创始人。

热分析技术发展简史

另一种重要的热分析方法是差分热重分析法。 其使用 的仪器是热天平。在 1955 年以前，人们进行差热分析实验 时，都是把热电偶直接插到试样和参比物中测量温度和差 热信号的， 这样容易使热电偶被试样或

热重分析法研究材料组成

一、实验目的

1、了解热重分析仪的原理 2、通过实验，学会热重曲线的分析 二、实验原理

热重分析法（TG）是在程序控制温度的条件下测量物质的质量与温度关系的一种技术。热重分析仪主要由炉子、程序控温系统、记录系统等几个部分构成。通过分析热重曲线，我们可以知道样品及其可能产生的中间产物的组成、热稳定性、热分解情况及生成的产物等与质量相联系的信息。

从热重法可以派生出微商热重法，也称导数热重法，它是记录TG曲线对温度或时间的一阶导数的一种技术。实验得到的结果是微商热重曲线，即DTG曲线，以质量变化率为纵坐标，自上而下表示减少；横坐标为温度或时间，从左往右表示增加。DTG曲线的特点是，它能精确反映出每个失重阶段的起始反应温度，最大反应速率温度和反应终止温度；DTG曲线上各峰的面积与TG曲线上对应的样品失重量成正比；当TG曲线对某些受热过程出现的台阶不明显时，利用DTG曲线能明显的区分开来。

热重法的主要特点，是定量性强，能准确地测量物质的质量变化及变化的速率。根据这一特点，可以说，只要物质受热时发生质量的变化，都可以用热重法来研究。 三、仪器和试剂

热失重分析仪TG209F1 德国NETZSCH公司 试样（

南昌大学实验报告

学生姓名： 学 号： 专业班级： 实验类型：■ 演示 □ 验证 □ 综合 □ 设计 □ 创新 实验日期： 实验成绩：

实验一 热重分析

一、实验目的

1. 了解热重分析的仪器装置及实验技术。 2. 测绘矿物的热重曲线，解释曲线变化的原因。

二、实验基本原理

物质受热时，发生化学反应，质量也就随之改变，测定物质质量的变化就可研究其变化过程。热重法(TG)是在程序控制温度下，测量物质质量与温度关系的一种技术。热重法实验得到的曲线称为热重曲线(即TG曲线)。TG曲线以质量作纵坐标，从上向下表示质量减少；以温度(或时间)为横坐标，自左至右表示温度(或时间)增加。

热重法的主要特点是定量性强，能准确地测量物质的变化及变化的速率。热重法的实验结果与实验条件有关。但在相同的实验条件下，同种样品的热重数据是重现的。

1/万电子天平温度控制器管式电阻炉温控热电偶

图1 热重分析原理图 图2 TG曲线

三、主要仪器设备及耗材

主要设

南昌大学实验报告

学生姓名： 学 号： 专业班级： 实验类型：■ 演示 □ 验证 □ 综合 □ 设计 □ 创新 实验日期： 实验成绩：

实验一 热重分析

一、实验目的

1. 了解热重分析的仪器装置及实验技术。 2. 测绘矿物的热重曲线，解释曲线变化的原因。

二、实验基本原理

物质受热时，发生化学反应，质量也就随之改变，测定物质质量的变化就可研究其变化过程。热重法(TG)是在程序控制温度下，测量物质质量与温度关系的一种技术。热重法实验得到的曲线称为热重曲线(即TG曲线)。TG曲线以质量作纵坐标，从上向下表示质量减少；以温度(或时间)为横坐标，自左至右表示温度(或时间)增加。

热重法的主要特点是定量性强，能准确地测量物质的变化及变化的速率。热重法的实验结果与实验条件有关。但在相同的实验条件下，同种样品的热重数据是重现的。

1/万电子天平温度控制器管式电阻炉温控热电偶

图1 热重分析原理图 图2 TG曲线

三、主要仪器设备及耗材

主要设

综合热分析法测定草酸钙

实验目的】

（1）掌握热重-差热分析原理和ZCT-A 型综合热分析仪的操作方法，了解其应用范围。

（2）对草酸钙进行热重及差热分析，测量化学分解反应过程中的分解温度。

（3）测量物质在加热过程中所发生的物理化学变化，绘制相应曲线，从而研究材料的反应过程。

实验原理】

热分析是物理化学分析的基本方法之一。综合热分析研究物质在加热过程中发生相变或其他物理化学变化时所伴随的能量、质量和体积等一系列的变化，可以确定其变化的实质或鉴定矿物。热分析技术种类很多，比较常用的方法有（1）差热法（DTA）, （2）热重法（TG）［包括微分热重（DTG）］, （3）差示扫描量热法（DSC）。

（1）热重分析

热重分析是在程序控制温度下，测量物质质量与温度关系的一种技术。热重法实验得到的曲线称为热重（TG）曲线。TG曲线以温度作横坐标，以试样的失重作纵坐标，显示试样的绝对质量随温度的恒定升高而发生的一系列变化。这些变化表征了试样在不同温度范围内发生的挥发组分的挥发，以及在不同温度范围内发生的分解产物的挥发。如图1、图2 CaC2O4 H2O的热重曲线，有三个非常明显的失重阶段。第一个阶段表示水分子的失去，第二个阶段表示CaC2O4分解为CaCO3，第三个阶

差热与热重分析研究CuSO4?5H20的脱水过程与差示扫描量热法

一.实验目的

（1）掌握差热分析法和热重法的基本原理和分析方法，了解差热分析仪，热重分析仪，差热热重联用仪的基本结构，熟练掌握仪器操作。

（2）运用分析软件对测得数据进行分析，研究CuSO4?5H20的脱水过程。

（3）了解差示扫描量热法的基本原理和差示扫描量热仪的基本结构，熟练掌握仪器操作。

二.实验原理

1.差热分析法

物质在受热或冷却过程中,当达到某一温度时,往往回发生熔化、凝固、晶型转变、分解、化合、吸附、脱附等物理或化学变化，并伴随着焓的改变，因而产生热效应，其表现为体系与环境（样品与参比物）之间有温度差。差热分析是在程序控温下测量样品和参比物的温度差与温度（或时间）相互关系。在加热（或冷却）过程中，因物理-化学变化而产生吸热或者放热效应的物质，均可运用差热分析法进行鉴定。 2.热重法

物质受热时，发生化学反应，质量也随之改变，测定物质质量的变化就可研究其过程。热重法（TG）是在程序控制温度下，测量物质质量与温度关系的一种技术。

热重法的主要特点是定量强，能准确地测量物质的变化及变化的速率。 从热重法派生出微商热重法（DTG），即TG曲线对温度（或时间）的一阶

COSMOS热分析（一）在热分析中使用设计验证

介绍

在最近过去的十年当中，设计仿真已经逐渐取代了传统的物理样机，设计仿真可以减少昂贵费时的物理样机，因此可以降低新产品研发的成本和缩短开发的周期。并且允许工程师使用方便修改的电脑模型来准确地预测产品的机械性能(图1)

图1传统的设计方法和使用设计仿真验证设计方法的比较

设计验证在结构性问题，如位移，变形，应力或者自然频率领域的应用价值是无法衡量的。然而，结构性能方面的问题往往只是工程师在设计新产品的过程中所面临的许多挑战中的一个问题，还有其它在设计过程中普遍遇到遇到的设计挑战，如过热，热膨胀导致的变形，过热产生的热应力，以及其它的一些涉及到热传导、对流引起的设计问题。

热力学问题在电子产品设计中是十分普遍的.，例如冷却风扇和散热片必须在满足尺寸的要求同时，还需要满足一定的散热效果。同时，在设计电子产品的封装时候，必须要确保电路板有足够的空气流动，这样才能避免由于热应力而产生的变形和破裂(图2)。

图2电子封装的设计需要知道电子元器件产生的热量如何排放到环境中。

在传统的设备设计过程中都会遇到一些热力学的挑战.例如一些发动机，液压缸，电动机和抽气机等产品都需要进行温度，热耗散，热应力分析的-总之

ANSYS热分析指南

目 录

第一章 简介……………………………………………………………………….1

一、热分析的目的…………………………………………………………1 二、ANSYS的热分析………………………………………………………1 三、ANSYS热分析分类……………………………………………………1 四、 耦合分析…………………………………………………………….1 第二章 基础知识…………………………………………………………………2

一、 符号与单位………………………………………………………….2 二、 传热学经典理论回顾………………………………………………2 三、 热传递的方式………………………………………………………3 四、 稳态传热……………………………………………………………3 五、 瞬态传热……………………………………………………………4 六、 线性与非线性………………………………………………………4 七、 边界条件、初始条件…………………………………………………4 八、 热分析误差估计……………………………………………………4 第三章 稳态传热分析……………………………………………………………5

一、 稳态传热的定义………

ANSYS热分析指南

第一章简介

1.1热分析的目的

热分析用于计算一个系统或部件的温度分布及其它热物理参数，我们一般关心的参数有：

温度的分布

热量的增加或损失 热梯度 热流密度

热分析在许多工程应用中扮演着重要角色，如内燃机、涡轮机、换热器、管路系统、电子元件等等。通常在完成热分析后将进行结构应力分析，计算由于热膨胀或收缩而引起的热应力。 1.2ANSYS中的热分析

ANSYS/Multiphysics、ANSYS/Mechanical、ANSYS/Professional、ANSYS/FLOTRAN四种产品中支持热分析功能。ANSYS热分析基于由能量守恒原理导出的热平衡方程，有关细节，请参阅《ANSYS Theory Reference》。ANSYS使用有限元法计算各节点的温度，并由其导出其它热物理参数。

ANSYS可以处理所有的三种主要热传递方式：热传导、热对流及热辐射。 1.2.1对流

热对流在ANSYS中作为一种面载荷，施加于实体或壳单元的表面。首先需要输入对流换热系数和环境流体温度，ANSYS将计算出通过表面的热流量。如果对流换热系数依赖于温度，可以定义温度表，以及在每一个温度点处的对流换热系数。

1.2.2辐射

ANSYS提供

Workbench瞬态热分析

问题描述：将一个温度为900摄氏度的钢球放在空气中冷却，分别查看钢球和外部空气的温度变化。分析类型：瞬态热分析分析平台：ANSYS Workbench 17.0分析人：技术邻 一无所有就是打拼的理由研究模型：自定义

一、引言 结构热分析主要包括热传导、热对流、热辐射，热分析遵循热力学第一定律，即能量守恒。传热即是热量传递，凡是有温差存在的地方，必然有热量的传递。传热现象在现实生活中普遍存在，比如食物的加热，冷却，有相变存在的蒸发冷凝换热等。热分析类型主要有稳态热分析和瞬态热分析。稳态热分析中，我们只关心物体达到热平衡状态时的热力条件，而不关心达到这种状态所用的时间。在稳态热分析中，任意节点的温度不随时间的变化而变化。一般来说，在稳态热分析中所需要的唯一材料属性是热导率。在瞬态热分析中，我们只关心模型的热力状态与时间的函数关系，比如对水的加热过程。在瞬态热分析中，需要对材料赋予热导率，密度，比热容等材料属性及初始温度，求解时间和时间增量这些边界条件。在装配体的热分析中，我们还要考虑到接触区域传热，由于接触面可能存在表面粗糙度，接触压力等情况存在，导致存在接触热阻。接触面存在两种传