稳态法导热系数测定实验
一、实验目的?1、通过实验使学生加深对傅立叶导热定律的认识。?2、通过实验,掌握在稳定热流情况下利用稳态平板法测定材料导热系数的方法。
3、确定材料的导热系数与温度之间的依变关系。?
4、学习用温差热电偶测量温度的方法。
5、学习热工仪表的使用方法?二、实验原理
平板式稳态导热仪的测量原理就是基于一维无限大平板稳态传热模型,这种方法就是把被测材料做成比较
薄的圆板形或方板形,薄板的一个表面进行加热,另一个表面则进行冷却,建立起沿厚度方向的温差。
三、实验设备?实验设备如图2所示。
图2 平板式稳态法导热仪的总体结构图?１、调压器2、铜板3.主加热板4、上均热片5、中均热片
６、下均热片７.热电偶８、副加热板９.数据采控系统１0、温度仪表?１1、试样装置12.循环水箱电位器13、保温材料1４、电位器?键盘共有６个按键组成, 包括为“5”、“1”、“0、1”３个数据键,“±”正负号转换键,“ＲST”复位键,“ON/OFＦ”开关键。
数据键:根据不同的功能对相应的数据进行加减,与后面的“±”正负号转换键与“shift”功能键配合使用。?“±”正负号转换键:当“±”正负号转换键为“+”时,在原数据基础上加相应的数值;为“－”时,减相应的数值。“RST”复位键:复位数据,重新选择。
控制板上的四个发光二极管分别对应四路热电偶,发光二极管发光表示对应的热电偶接通。由一台调压器输出端采用并联方式提供两路输出电压,电位器对每路输出电压进行调整,作为两个加热板的输入电压。?四、实验内容?１、根据提供的实验设备仪器材料,搭建实验台,合理设计实验步骤。调整好电加热器的电压(调节调压器),并测定相关的温度及电热器的电压等试验数据。?２、对测定的实验数据按照一定的方法测量进行数据处理,确定材料的导热系数与温度之间的依变关系公式。
３、对实验结果进行分析与讨论。?4、分析影响制导热仪测量精度的主要因素。
５、在以上分析结论的基础之上尽可能的提出实验台的改进方法。?五、实验步骤?1、利用游标卡尺测量试样的长、宽、厚度,测试样３个点的厚度,取其算术平均值,作为试样厚度与面积。
２、测量加热板的内部电阻。
３、校准热工温度仪表。
4、向水箱内注入冷却水。
5、通过调整电位器改变提供给主加热板与副加热板的加热功率,通过4位“LＥD”显示主加热板与副加热板的温度,根据主加热板的温度,调整电位器改变施加在副加热板的电压,使副加热板的温度与主加热板的温度一致。利用数字电压表测量并记录主加热板电压。
6、在加热功率不变条件下, 试样下表面与循环水箱下表面的温度波动每5min不超过±1℃时,认为达到稳态。此时,记录主加热板温度、试样两面温差。?７、通过数据键输入试样面积、厚度等相关参数,由试样面积、厚度、主加热板的电阻、电压、上表面温度及上均热片的上表面温度获得试样的导热系数。
8、改变电位器改变提供给主加热板与副加热板的加热功率件,重复步骤(5至７)测量并记录多个温度下的材料导热系数。?9、关掉电源。
六、实验要求?1、采用精度不低于0、05 mｍ的厚度测量工具(游标卡尺),沿试样四周测量四处的厚度,取其算术平均值,作为实验前试样厚度。?2、用酒精将试件及均热片擦洗干净并晾干,晾干后在其上均匀涂抹导热油。
3、用调压器将电压调至一定值,保持不变,经一段时间后,待跟试件上下表面接触的铜片各点温度为一定值时,即导热过程达到稳定后记录各点温度及电热器的电压。
４、改变电加热器的电压(调节调压器),即改变电热器热量使之维持在另一个数值上,跟试件上下表面接触的
铜片各点温度达到新的稳定状态后,重复第3项的测量。
5、用最小二乘法计算不同橡胶材料的导热系数随温度变化的关系式。
五、实验报告要求
1、材料温度可取材料上下表面温度的平均值,即,其中:Tw1为试样材料下表面温度,Tw2为试样上表面温度。
2、实验报告需用专用的实验报告用纸进行书写;?３、实验报告中必须包含实验目的与实验步骤;
4、实验报告中必须包括实验数据的记录;
5、实验报告中必须包括实验数据处理的具体步骤,并有材料的导热系数随温度变化的关系式及关系曲线图;
6、实验报告中必须有对实验数据结果的分析。
物理实验报告-稳态法导热系数测定实验
稳态法导热系数测定实验 一、实验目的 1、通过实验使学生加深对傅立叶导热定律的认识。 2、通过实验，掌握在稳定热流情况下利用稳态平板法测定材料导热系数的方法。 3、确定材料的导热系数与温度之间的依变关系。 4、学习用温差热电偶测量温度的方法。 5、学习热工仪表的使用方法 二、实验原理 平板式稳态导热仪的测量原理是基于一维无限大平板稳态传热模型，这种方法是把被测材料做成比较薄的圆板形或方板形，薄板的一个表面进行加热，另一个表面则进行冷却，建立起沿厚度方向的温差。 三、实验设备 实验设备如图2所示。 图2 平板式稳态法导热仪的总体结构图 1.调压器 2.铜板 3.主加热板 4.上均热片 5.中均热片 6.下均热片 7.热电偶 8.副加热板 9.数据采控系统10.温度仪表 11.试样装置12.循环水箱电位器13.保温材料14.电位器 键盘共有6个按键组成，包括为“5”、“1”、“0.1”3个数据键，“±”正负号转换键，“RST”复位键，“ON/OFF”开关键。 数据键：根据不同的功能对相应的数据进行加减，与后面的“±”正负号转换键和“shift”功能键配合使用。“±”正负号转换键：当“±”正负号转换键为“+”时，在原数据基础上加相应的数值；为“-”时，减相应的数值。“RST”复位键：复位数据，重新选择。 控制板上的四个发光二极管分别对应四路热电偶，发光二极管发光表示对应的热电偶接通。由一台调压器输出端采用并联方式提供两路输出电压，电位器对每路输出电压进行调整，作为两个加热板的输入电压。 四、实验内容 1、根据提供的实验设备仪器材料，搭建实验台，合理设计实验步骤。调整好电加热器的电压(调节调压器)，并测定相关的温度及电热器的电压等试验数据。 2、对测定的实验数据按照一定的方法测量进行数据处理，确定材料的导热系数与温度之间的依变关系公式。 3、对实验结果进行分析与讨论。 4、分析影响制导热仪测量精度的主要因素。 5、在以上分析结论的基础之上尽可能的提出实验台的改进方法。 五、实验步骤 1、利用游标卡尺测量试样的长、宽、厚度，测试样3个点的厚度，取其算术平均值，作为试样厚度和面积。 2、测量加热板的内部电阻。 3、校准热工温度仪表。 4、向水箱内注入冷却水。 5、通过调整电位器改变提供给主加热板和副加热板的加热功率，通过4位“LED”显示主加热板和副加热板的温度，根据主加热板的温度，调整电位器改变施加在副加热板的电压，使副加热板的温度与主加热板的温度一致。利用数字电压表测量并记录主加热板电压。 6、在加热功率不变条件下, 试样下表面和循环水箱下表面的温度波动每5min不超过±1℃时，认为达到稳态。此时，记录主加热板温度、试样两面温差。
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
