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热波法测热导率

热波法测热导率
热波法测热导率

热波法测热导率

实验仪器：（注明规格和型号）

本实验使用RB-1型热导率动态测量仪， 包括主机、 控制单元、 记录单元三大部分。 1. 主机： 棒状样品及热电偶阵列， 脉动热源， 冷却装置 2. 控制单元 3. 记录系统

实验目的：

1. 学习一种测量热导率的方法

2. 了解动态法测量热导率的特点和优点

3. 认识热波， 加强对波动理论的认识

实验原理简述：

1. 导热微分方程的建立

热传导是指发生在固体内部或静止流体内部的热量交换过程 为使问题简化, 假设样品为棒状, 热量沿一维传播; 在棒上取微元x→x+dx, 如图中所示. 根据Fourrier 导热定律, 单位时间内流过某垂直于热流方向, 面积为A 的热量, 即热流为:

x

T KA t q ???-=?? 其中q 为热流, 表示等温面上沿温度降低方向单位时间内传递的热量; K 为热导率, 表示单位时间内在单位长度上温度降低1K 时, 单位面积上通过的热量;

而在Δt 时间内通过截面A 流入小体积元dV=Adx 的热量为：

t dx x

T KA q ??????=?22， 而小体积元升高温度ΔT 所需要的热量为：t t T

Adx c q ??????=?ρ' 在无外界条件变化的情况下， 以上两式应当相等， 联立以上两式， 可以得到：

22x T K t T c ???=??ρ， 并可以由此推知热流方程： 022=???-??x

T

D t T

其中D=K/cρ为热扩散率。

该热流方程的解将给出材料上各点温度随时间的变化， 解的具体形式还将取决于边界条件

2. 方程求解

若使热端的温度围绕T0作简谐变化：T=T0+Tm*sinωt ， 而另一端无反射并且保持恒定温度T0， 则可

以得到原微分方程的解为)2sin()2exp(0D

x

t x D

T x T T m ω

ωω

α-??-

?+-=

并且由上式可以得到热波的波长ω

πλD

22=， 热波在棒中的

传播速度为ω

νD 2=

因而， 在被测样品棒热端温度的周期变化角频率ω已知的情况

下， 只要测出热波的波速或波长， 就可以计算出热扩散率D ， 进而计算出热导率K 。

3. 热波波速的测量

实验中样品棒上各个点的温度变化均为简谐规律， 但是各点的振动之间存在相位差。 可以用热波振

动最大值在不同点之间传递的时间差来测量波速， 计算公式如下：1

21

2t t x x --=

ν 而极大值的读取， 则似乎用在时间轴上选取横跨最大值的两个对称点， 则极大值处的横坐标为

2

2

1t t t m +=

4. 简谐热源的建立

简谐热源获取的原理是采用边界条件的变动。 当脉动热源加热到一定程度后， 样品棒的热端就会出现稳定而较大幅度的温度脉动变化。 根据Fourier 分解， 此时棒内温度的波动是由ω倍频的多次谐波粗证。 而这些谐波向冷端传播时， 高次谐波会在传播一定距离后衰减至零， 而留下符合正弦性质的波动， 因此， 如果将热端的边界取在离加热端10cm 以上的位置， 则可以得到热端温度简谐振动的条件。

实验步骤简述：

使用动态法（热波法）测量Cu 和Al 的热导率。 1. 打开冷水机， 通冷却水（教师完成）

2. 打开主机电源， 按下工作方式开关， 选择“程控”工作方式

3. 启动计算机和“热导率动态测量”程序

4. 选择待测样品为“Cu”

5. 设置脉动周期为180s （或240s ）

6. 选择测量点， 对于Cu 样品可选择的测量点为1~12

7. 按“操作”栏的“测量”选项， 仪器开始测量工作， 在屏幕上渐渐画出T-t 曲线簇

8. 待系统运行40~60min ， 达到稳定后， 样品内温度也已经达到动态稳定， 按“暂停”， 则曲线簇不再

变化， 可以读取数据。 读取数据时使用在极大峰左右选择对称值然后计算平均值的方法。 9. 重新启动测量软件， 测量Al 的热导率， 方法同上。 （Al 的测量点为1~8） 10. 实验结束， 关闭仪器（主机）电源， 关闭计算机， 然后统一关闭循环水开关。

注意事项：

1. 首先确认循环冷却水开关已经打开。

2. 加热器温度很高， 需要远离其他物品， 并且保持通风良好

3. 禁止拔、 碰热电偶

4. 测量时， 一定要先测Cu 样品， 后测Al 样品

5. 注意如果在测量过程中出现异常现象， 首先关闭主机电源， 停止给样品加热。

原始数据、数据处理及误差计算：

1.各测量点xi温度简谐振动峰值的数据记录与转换计算:

表格中的数据已经完成了峰值转换，tm即为峰值出现时对应的时间

Cu样品

n 1 2 3 4 5 6 t1/s 2067.38 2086.12 2094.1 2100.31 2110.94 2107.4 Y/mV 1287.1 1187.1 1086.9 986.9 907 827 t2/s 2136.64 2138.42 2146.39 2155.25 2164.12 2179.18 tm/s 2102.01 2112.27 2120.245 2127.78 2137.53 2143.29 n 7 8 9 10 11 12 t1/s 2115.37 2137.53 2136.64 2150.82 2164.12 2158.8 Y/mV 757 697.1 606.9 520.8 452 377 t2/s 2184.5 2185.39 2191.59 2198.68 2205.77 2211.09 tm/s 2149.935 2161.46 2164.115 2174.75 2184.945 2184.945

Al样品

n 1 2 3 4 5 6 t1/s 1711.73 1720.15 1726.8 1730.78 1751.61 1744.96 Y/mV 1289.9 1170.1 1049.7 959.8 869.7 790 t2/s 1778.64 1785.29 1794.59 1804.34 1801.68 1822.95 tm/s 1745.185 1752.72 1760.695 1767.56 1776.645 1783.955 n 7 8

t1/s 1778.64 1785.29

Y/mV 720 650

t2/s 1808.33 1821.18

tm/s 1793.485 1803.235

2.差值表（含时间差Δt与距离差Δx），以第一个点位参考点

Cu样品

N 1 2 3 4 5 6 Δt/s10.26 18.235 25.77 35.52 41.28 47.925 Δx/m0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 N 7891011

Δt/s59.4562.10572.7482.93582.935

Δx/m0.140.160.180.20.22

Al样品

N 123456Δt/s7.53515.5122.37531.4638.7748.3Δx/m0.020.040.060.080.10.12 N 7

Δt/s58.05

Δx/m0.14

3. 根据上述结果， 计算Cu 、Al 样品中热波的传导速度（使用最小二乘法）

通过作差处理后， 可以出， 以ΔtΔx 作出的函数曲线将经过远点， 假设函数关系为Δx =b*Δt ， 这样， 计算出直线的斜率b ， 便得到了热波的传导速度v 斜率的计算公式如下：

首先对Cu 样品进行计算：

Σ(xi.yi)=81.3871, Σ(xi^2)= 32803.26, 则v=Σ(xi.yi)/Σ(xi^2)= 0.002481m/s

Cu 的热导率K m J T c v K Cu

?=???==/79.302418089203850002481.042

2π

πρ

再计算Al 样品：

Σ(xi.yi)= 22.4304, Σ(xi^2)= 8993.514, 则v=Σ(xi.yi)/Σ(xi^2)= 0.002494m/s Al 的热导率K m J T c v K Al

?=???==/5.21641802700900002494.042

2π

πρ

思考题， 实验感想， 疑问与建议：

1. 如何获得样品棒上瞬时的热波传导状态， 即瞬时T-x 曲线？

粗略地建立样品棒上瞬时的热波状态， 可以用同一时刻各个传感器上读取的温度（电压）值， 继而组成T-x 曲线来表示。 根据实验中的观察， 同一时刻各点的温度处于由近到远递减的趋势。 表达为T-x 曲线， 基本可如下所示：

2. 如何通过实验数据计算获得波长， 继而通过波长来计算热导率？

已知热波的波长ω

π

λD

22=， 热波在棒中的传播速度为ωνD 2=

那么就可以获得波长与波速之间的转换关系：22

22

8π

ωλ=v ，

这样便能够通过实验数据转换而获得波长， 进而获得以波长为自变量的热导率K 计算公式：3

2232πρωλT

c K =

3.为什么实验中测得的T-t曲线，越靠后方的传感器获得的曲线，其正弦特征越不明显而趋于平缓？

由于实验中采用的是端头脉动式加热法，则输入样品中的热量是以简谐规律波动的。而却靠后的位置，离端头的热源就越远，则相对来说热量传到这里的时间要长，同时对热源波动的响应也慢。

这两个因素重叠后，就会表现为该处的温度还尚未下降至最低点时，第二次脉动加热的峰已经传到这里，因而温度再次上升，总体表现上看来，测温度波动变得不明显而趋于平缓。

4.实验感想与体会：

在实验的过程中，发现该实验的读数操作会较大地影响到最终结果的准确性。由于在读取温度曲线的峰值时，采用的是对称取点法，则在计算机上取点操作时可能发生这样的情况：取得第一个点（比如该点位于峰左侧曲线上，并且取点准确）后，在峰值右边取点是，没有将取值光标置于曲线上就从数据窗口读数。此时读到的数据，Y值是不变的，便无法单纯通过数据来判断是否在曲线上取得的数据，就可能导致最终结果出现误差。另外，对程序放大功能的误操作，也会导致取样点偏移原来正确的曲线峰而导致最终结果的误差出现。

另外，该实验的设计思路上，避开了热导率定义中涉及的热量等不易测量的物理量，而通过测量热波的传导速度，再依靠导热方程的计算推导得到热导率，从而减少了实验过程的复杂程度，代替以数学计算，这样的思路在其他一些相关量不易测量的实验中值得借鉴。

原始记录及图表粘贴处：（见附页）

(精品)热阻及热导率的测量方法

热阻及热导率测试方法 范围 本方法规定了导热材料热阻和热导率的测试方法。本方法适用于金属基覆铜板热 阻和导热绝缘材料热阻和热导率的测试。 术语和符号 术语 热触热阻 contact resistance 是测试中冷热两平面与试样表面相接触的界面产生热流量所需的温差。接触热阻 的符号为R I 面积热流量areic heat flow rate 指热流量除以面积。 符号 下列符号适用于本方法。 λ：热导率，W/（m﹒K）； A：试样的面积，m 2 ； H：试样的厚度，m； Q：热流量，W 或者 J/s； q：单位面积热流量，W/ m 2 ； R：热阻，（K﹒m 2 ）/W。 原理 本方法是基于测试两平行等温界面中间厚度均匀试样的理想热传导。 试样两接触界面间的温 度差施加不同温度，使得试样上下两面形成温度梯度，促使热流量全部垂直穿过试样测试表 面而没有侧面的热扩散。 使用两个标准测量块时本方法所需的测试： T1＝高温测量块的高温，K； T2＝高温测量块的低温，K； T3＝低温测量块的高温，K； T4＝低温测量块的低温，K； A＝测试试样的面积，m 2 ； H＝试样的厚度，m。 基于理想测试模型需计算以下参数： T H：高温等温面的温度，K； T C：低温等温面的温度，K； Q：两个等温面间的热流量 热阻：两等温界面间的温差除以通过它们的热流量，单位为（K﹒m 2 ）/W； 热导率：从试样热阻与厚度的关系图中计算得到，单位为W/(m.K)。

接触热阻存在于试样表面与测试面之间。 接触热阻随着试样表面特性和测试表面施加给试样 的压力的不同而显著变化。因此，对于固体材料在测量时需保持一定的压力，并宜对压力进 行测量和记录。热阻的计算包含了试样的热阻和接触热阻两部分。 试样的热导率可以通过扣除接触热阻精确计算得到。 即测试不同厚度试样的热阻，用热阻相 对于厚度作图，所得直线段斜率的倒数为该试样的热导率，在厚度为零的截取值为两个接触 界面的接触热阻。如果接触热阻相对于试样的热阻非常小时（通常小于1％），试样的热导率 可以通过试样的热阻和厚度计算得出。 通过采用导热油脂或者导热膏涂抹在坚硬的测试材料表面来减小接触热阻。 仪器 符合本测试方法的一般特点要求的仪器见图A.1和图A.2。 该套仪器增加测厚度及压力监测等 功能，加强了测试条件的要求来满足测试精度需要。 仪器测试表面粗糙度不大于0.5μm；测试表面平行度不大于5μm。 精度为1μm归零厚度测试仪（测微计、LVDT、激光探测器等）。 压力监测系统。 图A.1 使用卡路里测量块测试架 图A.2 加热器保护的测量架 热源可采用电加热器或是温控流体循环器。主热源部分必需采用有保护罩进行保护， 保护罩 与热源绝缘，与加热器保持±0.2K的温差。避免热流量通过试样时产生热量损失。无论使用 哪一种热源，通过试样的热流量可以用测量块测得。 热流量测量块由测量的温度范围内已知其热导率的高热导率材料组成。为准确测量热流量， 必须考虑热传导的温度灵敏度。推荐测量块材料的热导率大于50 W/(m.K)。 通过推算测量块温度与测试表面的线性关系（Fourier传热方程），确定测量块的热端和冷端 的表面温度。 冷却单元通常是用温度可控的循环流体冷却的金属块，其温度稳定度为±0.2 K。 试样的接触压力通过测试夹具垂直施加在试样的表面上，并保持表面的平行性和对位。

导热系数的测量实验报告

导热系数的测量 导热系数（又称导热率）是反映材料热性能的重要物理量，导热系数大、导热性能好的材料称为良导体，导热系数小、导热性能差的材料称为不良导体。一般来说，金属的导热系数比非金属的要大，固体的导热系数比液体的要大，气体的导热系数最小。因为材料的导热系数不仅随温度、压力变化，而且材料的杂质含量、结构变化都会明显影响导热系数的数值，所以在科学实验和工程设计中，所用材料的导热系数都需要用实验的方法精确测定。 一．实验目的 1．用稳态平板法测量材料的导热系数。 2．利用稳态法测定铝合金棒的导热系数，分析用稳态法测定不良导体导热系数存在的缺点。 二．实验原理 热传导是热量传递过程中的一种方式，导热系数是描述物体导热性能的物理量。单位时间内通过某一截面积的热量dQ/dt 是一个无法直接测定的量，我们设法将这个量转化为较容易测量的量。为了维持一个恒定的温度梯度分布，必须不断地给高温侧铜板加热，热量通过样品传到低温侧铜板，低温侧铜板则要将热量不断地向周围环境散出。单位时间通过截面的热流量为： 当加热速率、传热速率与散热速率相等时，系统就达到一个动态平衡，称之为稳态，此时低温侧铜板的散热速率就是样品内的传热速率。这样，只要测量低温侧

铜板在稳态温度 T2 下散热的速率，也就间接测量出了样品内的传热速率。但是，铜板的散热速率也不易测量，还需要进一步作参量转换，我们知道，铜板的散热速率与冷却速率（温度变化率）dQ/dt=-mcdT/dt 式中的 m 为铜板的质量， C 为铜板的比热容，负号表示热量向低温方向传递。 由于质量容易直接测量，C 为常量，这样对铜板的散热速率的测量又转化为对低温侧铜板冷却速率的测量。铜板的冷却速率可以这样测量：在达到稳态后，移去样品，用加热铜板直接对下铜板加热，使其温度高于稳态温度 T2（大约高出 10℃左右），再让其在环境中自然冷却，直到温度低于 T2，测出 温度在大于T2到小于T2区间中随时间的变化关系，描绘出 T —t 曲线（见图 2），曲线在T2处的斜率就是铜板在稳态温度时T2下的冷却速率。 应该注意的是，这样得出的 t T ??是铜板全部表面暴露于空气中的冷却速率， 其散热面积为 2πRp2+2πRphp （其中 Rp 和 hp 分别是下铜板的半径和厚度），然而， 设样品截面半径为R ，在实验中稳态传热时，铜板的上表面（面积为 πRp2）是被 样品全部（R=Rp ）或部分（R

岩石孔隙度的测定

岩石孔隙度的测定 一、实验目的 1.巩固岩石孔隙度的概念，掌握其测定原理； 2.掌握气测孔隙度的流程和操作步骤。 二、实验原理 根据玻义尔定律，在恒定温度下，岩心室体积一定，放入岩心室岩样的固相体积越小，则岩心室中气体所占的体积越大，与标准室连通后，平衡压力就越低；反之，当放入岩心室内的岩样体积越大，平衡压力越高。 绘制标准块的体积（固相体积）与平衡压力的标准曲线，测定待测岩样平衡压力后，根据标准曲线反求岩样的固相体积。按下式计算岩样的孔隙度： 三、实验流程 （a）流程图 （b）控制面板 图1 QKY-Ⅱ型气体孔隙度仪 四、实验操作步骤 1.用游标卡尺测量各个钢圆盘和岩样的直径与长度（为了便于区分，将钢圆盘从小到大编号为1、2、3、4），并记录在数据表中； 2.将2号钢圆盘装入岩心杯，并把岩心杯放入夹持器中，顺时针转动T形转柄，使之密封。打开样品阀及放空阀，确保岩心室气体压力为大气压； 3.关样品阀及放空阀，开气源阀和供气阀。调节调压阀，将标准室气体压力调至某一值，如560kPa。待压力稳定后，关闭供气阀，并记录标准室气体压力； 4.开样品阀，气体膨胀到岩心室，待压力稳定后，记录平衡压力； 5.发开放空阀，逆时针转动T形转柄，将岩心杯向外推出，取出钢圆盘；

6.用同样的方法将3号、4号及全部（1～4号）钢圆盘装入岩心杯中，重复步骤2～5，记录平衡压力； 7.将待测岩样装入岩心杯中，按上述方法测定装岩样后的平衡压力； 8.将上述数据填入原始记录表 五、实验数据处理 1.计算各个铜圆盘体积和岩样的外表体积 取编号为2的钢圆盘进行分析，其直径d＝2.50cm，长度L＝2.030cm； 所以，由得： 同理，可得表1中V f数据。 2.绘制标准曲线：以钢圆盘体积为横坐标，相应的平衡压力为纵坐标绘制标准曲线，并根据待测岩样测得的平衡压力，在标准曲线上反查出岩样的固相体积 由下表1中数据，可绘制标准曲线图如下： 图2 标准曲线图 所以，有上图2得：岩样固相体积V s＝25.0cm3 4.计算岩样孔隙度 所以岩样孔隙度为20.10% 钢圆盘编 号2号3号4号1-4号 自由组合钢圆盘岩样编号 2，4 3，4 2，3，4 A15-1B 直径 d(cm) 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.482 长度 L(cm) 2.030 2.484 5.000 10.014 7.030 7.484 9.514 6.468 体积V f9.96 12.19 24.54 49.16 34.51 36.74 46.70 31.29

动态法测定良导体的热导率

〖实验二十五〗 动态法测定良导体的热导率 实验时间2015年4月28日 报告时间2015年4月29日 1300011454 周二下午第2组3号 〖目的要求〗 1、测定良导体的热导率； 2、学习一种测定材料热导率的方法； 3、了解动态法测定良导体的特点和优越性； 4、认识热波，加强对波动理论的理解。 〖仪器用具〗 热导率动态测量仪，微机。

〖实验原理〗 1、热流方程 本实验采用非稳态法测定良导体的热导率。取棒状样品，假定热量仅沿一维传播。取一小段棒元，根据傅里叶导热定律，单位时间内在单位等温面上沿温度降低方向流过某垂直于传播方向的热流密度为： q T t t κ??=-?? 式中：κ为待测材料的热导率。由导热定律可推得热流方程： 22,T T t x c κααρ??==?? 式中：α称为热扩散率。 2、热波方程 热流方程的解将各点的温度随时间的变化表示出来，具体形式取决于边界条件，若令热端的温度围绕T 0按简谐规律变化，即： 0 sin m T T T t ω=+ 式中：T m 为热端的最高温度；ω为热端温度变化的角频率。 假设另一端无反射并保持恒定温度为T 0，则式热流方程的解也就是棒中各点的温度，即： 0 exp sin m T T kx T t ω??? =-+- ? ? ???

式中的T 0是直流成分；k 是线性成分的斜率。 从上式中可以看出： (1)当热端（x=0）温度按简谐方式变化时，这种变化将以衰减波的形式在棒内向冷端传播，称为热波，也就是温度波。 (2)热波波速 v =(3)热波波长 2λπ =因此在角频率。已知的情况下，只要测出波速或波长就可以计算出 α然后再由 c κ αρ= 计算出材料的热导率κ。由热波波速公式，可得： 222 424period c v v c T c f v κρρκρππω===? 式中：f ，T period 分别为热端温度按简谐变化的频率和周期。 从上述原理可知实现热导率测量的关键是: ①实现热量的一维传播； ②实现热端温度随时间按简谐形式变化的边界条件。 本实验采取的热波法，特点是当热量在样品中传播时，样品中各点的温度不像稳态法那样必须保持恒定，只要给定适当边界条件，可以做到样品上各点的温度均可随时间进行简谐变化，利用这种变化可以很容易测出热波波速，进而可计算出样品材料的热导率。

常用材料的导热系数表

材料的导热 傅力叶方程式： Q=KA△T/d, R=A△T/Q Q: 热量，W；K: 导热率，W/mk；A：接触面积；d: 热量传递距离；△T：温度差；R: 热阻值 导热率K是材料本身的固有性能参数，用于描述材料的导热能力。这个特性跟材料本身的大小、形状、厚度都是没有关系的，只是跟材料本身的成分有关系。所以同类材料的导热率都是一样的，并不会因为厚度不一样而变化。 将上面两个公式合并，可以得到 K=d/R。因为K值是不变的，可以看得出热阻R值，同材料厚度d是成正比的。也就说材料越厚，热阻越大。 但如果仔细看一些导热材料的资料，会发现很多导热材料的热阻值R，同厚度d并不是完全成正比关系。这是因为导热材料大都不是单一成分组成，相应会有非线性变化。厚度增加，热阻值一定会增大，但不一定是完全成正比的线性关系，可能是更陡的曲线关系。 根据R=A△T/Q这个公式，理论上来讲就能测试并计算出一个材料的热阻值R。但是这个公式只是一个最基本的理想化的公式，他设定的条件是：接触面是完全光滑和平整的，所有热量全部通过热传导的方式经过材料，并达到另一端。 实际这是不可能的条件。所以测试并计算出来的热阻值并不完全是材料本身的热阻值，应该是材料本身的热阻值+所谓接触面热阻值。因为接触面的平整度、光滑或者粗糙、以及安装紧固的压力大小不同，就会产生不同的接触面热阻值，也会得出不同的总热阻值。 所以国际上流行会认可设定一种标准的测试方法和条件，就是在资料上经常会看到的ASTM D5470。这个测试方法会说明进行热阻测试时候，选用多大的接触面积A，多大的热量值Q，以及施加到接触面的压力数值。大家都使用同样的方法来测试不同的材料，而得出的结果，才有相比较的意义。 通过测试得出的热阻R值，并不完全是真实的热阻值。物理科学就是这样，很多参数是无法真正的量化的，只是一个“模糊”的数学概念。通过这样的“模糊”数据，人们可以将一些数据量化，而用于实际应用。此处所说的“模糊” 是数学术语，“模糊”表示最为接近真实的近似。 而同样道理，根据热阻值以及厚度，再计算出来的导热率K值，也并不完全是真正的导热率值。 傅力叶方程式，是一个完全理想化的公式。我们可用来理解导热材料的原理。但实际应用、热阻计算是复杂的数学模型，会有很多的修正公式，来完善所有的环节可能出现的问题。 总之： a. 同样的材料，导热率是一个不变的数值，热阻值是会随厚度发生变化的。 b. 同样的材料，厚度越大，可简单理解为热量通过材料传递出去要走的路程越多，所耗的时间也越多，效能也越差。 c. 对于导热材料，选用合适的导热率、厚度是对性能有很大关系的。选择导热率很高的材料，但是厚度很大，也是

非良导体热导率的测量带实验数据处理

本科实验报告 （阅） 实验名称:非良导体热导率的测量 实验11 非良导体热导率的测量 【实验目的和要求】 1.学习热学实验的基本知识和技能。 2.学习测量非良导体热导率的基本原理的方法。 3.通过做物体冷却曲线和求平衡温度下物体的冷却速度，加深对数据图事法的理解。 【实验原理】 热可以从温度高的物体传到温度低的物体，或者从物体的高温部分传到低温部分，这种现象叫做热传递。热传递的方式有三种：传导，对流和辐射。 设有一厚度为l、底面积为S?的薄圆板，上下两底面的温度T ，T 不相等，且T1＞T2，则有热量自上底面传乡下底面（见图1），其热量可以表示为 (1)

图1 测量样品 式中，为热流量，代表单位时间里流过薄圆板的热量；为薄圆板内热流方向上的温度梯度，式中的负号表示热流方向与温度梯度的方向相反；为待 测薄圆板的热导率。 如果能保持上下两底面的温度不变（稳恒态）和传热面均匀，则，于是 (2) 得到 关键1.使待测薄圆板中的热传导过程保持为稳恒态。 2.测出稳恒态时的。 1．建立稳恒态 为了实现稳恒态，在试验中将待测薄圆板B置于两个直径与B相同的铝圆柱A,C 之间，且紧密接触，（见图2）。 图二测量装置 C内有加热用的电阻丝和用作温度传感器的热敏电阻，前者被用来做热源。首先，

可由EH-3数字化热学实验仪将C内的电阻丝加热，并将其温度稳定在设定的数值上。B的热导率尽管很小，但并不为零，固有热量通过B传递给A，使A的温度T A逐渐升高。当T A高于周围空气的温度时，A将向四周空气中散发热量。由于C的温度恒定，随着A的温度升高，一方面通过C通过B流向A的热流速率不断减小，另一方面A向周围空气中散热的速率则不断增加。当单位时间内A 从B 获得的热量等于它向周围空气中散发的热量时，A的温度就稳定不变了。 2.测量稳恒态时的 因为流过B的热流速率就是A从B获的热量的速率，而稳恒态时流入A的热流速率与它散发的热流速率相等，所以，可以通过测A在稳恒态时散热的热流速率来测。当A单独存在时，它在稳恒温度下向周围空气中散热的速率为 （3） 式中，为A的比热容；为A的质量；n=T=T2成为在稳恒温度T2时的冷却速度。 A的冷却速度可通过做冷却曲线的方法求得。具体测法是：当A、C已达稳恒态后，记下他们各自的稳恒温度T2,T1后，再断电并将B移开。使A，C接触数秒钟，将A 的温度上升到比T2高至某一个温度，再移开C，任A自然冷却，当TA降到比T2约高To（℃）时开始计时读数。以后每隔一分钟测一次TA,直到TA 低于T2约To（℃）时止。测的数据后，以时间t为横坐标，以TA为纵坐标做A 的冷却曲线，过曲线上纵坐标为T2的点做此曲线的切线，则斜率就是A在TA 的自然冷却速度，即 （4） 于是有（5） 但要注意，A自然冷却时所测出的与试验中稳恒态时A散热是的热流速率是不同的。因为A在自然冷却时，它的所有外表面都暴漏在空气中，都可以 散热，而在实验中的稳恒态时，A的上表面是与B接触的，故上表面是不散热的。由传热定律：物体因空气对流而散热的热流速率与物体暴露空气中的表面积成正比。设A的上下底面直径为d，高为h，则有 （6）

常见材料导热系数(史上最全版)

导热率K是材料本身的固有性能参数，用于描述材料的导热能力，又称为热导率，单位为W/mK。这个特性跟材料本身的大小、形状、厚度都是没有关系的，只是跟材料本身的成分有关系。不同成分的导热率差异较大，导致由不同成分构成的物料的导热率差异较大。单粒物料的导热性能好于堆积物料。 稳态导热：导入物体的热流量等于导出物体的热流量，物体内部各点温度不随时间而变化的导热过程。 非稳态导热：导入和导出物体的热流量不相等，物体内任意一点的温度和热含量随时间而变化的导热过程，也称为瞬态导热过程。 导热系数是指在稳定传热条件下，1m厚的材料，两侧表面的温差为1度（K,°C）,在1秒内，通过1平方米面积传递的热量，用λ表示，单位为瓦/米·度 导热系数与材料的组成结构、密度、含水率、温度等因素有关。非晶体结构、密度较低的材料，导热系数较小。材料的含水率、温度较低时，导热系数较小。 通常把导热系数较低的材料称为保温材料(我国国家标准规定，凡平均温度不高于350℃时导热系数不大于0.12W/(m·K)的材料称为保温材料），而把导热系数在0.05瓦/米摄氏度以下的材料称为高效保温材料。 导热系数高的物质有优良的导热性能。在热流密度和厚度相同时，物质高温侧壁面与低温侧壁面间的温度差，随导热系数增大而减小。锅炉炉管在未结水垢时，由于钢的导热系数高，钢管的内外壁温差不大。而钢管内壁温度又与管中水温接近，因此，管壁温度（内外壁温度平均值）不会很高。但当炉管内壁结水垢时，由于水垢的导热系数很小，水垢内外侧温差随水垢厚度增大而迅速增大，从而把管壁金属温度迅速抬高。当水垢厚度达到相当大（一般为1~3毫米）后，会使炉管管壁温度超过允许值，造成炉管过热损坏。对锅炉炉墙及管道的保温材料来讲，则要求导热系数越低越好。一般常把导热系数小于0。8x10的3次方瓦/（米时·摄氏度）的材料称为保温材料。例如石棉、珍珠岩等填缝导热材料有:导热硅脂、导热云母片、导热陶瓷片、导热矽胶片、导热双面胶等。主要作用是填充发热功率器件与散热片之间的缝隙，通常看似很平的两个面,其实接触面积不到40%,又因为空气是不良导热体，导热系数仅有0.03w/m.k,填充缝隙就是用导热材料填充缝隙间的空气. 傅力叶方程式： Q=KA△T/d, R=A△T/Q Q: 热量，W K: 导热率，W/mk A：接触面积 d: 热量传递距离△T：温度差 R: 热阻值 将上面两个公式合并，可以得到 K=d/R。因为K值是不变的，可以看得出热阻R值，同材料厚度d是成正比的。也就说材料越厚，热阻越大。 但如果仔细看一些导热材料的资料，会发现很多导热材料的热阻值R，同厚度d并不是完全成正比关系。这是因为导热材料大都不是单一成分组成，相应会有非线性变化。厚度增加，热阻值一定会增大，但不一定是完全成正比的线性关系，可能是更陡的曲线关系。 实际这是不可能的条件。所以测试并计算出来的热阻值并不完全是材料本身的热阻值，应该是材料本身的热阻值+所谓接触面热阻值。因为接触面的平整度、光滑或者粗糙、以及安装紧固的压力大小不同，就会产生不同的接触面热阻值，也会得出不同的总热阻值。 所以国际上流行会认可设定一种标准的测试方法和条件，就是在资料上经常会看到的ASTM D5470。这个测试方法会说明进行热阻测试时候，选用多大的接触面积A，多大的热量值Q，以及施加到接触面的压力数值。大家都使用同样的方法来测试不同的材料，而得出的结果，才有相比较的意义。 通过测试得出的热阻R值，并不完全是真实的热阻值。物理科学就是这样，很多参数是无法真正的量化的，只是一个“模糊”的数学概念。通过这样的“模糊”数据，人们可以将一些数据量化，而用于实际应用。此处所说的“模糊” 是数学术语，“模糊”表示最为接近真实的近似。

岩石孔隙度测定 实验报告

中国石油大学油层物理实验报告 实验日期：2010年11月22日成绩： 班级：资源（中石化）07-1班学号：07131419姓名：武鑫彪教师：张丽丽同组者：无 实验内容：岩石孔隙度测定 一、实验目的 1.悉知岩石孔隙度的概念，掌握其测定原理(膨胀法测定孔隙度)。 2.掌握气测孔隙度的流程与操作步骤。 二、实验原理 根据波义耳定律，在恒定温度下，岩心室体积一定，放入岩心室样品的固相(颗粒)体积越小，则岩心室中气体所占体积越大，与标准室连通后，平衡压力越低；反之，当放入岩心室内的岩样固相体积越大，平衡压力越高。 绘制标准块的体积（固相体积）与平衡压力的标准曲线，测定待测岩样平衡压力，据标准曲线反求岩样固相体积。按下式计算岩样孔隙度： % 100×?=f s f V V V φ三、实验流程与设备 图1.流程图 图2.控制面板

设备：QKY-II型气体孔隙度仪 仪器部件组成： 1气源阀：供给孔隙度仪调节器低于1000KPa的气体。当供气阀开启时，调节器通过常泄，使压力保持稳定。 2调节阀：将1000KPa的气体准确地调节到指定压力（小于1000KPa）。 3供气阀：连接经调节阀后的气体到标准室和压力传感器。 4压力传感器：测量体系中气体压力，用来指示准确标准室的压力，并指示体系的平衡压力。 5样品阀：能使标准室的气体连接到岩心室。 6放空阀：使岩心室中的初始压力为大气压，也可使平衡后的岩心室与标准室的气体放入大气。 四、实验步骤 1.用游标卡尺测量各个钢圆盘和岩样的直径与长度(为了便于区分，将钢圆 盘从小到大编号为1、2、3、4)，并记录在数据表中。 2.将2号钢圆盘装入岩心杯，并把岩心杯放入夹持器中，顺时针转动T形 转柄，使之密封。打开样品阀及放空阀，确保岩心室气体为大气压。 3.关样品阀及放空阀，开气源阀和供气阀。调节调压阀，将标准室气体压 力调至某一值（如560KPa）。待压力稳定后，关闭供气阀，并记录标准 室气体压力。 4.开样品阀，气体膨胀到岩心室，待压力稳定后，记录平衡压力。 5.打开放空阀，逆时针转动T形转柄，将岩心杯向外推出，取出钢圆盘。 6.用同样的方法将3号、4号及全部（1-4）钢圆盘装入岩心杯中，重复步 骤2~5，记录平衡压力。 7.将待测岩样装入岩心杯，按上述方法测定装岩样后的平衡压力。 8.将上述数据填入原始记录表。 五、数据处理与计算 1.计算各个钢圆盘体积和岩样外表体积。 2.绘制标准曲线：以钢圆盘体积为横坐标，相应的平衡压力为纵坐标绘制 标准曲线。 P——平衡压力，KPa； V ——岩样固相体积，cm3； s V ——岩样外表体积，cm3； f d——岩样直径，cm； L——岩样长度，cm； Ф——孔隙度，%。

良导体热导率的动态法测量

西安交通大学 大学物理仿真实验报告 姓名：李宗阳 班级：能动28 学号：2120301210

实验名称：良导体热导率的动态法测量 一．实验目的 1．通过实验学会一种测量热导率的方法。 2．解动态法的特点和优越性。 3．认识热波，加强对拨动理论的理解。 二．实验原理 实验采用热波法测量铜、铝等良导体的热导率。简化问题，令热量沿一维传播，周边隔热,如图1所示。根据热传导定律，单位时间内流过某垂直于传播方向上面积A 的热量，即热流为 x T KA t q ??-=?? （1） 其中K 为待测材料的热导率，A 为截面积， 文中x T ??是温度对坐标x 的梯度,负号表示热量流动方向与温度变化方向相反．dt 时间 内通过面积A 流入的热量 dxdt x T KA dt t q t q dq dx x x 22??=?? ??????? ????-??? ????=+ 图1 棒 元 若没有其他热量来源或损耗，据能量守恒定律，dt 时间内流入面积A 的热量等 于温度升高需要的热量dt t T Adx c dq ?? ? ????=ρ，其中C ，ρ分别为材料的比热容与密度。所以任一时刻棒元热平衡方程为

dx x T K t T dx C 22??=??ρ （2） 由此可得热流方程 22x T D t T ??=?? （3） 其中ρC K D =，称为热扩散系数． 式（3）的解将把各点的温度随时间的变化表示出来，具体形式取决于边界条件，若令热端的温度按简谐变化，即 t T T T m ωsin 0+= （4） 其中T m 是热端最高温度，为热端温度变化的角频率。另一端用冷水冷却， 保持恒定低温o T ，则式（3）的解也就是棒中各点的温度为 )sin(202x t e T x T T D x m D ωωαω-?+-=- （5） 其中T 0是直流成分，α是线性成分的斜率，从式（5）中可以看出： 1) 热端(x=0)处温度按简谐方式变化时，这种变化将以衰减波的形式在棒内向冷端传播，称为热波． 2) 热波波速：ωD V 2= （6） 3) 热波波长：ωπλD 22= （7） 因此在热端温度变化的角频率已知的情况下，只要测出波速或波长就可以计算出 D ．然后再由ρ C K D =计算出材料的热导率K ．本实验采用.式（6）可得 ωρC K V 22= 则T C V f C V K πρπρ4422== （8） 其中，f 、T 分别为热端温度按简谐变化的频率和周期．实现上述测量的关键是： 1) 热量在样品中一维传播．2) 热端温度按简谐变化．

常见材料的导热率

常见材料的导热率部分常见物质导热率 材质 导热率 (W·m?1·K?1) 测试温度 (K) 293K时的电导率 (Ω?1·m?1) 备注 0.17-0.22967.143E-15- 5.0E-14 7.143E-15- 5.0E-14通俗写法 是7.143×10?15– 5.0×10?14 0.024-0.0457273-6002.95-7.83×10? 15 (N,21%O+0.93%Ar+0.04%C O2) (1个标准大气压) 0.1-0.2293-300 237293 3.7E+07 170-190293 1.0E-11 26-40293 1.0E-12 0.507300 0.016-0.0179298-300 218-300293 1.0E-12 7.97300 125296 1.5-1.6E+07(Cu63%, Zn37%) 109-121293-296 1.3-1.6E+07(Cu70%, Zn30%) 0.15-1.31293-298 26-50293-296 5.9-7.1E+06 Sn25%[11] (Cu89%, Sn11%)[23] 0.45394 0.0146-0.017 8 273-300

3180 -3500300-320(Lateral)10?16 - (Ballistic)108SWNT(length:2.6 μm, diameter:1.7?nm) 0.8-1.28293~61-67%CaO 4012935.92-5.96E+07 0.04-0.07293 0.03293 1000273-293 1.0E-16(98.1%的宝石钻) (C+0.1%氮) 2200293 1.0E-1699%的C12和1%的C13 3320-4100293(Lateral)10?16 - (Ballistic)108 C12同位素>99.9% 0.03-0.1398-298 1.0E-14 0.045293 56300 0.8-1.429310?14-10?10氧化亚铁含量<1% 0.29293 318293-2984.52-4.55E+07 1.73-3.98(72%SiO2+14%Al2O3+4%K2O) 4840-5300293 1.0E+08 1.6- 2.22273-293 80300 34.6-80.4293-127 3 9.9-10.4E+06 55298(Fe+(2-4)%C+(1-3)%Si)

实验二 给水度 孔隙度 持水度测定实验

实验二 给水度、孔隙度、持水度测定实验 一、实验目的 1．加深理解松散岩石的孔隙度、给水度和持水度的概念。 2．熟练掌握实验室测定孔隙度、给水度和持水度的方法。 3．熟悉给水度仪并对仪器进行标定。 4．测定三种松散岩石试样的孔隙度、给水度和持水度。 二、实验原理 给水度就是饱水岩石在重力作用下，能从岩石中自由流出来的水的体积与整个岩石体积之比。在数值上相当于岩石饱和容水度（简称容水度）与最大分子水容度（持水度）之差。其计算公式为32V V =μ。 孔隙度是指某一体积岩石（包括孔隙在内）中孔隙体积所占的比例。其计算公式为 31V V n =。 持水度是指饱水岩石在重力作用下释水后，岩石中保持的水的体积与岩石体积之比。其计算公式为μ-=n S r 。 式中：—水充满砂样孔隙的体积（进水量体积）（）； 1V 3 cm 2V —重力作用下，饱水砂中自由流出的水体积（退水量体积）（）； 3 cm 3V —饱水砂样的总体积（试样体积）（） 3cm 给水度、孔隙度和持水度的测定有两种方法：体积法和差值法。体积法适用于碎石、砾和砂等粗粒岩土。差值法适用于砂、粉砂和粘性土等细粒岩土。 本实验要求掌握体积法测定砂的给水度、孔隙度和持水度。 体积法（1） 一、仪器设备 1．给水度仪（图2—1）。 2．十二指肠减压器，或大号吸耳球，用以抽吸气体。 3．量筒（25ml ）和胶头滴管。 4．松散岩石试样：砾石（粒径为5~10mm ，大小均匀，磨圆好）；砂（粒径为0.45mm~0.6mm ）；砂砾混合样（指把上述砂样完全充填进砾石样的孔隙中得到的一种新试样）。

图2-1 给水度仪图 图2-2 胶头滴管调整三通管液面示意图 二、实验室准备工作 1—装样筛；2—筛板；3—试样筒；4—透水石；5—固定连接板；6—试样筒底部漏斗；7—弹簧夹；8—硬塑料管；9—滴定管；10—三通管 1—H 为三通管液面到透水石底面的距离； 2—三通管液面 1．标定透水石的负压值 透水石是用一定直径的砂质颗粒均匀胶结成的多孔板。透水石的负压值是指在气、液、固三相介质界面上形成的弯液面产生的附加表面压强。标定方法如下： 首先，饱和透水石并使试样筒底部漏斗充满水（最好用去气水，即通过加热或蒸馏的方法去掉水中部分气体后的水）。具体做法是：将试样筒与底部漏斗一起从开关a 处卸下（见图2-1），浸没于水中并倒置，将漏斗管口与十二指肠减压器抽气管连接，抽气使透水石饱水，底部漏斗全充满水。用弹簧夹在水中封闭底部漏斗管，倒转试样筒，将装有水（可以不满）的试样筒放回支架。同时打开a 、b 两开关，在两管口同时流水的情况下连接塑料管。关闭a 、b 开关，倒去试样筒中剩余的水，将A 滴定管液面调至零刻度，并与透水石底面水

孔隙度测定

一.孔隙度定义： 岩石的总体积V b ，是由孔隙的体积V p 及固体颗粒体积（基质体积）V s 两部分组成。孔隙度（?）是指岩石中孔隙体积V p 与岩石总体积V b 的比值。表达式为 ?=V p V b ×100% 它是说明储集层储集能力的相对大小的基本参数。 二.孔隙度的分类 1.岩石的绝对孔隙度（?a ） 岩石的绝对孔隙度（?a ）指掩饰的总孔隙体积（V a ）与岩石外表体积（V b ）之比，即 ?a =V a V b ×100% 2.岩石的有效孔隙度（?e ） 有效孔隙度是指岩石中有效孔隙的体积（V e ）与岩石外表体积（V b ）之比，即： ?e =V e V b ×100% 计算储量和评价油气层特性时一般之有效孔隙度。 3.岩石的流动孔隙度（?f ） 微毛细管孔隙虽然彼此连通，但未必都能让流体流过。例如对于喉道半径极小的孔隙来说，通常的开采压差难以使流体流过；亲水岩石孔壁表面附着的水膜使得孔隙通道大大缩小。所以流动孔隙度是指含油岩石中，可流动的孔隙体积（V f ）与岩石外表体积（V b ）之比，即： ?f =V f b ×100% 流动孔隙度与有效孔隙度不同，它既排除了死孔隙，又排除了微毛细管孔隙体积。流动孔隙度不是一个定值，它随地层中的压力梯度和液体的物理化学性质而变化。在油气田开发中，流动孔隙度具有一定的实用价值。 三者的关系为：绝对孔隙度>有效孔隙度>流动孔隙度 三.孔隙度分级标准 四.双重介质岩石空孔隙度 双重孔隙介质储层具有两种孔隙系统。第一类是岩石颗粒之间的孔隙空间构成的粒间孔隙构成的孔隙度，称为原生孔隙度；第二类是裂缝和空洞的空隙空间形成的系统构成的孔隙度，称为次生孔隙度。 总孔隙度?t 、裂缝孔隙度?f 和岩石原生孔隙度?p 之间有如下关系： ?p =?p +?f

热波法测热导率

热波法测热导率 实验仪器：（注明规格和型号） 本实验使用RB-1型热导率动态测量仪，包括主机、控制单元、记录单元三大部分。 1. 主机：棒状样品及热电偶阵列，脉动热源，冷却装置 2. 控制单元 3. 记录系统 实验目的： 1. 学习一种测量热导率的方法 2. 了解动态法测量热导率的特点和优点 3. 认识热波，加强对波动理论的认识

实验原理简述： 1. 导热微分方程的建立 热传导是指发生在固体内部或静止流体内部的热量交换过程 为使问题简化, 假设样品为棒状, 热量沿一维传播; 在棒上取微元 x→x+dx, 如图中所示. 根据Fourrier导热定律, 单位时间内流过某垂 直于热流方向, 面积为A的热量, 即热流为: 其中q为热流, 表示等温面上沿温度降低方向单位时间内传递的热 量; K为热导率, 表示单位时间内在单位长度上温度降低1K时, 单位 面积上通过的热量; 而在Δt时间内通过截面A流入小体积元dV=Adx的热量为： ，而小体积元升高温度ΔT所需要的热量为： 在无外界条件变化的情况下，以上两式应当相等，联立以上两 式，可以得到： ，并可以由此推知热流方程： 其中D=K/cρ为热扩散率。 该热流方程的解将给出材料上各点温度随时间的变化，解的具 体形式还将取决于边界条件

2. 方程求解 若使热端的温度围绕T0作简谐变化：T=T0+Tm*sinωt，而另一端无反射并且保持恒定温度T0，则可以得到原微分方程的解为并且由上式可以得到热波的波长，热波在棒中的传播速度为因而，在被测样品棒热端温度的周期变化角频率ω已知的情况下，只要测出热波的波速或波长，就可以计算出热扩散率D，进而计算出热导率K。

实验四稳态平板法测保温绝热材料的热导率λ

实验四、稳态平板法测保温绝热材料的热导率λ 一、 实验目的 1、 巩固和深化稳态导热过程的基本理论，学习用平板法测绝热材料热导率的实验方法 和技能 2、 测定实验材料的热导率 3、 确定试验材料热导率与温度的变化关系 二、 实验原理 热导率是表征材料导热能力的物理量。对不同的材料，热导率各不相同；对同种材料，热导率会随温度、压力、含湿量、物质的结构和密度等因素而不同。各种材料的热导率都是采用实验方法来测定的，如果分别考虑不同因素的影响，就需要对各种因素加以试验，往往不能只在一种试验设备上进行。稳态平板法是应用一维稳态导热过程的基本原理来测定材料热导率的方法，可以用来测定材料的热导率及其与温度的变化关系 实验设备是根据在一维稳态情况下通过平板的导热量Q 和平板两面的温差Δt 成正比，与平板的厚度成反比δ，与热导率λ成正比的关系来设计的 由一维稳态理论，通过薄壁平板（壁厚小于十分之一壁长与壁宽）的稳态导热量为 δ λt A Q ?= w 测试时，如果能够测得平板两面的温差Δt=t R -t L 、平板厚度δ、垂直热流方向的导热面积A 和通过平板的热流量Q ，即可根据下式计算得出热导率λ： A t Q δ λ?= W/m.℃ 上式计算得出的热导率是当时平均温度下材料的热导率值，此平均温度为 )t t (2 1 t L R += ℃ 在不同的温度和温差条件下测出相应的热导率λ，将λ值标在λ—t 坐标图内，就可得出λ=f(t )的关系曲线 三、 实验装置及测量仪表 稳态平板法测绝热材料热导率的实验装置如图1和图2所示。 被试验材料做成二块方形薄壁平板试件，面积300x300[mm 2 ],实际导热计算面积A 为 200x200[mm 2 ],板的厚度为δ[mm]。平板试件被夹紧在加热器的上下热面和上下水套的冷面

岩石孔隙度测定

中国石油大学（油层物理）实验报告 实验日期 成绩： 班级 学号： 姓名： 教师： 同组者 实验一 岩石孔隙度的测定 一. 实验目的 1. 掌握气测孔隙度的流程和操作步骤。 2. 巩固岩石孔隙度的概念，掌握其测定原理。 二．实验原理 根据玻义尔定律，在恒定温度下，岩心室一定，放入岩心 杯岩样的固相(颗粒)体积越小，则岩 心室中气体所占体积越大，与标准室连通后，平衡压力越低；反之，当放入岩心室内的岩样固相体 积越大，平衡压力越高。根据平衡压力的大小就可测得岩样的固相体积。 %100?=-f s f V V V φ 测定岩石骨架体积可以用①气体膨胀法 )12(211)(V V Vo P V P Vs Vo Po +-=+- ②气体孔隙度仪 三．实验流程

（a）流程图 仪器有下列部件组成： 1气源阀：供给孔隙度仪调节器低于1000Pa的气体，当供气阀开启时，调节器通过常泄，使压力保持恒定。 2调节阀：将1000Pa的气体压力准确地调节到指定压力（小于1000Pa）。 3供气阀：连接经调节阀调压后的气体到标准室和压力传感器。 4压力传感器：测量体系中气体压力，用来指示准确标准室的压力，并指示体系 的平衡压力。 5样品阀：能使标准室内的气体连接到岩心室。 6放空阀：使岩心室中的初始压力为大气压，也可使平衡后的岩心室与标准室的气体放入大气。 图1-1 QKY-Ⅱ型气体孔隙度仪流程图及外观图 图1-1 QKY-Ⅱ型气体孔隙度仪流程图及外观图 四．实验步骤 1.将钢圆盘从小到大编号为1、2、3、4； 2.用游标卡尺测量各个钢圆盘和岩样的直径与长度，并记录在数据表 中； 3.打开样品阀及放空阀，确保岩心室气体为大气压； 4.将2号钢圆盘装入岩心杯，并把岩心杯放入夹持器中，顺时针转动T 形转柄，使之密封。 5.关样品阀及放空阀，开气源阀、供气阀，调节调压阀，将标准室压 力调至某一值，如560kPa。待压力稳定后，关闭供气阀，并记录标准室气体压力。 6..开样品阀，气体膨胀到岩心室，待压力稳定后，记下此平衡压力。 7.开放空阀至大气压，关样品阀，逆时针转动T形转柄一周，将岩心 室向外推出，取出钢圆盘。 8.用同样方法将3号、4号、全部（1号-4号）及两两组合的三组钢 圆盘装入岩心室中，重复步骤2-5，记下平衡压力。

中国石油大学(华东)岩石孔隙度的测定实验

岩石孔隙度的测定 一、实验目的 1.巩固岩石孔隙度的概念，掌握其测定原理； 2.掌握气测孔隙度的流程和操作步骤。 二、实验原理 岩石的体积分为几何体积、骨架体积和孔隙体积，我们可以根据其中两个数值求解剩余一个。孔隙度是孔隙体积与几何体积之比，反映了岩石中孔隙的发育程度，表征储集层储集流体的能力。储层的孔隙度越大，可容纳流体的量就越大，储集性能就越好。 根据玻义尔定律，在恒定温度下，岩心体积一定，放入岩心室岩样的固相（颗粒）体积越小，则岩心室中气体所占体积越大，与标准室连通后，平衡压力越低；反之，当放入岩心室内的岩样固相体积越大，平衡压力越高。 绘制标准块的体积（固相体积）与平衡压力的标准曲线，测定待测岩样平衡压力，据标准曲线反求岩样固相体积。按下式计算岩样孔隙度： 100%f s f V V V φ-= ? 三、实验流程与设备 （a ）流程图

（b ）控制面板 图1 QKY-Ⅱ型气体孔隙度仪 仪器由下列部件组成： （1）气源阀：供给孔隙度仪调节器低于1000kPa 的气体，当供气阀开启时，调节器通过常泄，使压力保持恒定。 （2）调节阀：将1000kPa 的气体压力准确地调节到指定压力（小于1000kPa ）。 （3）供气阀：连接经调节阀调压后的气体到标准室和压力传感器。 （4）压力传感器：测量体系中气体压力，用来指示准确标准室的压力，并指示体系的平衡压力。 （5）样品阀：能使标准室内的气体连接到岩心室。 （6）放空阀：使岩心室中的初始压力为大气压，也可使平衡后岩心室与标准室的气体放入大气。 四、实验步骤 1.用游标卡尺测量各个钢圆盘和岩样的直径与长度（为了便于区分，将钢圆盘从小到大编号为1、2、3、4），并记录在数据表中； 2.将2号钢圆盘装入岩心杯，并把岩心杯放入夹持器中，顺时针转动T 形转柄，使之密封。打开样品阀及放空阀，确保岩心室气体为大气压； 3.关样品阀及放空阀，开气源阀和供气阀。调节调压阀，将标准室气体压力调至某一值（本次试验为560kPa ）。待压力稳定后，关闭供气阀，并记录标准室气体压力； 4.开样品阀，气体膨胀到岩心室，待压力稳定后，记录平衡压力； 5.打开放空阀，逆时针转动T 形转柄，将岩心杯向外推出，取出钢圆盘； 6.用同样的方法将3号、4号、全部（1～4号）及任意三种组合的钢圆盘装入岩心杯中，重复步骤2～5，记录平衡压力； 7.将待测岩样装入岩心杯，按上述方法测定装岩样后的平衡压力； 8.将上述数据填入原始记录表。 五、数据处理与计算 1.计算各个钢圆盘的体积f V ； 以2号圆盘的体积计算为例：22311 3.14 2.5 1.9629.63144 f V d L cm π==???=

Z25-动态法良导体热导率的测量zzz

119 实验二十五 动态法良导热体热导率的测量 物体热导率的稳态测量方法很多，动态法测量在国际上也很普遍，方法有多种。本实验采用的动态法测热导率，其特点是当热量在样品中传播时，给定适当边界条件，做到样品上各点温度均可随时间作简谐变化，而不需象稳态法那样必须保持恒定。利用这种简谐变化便可计算出样品材料的热导率。传热过程中产生的温度波也称热波其特性与机械波、电磁波一样。我们即可用波动理论进行分析研究，这种方法称为热波法。将难于测量的热学量转变为各点温度波形的相位差测量，从而可显著降低测量误差。 【实验目的】 1、认识热波、加深对波动理论的理解。 2、了解动态法的特点和优越性。 3、学习一种测量热导率的方法。 【实验原理】 设热量沿一维方向传播，若对于棒状样品，将其周边隔热， 取一小段样品进行分析如图1。根据热传导定律，单位时间内流过某垂直于传播方向面积A 的热量，即热流为 dx dT KA Q -= （1） 其中K 为待测材料的热导率，dx dT 是温度对坐标x 的梯度．将(1)式两边对坐标取微分有 dx dx T d KA dQ 22-= 根据能量守恒定律，任一时刻棒元的热平衡方程为 dx dx T d KA dQ dt dT Adx C 22-==ρ （2） 其中C ，ρ 分别为材料的比热容与密度，由此可得热流方程 22dx T d D dt dT = （3） 其中ρ C K D = ， 称为热扩散系数。 式（3）的解将把各点的温度随时间的变化表示出来，具体形式取决于边界条件，若令热端的温度按简谐变化，即 t T T T m ωsin 0+= (4) 图1 棒元

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