准稳态法测量比导热系数

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准稳态法测不良导体的导热系数和比热预习报告

准稳态法测不良导体的导热系数和比热预习报告

准稳态法测不良导体的导热系数和比热预习报告实验目的1. 了解准稳态法测量不良导体的导热系数和比热的原理,并通过快速测量学习掌握该方法;2. 掌握使用温差电偶测量温度的方法。

一. 实验原理1. 热传导物体相邻部分间存在温度差,在各部分之间不发生相对位移的前提下,仅依靠分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动而产生的热量传递成为热传导。

如图1所示的两个表面均维持均匀恒温的平板的一维稳态导热问题,对于x 方向的任意厚度的微元层来说,由傅里叶定律,单位时间内通过该层的导热量Q 与该处的温度变化率d t /d x 及平板面积F 成正比。

Q =−λF d tx式中比例系数λ即材料的导热系数(导热率),负号表示热流方向与温度梯度d t /d x 方向相反,定义单位时间内通过单位面积的热流量为热流密度,记为q ,则图1情况下有:q =Q =−λd t x由此可知导热系数的物理意义是:在单位温差梯度影响下物体内产生的热流密度单位为W/(m ∙K)。

材料的导热系数会随温度变化,除铝、水等少数物质外的大部分固体、液体的导热系数会随温度升高而下降,气体的导热系数会随温度的升高而升高。

图12. 一维导热模型本实验采用比较简单的一维无限大平板导热模型进行λ的测量。

如图2,假设有厚度为2R 的无限大平板,原始温度为t 0,从平板的两端面以相同功率的能产生均匀热流的加热器加热,表面热流密度恒为q c ,板内温度分布必以中心截面为对称面,则可以写出x 方向的热传导微分方程,并依据初始条件求出任何瞬时沿x 方向的温度分布函数t(x,τ),τ为时间变量。

3.热传导方程及求解∂t(x,τ)∂τ=a∂2t(x,τ)∂x(0<x<R,τ>0) (式4)初始条件t(x,τ)τ=0=t0(式5)边界条件q c=λ∂t(x,τ)∂x x=R(式6)λ∂t(x,τ)∂x x=0=0(式7)式中a=λ/cρ为热扩散率(或称热扩散系数),单位为m2/s,c为比热容,单位为J/(kg∙K),ρ为密度,单位为kg/m3。

准稳态法测不良导体的导热系数和比热

准稳态法测不良导体的导热系数和比热

1实验目的1.了解准稳态法测量不良导体的导热系数和比热的原理,并通过快速测量学习掌握该方法。

2.掌握使用温差电偶测量温度的方法。

2实验数据记录与处理2.1数字万用表的练习使用实验中的交流信号是正弦波,有效值设为1V,频率设为1000Hz。

测量对象测量值量程精度不确定度完整测量结果交流电压有效值0.98058V2V0.2+0.050.00296V(0.98058±0.00296)F 交流信号频率999.96Hz20Hz-2kHz0.01+0.0030.16Hz(999.96±0.16)Hz电阻10.9289kΩ20kΩ0.020+0.0040.0023kΩ(10.9289±0.0023)kΩ电容1.046µF2µF1+0.50.020µF(1.046±0.020)µF二极管正向导通电压0.5826V0-2V0.06+0.0200.0007V(0.5829±0.0007)V表1:数字万用表的练习使用数据记录以电阻测量值为例计算,读数为10.9289kΩ,量程为20kΩ,精度为0.020+0.004,则∆R=0.020%×10.9289+0.004%×20.0000=0.0023kΩ最终得到R=(10.9289±0.0023)kΩ,其他测量值的不确定度计算过程类似。

3测导热系数和比热容3.1实验前的准备实验样品为有机玻璃,长宽L=W=90mm,厚度R=10mm,密度ρ=1196kgm3。

室温t0=19.9◦C。

中心面热电偶电阻为3.296Ω,加热面热电偶电阻为3.124Ω,冷端热电偶电阻为4.136Ω,并联而成的加热薄膜电阻r/2=55.071Ω。

加热前,测得加热面和中心面的温差U1(t2,t1)=4µV<10µV,故不必进行零位修正。

加热前,加热薄膜电压U前=17.9928V,∆U前=0.015%×17.9928+0.004%×20.0000=0.0035V;加热后,加热薄膜电压U后=17.9932V,∆U后=0.015%×17.9932+0.004%×20.0000=0.0035V。

准稳态法测量比热和导热系数

准稳态法测量比热和导热系数

准稳态法测量比热和导热系数
比热和导热系数是材料物理性质中的两个重要参数。

比热是指单位质量物质在温度变
化下吸收或释放的热量,而导热系数是指在温度梯度下单位面积材料所传导的热量。

准稳
态法是一种常用的测量比热和导热系数的方法。

准稳态法的原理是将材料置于热源和冷源之间,使其温度从热源端到冷源端逐渐降低。

在稳态时,材料的温度分布和热流分布达到了平衡状态,此时材料的导热系数和比热可通
过测量温度和热流来计算得到。

具体实验步骤如下:
1.在实验装置的热源端和冷源端分别接上热源和冷却器,并在中间加装被测材料。

2.启动热源和冷却器,使其保持恒定的温度。

3.通过热电偶等温度计测量被测材料的温度分布。

通常可以在材料表面粘贴一定数量
的热电偶,并通过微型电脑采集数据。

4.通过热流计测量热源和冷源之间传导的热流。

热流计是一种基于热电效应的电子仪器,可以测量电导率和温度梯度来计算热流。

5.通过实验数据计算被测材料的比热和导热系数。

根据热传导定律,可以将热流和导
热系数表示为以下关系:Q=λ×A×(T1-T2)/L,其中Q为热流,λ为导热系数,A为横截
面积,T1和T2分别为热源和冷源的温度,L为材料长度。

由于准稳态法测量过程中需要维持恒定的温度和热流,因此实验装置的设计和操作都
需要具备一定的技术水平。

此外,不同材料的比热和导热系数可能有很大的差异,因此在
实验计算中需要注意各项参数的精确度和精度。

非稳态准稳态法测材料的导热性能实验

非稳态准稳态法测材料的导热性能实验

非稳态(准稳态)法测材料的导热性能实验非稳态(准稳态)法是一种测量材料导热性能的实验方法,它通过在材料的一侧施加热量,测量另一侧的热流量来计算材料的导热系数。

这种方法相对于稳态法,具有设备简单、操作方便、测量速度快等优点。

下面是关于非稳态(准稳态)法测材料的导热性能实验的详细描述。

一、实验目的本实验的目的是通过非稳态(准稳态)法测量材料的导热性能,包括导热系数、热扩散系数和比热容等参数。

这些参数对于材料的热设计、能源利用和工程应用具有重要意义。

二、实验原理非稳态(准稳态)法基于热传导的傅里叶定律,其基本公式为:q=-k AΔT/L,其中q为热流量,k为导热系数,A为传热面积,ΔT为两侧温度差,L为材料的厚度。

在实验中,通过测量材料的传热面积和两侧温度差,可以计算出材料的导热系数。

三、实验步骤1.准备材料:选择待测材料,并准备相应的支架、加热器和温度传感器等设备。

2.安装样品:将待测材料放置在支架上,将加热器和温度传感器分别与材料的两侧接触,并固定好。

3.开始测量:打开加热器,使加热器输出的热量均匀地施加到材料的左侧,同时使用温度传感器测量材料的右侧温度。

记录下加热时间和温度变化。

4.数据处理:根据测量的数据,绘制温度随时间变化的曲线。

通过曲线可以计算出材料的导热系数、热扩散系数和比热容等参数。

四、实验结果与分析通过实验测量和数据处理,我们可以得到待测材料的导热系数、热扩散系数和比热容等参数。

这些参数可以用来评估材料的导热性能和热特性。

例如,导热系数高的材料可以更好地传递热量,适用于需要高效散热的场合;比热容大的材料可以吸收更多的热量,适用于需要储存和释放热量的场合。

在分析实验结果时,需要注意以下几点:1.实验结果的准确性受到多种因素的影响,如测量设备的精度、环境温度和湿度等。

因此,需要对实验结果进行误差分析,以确定其可信度。

2.对于不同种类的材料,其导热性能和热特性可能存在差异。

因此,需要对不同种类的材料进行分别测量和分析。

用准稳态法测介质的导热系数和比热的实验报告

用准稳态法测介质的导热系数和比热的实验报告

用准稳态法测介质的导热系数和比热的实验报告实验目的本实验旨在通过准稳态法来测量介质的导热系数和比热。

实验原理介质热传导定律可以表示为:$\frac{dQ}{dt}=-kA\frac{dT}{dx}$其中$dQ$表示通过横截面$A$传导的热量、$dT/dx$表示温度梯度,$k$表示介质的导热系数。

考虑一根长为$L$、半径为$r$的柱形介质,将其放置在恒定温度$T_1$的热源上,使其与热源建立稳定热流,由于介质与外界的热交换可能会影响温度场的分布,但如果用温度计沿柱形介质的径向测量,可以保证温度场分布近似于径向对称的形态。

当恒定稳态建立后,热传导方程的解析解可以表示为:$T(r)=T_1+\frac{dQ}{2\pi kL}ln{\frac{r}{r_0}}$其中$r_0$表示温度计的距离。

同时根据恒定稳态条件,热流向是恒定的,可以通过测量温度差得到热流,即:$q=-k\frac{A}{\Delta x}(T_2-T_1)$其中$A$表示圆柱体的横截面积,$\Delta x$表示$\Delta T$的距离。

结合以上两式,可以得到介质的导热系数$k$为:$k=\frac{qd}{2\pi T_1 L ln{\frac{r_2}{r_1}}}$其中$d$为材料的直径,$T_1$为热源的温度,$r_1$和$r_2$为温度计的测量位置。

而比热则是通过热平衡条件给出的:$q_1t_1=q_2t_2$其中$q$为热流,$t$为温度,1和2表示两个状态。

在本实验中,温度上升了$\Delta T$,热流在某一时间间隔$t$内对介质的热量为$q=mC_p\Delta T$,其中$m$为穿过某一截面的质量,$C_p$为比热容。

因此可以得到比热:$C_p=\frac{q}{m\Delta T}$实验步骤1.准备材料:圆柱形样品和两台K型热电偶。

2.组装实验装置:将圆柱形样品嵌入加热炉中,将热电偶分别穿过样品并与数据采集仪相连。

准稳态法测导热系数和比热_

准稳态法测导热系数和比热_

••••••••••••••当前位置:›准稳态法测导热系数和比热准稳态法测导热系数和比热准稳态法测导热系数和比热【实验目的】1、了解准稳态法测量导热系数和比热的原理2、学习热电偶测量温度的原理和使用方法3、用准稳态法测量不良导体的导热系数和比热【实验仪器】ZKY-BRDR型准稳态法比热导热系数测定仪,包括实验样品两套(橡胶和有机玻璃,每套四块),加热板,热电偶,保温杯,导线若干。

【实验内容和步骤】1、调整实验装置(1)用万用表检查两只热电偶冷端和热端的电阻值大小,一般在3~6欧姆内。

(2)戴好手套,将冷却好的样品放进样品架中,并压紧。

热电偶的测温端应样品的中心位置。

在保温杯中加入自来水,水的容量约在保温杯容量的3/5为宜。

连接电路。

(3)开机预热10分钟,设定加热电压。

2、测定样品的温度差和温升速率(1)将测量电压显示调到“热电势”的“温差”档位,如果显示温差绝对值小于0.004mV,打开“加热控制”开关,每隔1分钟记录一次中心面热电势和温差热电势,直至准稳态过程结束。

(2)换样品重复一次实验。

3、数据处理准稳态的判定原则是温差热电势和温升热电势趋于恒定。

根据准稳态时的温差热电势Vt 值和每分钟温升热电势ΔV值,计算待测样品的导热系数和比热容。

注意事项在取样品的时候,必须先将中心面横梁热电偶取出,再取出实验样品,最后取出加热面横梁热电偶。

严禁以热电偶弯折的方法取出实验样品,这样将会大大减小热电偶的使用寿命。

思考题1.试述准稳态法测不良导体导热系数的基本思想方法和优点?2.实验过程中,环境温度的变化对实验有无影响?为什么?3. 本实验中,如何判断系统进入了准稳态,即准稳态的条件是什么?下载文档原格式(PDF原格式,共1页)相关文档•稳态法测导热系数•稳态法测量导热系数•稳态法测金属导热系数•非稳态法导热系数•稳态导热测量方法••••••••••••••••••••更多"" ••••••••••••••更多"" •••••••••••••••更多"" ••••••••••••••••••••更多""•••••••••••••更多""相关文档推荐:•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••© 2022 本站资源均为网友上传分享,本站仅负责分类整理,如有任何问题可通过上方投诉通道反馈。

用准稳态法测介质的导热系数和比热的实验报告

用准稳态法测介质的导热系数和比热的实验报告

用准稳态法测介质的导热系数和比热的实验报告实验报告:
本实验组进行了一系列实验,目的是测量介质的导热系数和比热。

为此,我们采用了准稳态法(Steady-State Method),通过测量系统的热流,温度和物理量来评估介质的热特性。

实验装置由两个金属块构成,它们之间以一定宽度填充介质。

两个金属块用热电偶连接,控制机械温度。

一个块由常温水浴恒温,使另一块保持稳定的温度,以产生恒定的热流。

然后,通过特殊测量仪器读取温度差。

通过改变被测物质的厚度,实验运行三次,同时测量温度。

在改变热流情况下,记录温度差随热导率的变化情况。

根据所得温度与热导率的关系,用分析技术计算出介质的导热系数和比热。

实验运行时,实验装置保持在常温水浴中,当热偶发出热量时,两个金属块之间的温差增大,测量装置会自动调整两个金属块的温度,以保持恒定的热流输出。

本实验的结果显示,随着介质的厚度的增加,介质的导热系数和比热值也随之增加。

未来,我们可以改进实验装置,看看它们是否可以产生更精确的结果。

B2用准稳态法测介质的导热系数和比热OK

B2用准稳态法测介质的导热系数和比热OK

补2 用准稳态法测介质的导热系数和比热热传导是热传递三种基本方式之一。

导热系数定义为单位温度梯度下每单位时间内由单位面积传递的热量,单位为W / (m · K)。

它表征物体导热能力的大小。

比热是单位质量物质的热容量。

单位质量的某种物质,在温度升高(或降低)1度时所吸收(或放出)的热量,叫做这种物质的比热,单位为J/(kg ·K )。

测量导热系数和比热通常都用稳态法,使用稳态法要求温度和热流量均要稳定,但在实际操作中要实现这样的条件比较困难,因而会导致测量的重复性、稳定性、一致性较差,误差也较大。

为了克服稳态法测量的这些弊端,本实验使用了一种新的测量方法——准稳态法,使用准稳态法只要求温差恒定和温升速率恒定,而不必通过长时间的加热达到稳态,就可以通过简单的计算得到导热系数和比热。

【实验目的】1. 了解准稳态法测量导热系数和比热的原理;2. 学习热电偶测量温度的原理和使用方法;3. 用准稳态法测量不良导体的导热系数和比热。

【实验仪器】1. ZKY-BRDR 型准稳态法比热、导热系数测定仪2. 实验装置一个,实验样品两套(橡胶和有机玻璃,每套四块),加热板两块,热电偶两只,导线若干,保温杯一个【实验原理】1. 准稳态法测量原理考虑如图B2-1所示的一维无限大导热模型:一无限大不良导体平板厚度为R 2,初始温度为0t ,现在平板两侧同时施加均匀的指向中心面的热流密度c q ,则平板各处的温度),(τx t 将随加热时间τ而变化。

以试样中心为坐标原点,上述模型的数学描述可表达如下:⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧==∂∂=∂∂∂∂=∂∂022)0,(0),0(),(),(),(t x t x t q x R t x x t a x t c τλττττ式中c a ρλ/=,λ为材料的导热系数,ρ为材料的密度,c 为材料的比热。

可以给出此方程的解为(参见附录):)cos)1(2621(),(222121220τπππτλτR an n n c e x Rn n R R x R R a q t x t -∞=+⋅∑-+-++=(B2-1)考察),(τx t 的解析式(B2-1)可以看到,随加热时间的增加,样品各处的温度将发生变化,而且我们注意到式中的级数求和项由于指数衰减的原因,会随加热时间的增加而逐渐变小,直至所图B2-1理想的无限大不良导体平板占份额可以忽略不计。

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准稳态法测量比导热系数————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期:准稳态法测量比热和导热系数【实验目的】1.了解利用准稳态方法测量物质的比热和导热系数的原理;2.学习热电偶测量温度的原理和使用方法。

【实验背景】本实验内容属于热物理学的内容,热传递的三种基本方式包括热传导,热对流和热辐射,而衡量物质热传导特性的重要参数是物质的比热和导热系数。

以往对于比热和导热系数的测量大都使用稳态法,但是该方法要求温度和热流量均要稳定,因而要求实验条件较为严格,从而导致了该方法测量的重复性,稳定性及一致性差,误差大。

该实验采用一种新的测量方法,即准稳态方法,实验过程中只要求被加热物质的温差恒定和温升速率恒定,而不必通过长时间的加热达到稳态,就可以通过简单的计算得到该物质的比热和导热系数。

比热定义为单位质量的某种物质,在温度升高或降低1度时所吸收或放出的热量,叫做这种物质的比热,单位为J/(kg·K),它表征了物质吸热或者放热的本领。

导热系数定义为单位温度梯度下,单位时间内由单位面积传递的热量,单位为W/(m·K),即瓦/(米·开),它表征了物体导热能力的大小。

了解物质的热力学特性有很多应用,如了解土壤或岩石的热力学特性有助于人们了解该地区的大气环境特征。

了解混凝土制品的比热和导热系数有助于人们了解材料的保温特性,开发更好保温或隔热材料。

了解玻璃建筑材料的比热和导热系数,有助于人们研究和开发更加保温以及安全的玻璃制品。

交通方面,由于道路结构处于不断变化的温度环境中,了解沥青或沥青混合料的热力学特性参数,能够使人们精确的模拟道路结构温度场,了解不同状况下道路材料对于各种交通工具的影响。

了解橡胶的热力学特性参数,有助于人们开发出更加安全的交通道路和轮胎材料。

【实验仪器】1. ZKY-BRDR型准稳态法比热、导热系数测定仪;2. 实验样品包括橡胶和有机玻璃各一套,(每套四块),加热板两块,热电偶两只,导线若干,保温杯一个。

【实验原理】1. 准稳态法测量原理考虑如图1所示的一维无限大导热模型:一无限大不良导体平板厚度为2R,初始温度为t0,现在平板两侧同时施加均匀的指向中心面的热流密度q c,则平板各处的温度t(x,τ)将随加热时间τ而变化。

以试样中心为坐标原点,上述模型的数学描述可表达如下:R R xq cqc qcqc图1理想的无限大⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧==∂∂=∂∂∂∂=∂∂022)0,(0),0(),(),(),(t x t x t q xR t x x t a x t c τλττττ 式中c a ρλ/=,λ为材料的导热系数,ρ为材料的密度,c 为材料的比热。

上述方程的解为(参见附录):)cos)1(2621(),(222121220τπππτλτR an n n c e x Rn n R R x R R a q t x t -∞=+⋅∑-+-++= (1)考察),(τx t 的解析式(1)可以看到,随加热时间的增加,样品各处的温度将发生变化,而且我们注意到式中的级数求和项由于指数衰减的原因,会随加热时间的增加而逐渐变小,因而该项对于(1)式的结果影响较小。

定量分析表明,当5.02>R a τ以后,上述级数求和项可以忽略,这时(1)式可简写成:⎥⎦⎤⎢⎣⎡-++=62),(20R R x R a q t x t c τλτ (2) 这时,在试件中心(0=x )处有:⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+=6),(0R R a q t x t c τλτ (3)在试件加热面处(R x ±=)有:⎥⎦⎤⎢⎣⎡++=3),(0R R a q t x t c τλτ (4) 由式(3)和(4)可见,当加热时间满足条件5.02>Ra τ时,在试件中心面和加热面处温度和加热时间成线性关系,温升速率都为Rq a t cλτ=∂∂,此值是一个和材料导热性能和实验条件有关的常数,此时加热面和中心面间的温度差为:λττRq t R t t c 21),0(),(=-=∆ (5) 由式(5)可以看出,此时加热面和中心面间的温度差t ∆和加热时间τ没有直接关系,保持恒定。

系统各处的温度和时间呈线性关系,温升速率也相同,我们称此种状态为准稳态。

当系统达到准稳态时,由式(5)得到tRq c ∆=2λ (6) 根据式(6),只要测量进入准稳态后加热面和中心面间的温度差t ∆,并由实验条件确定相关参量c q 和R ,则可以得到待测材料的导热系数λ。

另外在进入准稳态后,由比热的定义和能量守恒关系,可以得到下列关系式:τρ∂∂=tRc q c (7) 因此,该物质的比热c 为:τρ∂∂=t Rq c c (8)式中τ∂∂t为准稳态条件下试件中心面的温升速率(进入准稳态后各点的温升速率是相同的)。

由以上分析可以得到结论:只要在上述模型中测量出系统进入准稳态后加热面和中心面间的温度差和中心面的温升速率,即可由式(6)和式(8)得到待测材料的比热和导热系数。

2. 热电偶温度传感器热电偶(thermocouple )通常是利用两种不同金属材料焊接起来制作而成的热电元件,制作热电偶的材料一般都选取贵重金属,即铜,银或金等,它是温度测量仪表中常用的测温元件,它能够把温度信号转换成热电动势信号,通过电气仪表转换成被测介质的温度。

热电偶测温的基本原理是两种不同成份的材质导体组成闭合回路,如图2(a)所示,由A(单线表示)和B(双线表示)两种不同金属材料的导体两端相互紧密的连接在一起,组成一个闭合回路。

当两接点温度不等(T>T 0)时,回路中就会产生电动势,从而形成电流,这就是所谓的塞贝克效应(Seebeck effect )或热电效应,热电偶就是利用这一效应来工作的,即当电偶两端存在温度梯度时,回路中就会有电流通过,此时两端之间就存在电动势——热电动势。

上述两种不同导体的组合称为热电偶,A 、B 两种导体称为热电极。

两个接点,一个称为工作端或热端(T ),测量时将它置于被测温度场中,另一个称为自由端或冷端(T 0),一般要求测量过程中恒定在某一温度。

根据热电动势与温度的函数关系,可以制成热电偶分度表。

分度表是自由端温度在0℃时的条件下得到的,不同的热电偶具有不同的分度表。

热电偶结构简单,具有较高的测量准确度,测温范围一般为-50~1600°C ,在温度相关的测量中应用极为广泛。

各种热电偶的外形常因需要而极不相同,但是它们的基本结构却大致相同,通常由热电极、绝缘套保护管和接线盒等主要部分组成,并与显示仪表、记录仪表及电子调节器配套使用。

理论分析和实践证明热电偶满足如下的基本定律:○1 热电偶的热电势仅取决于热电偶的材料和两个连接点的温度,而与温度沿热电图2热电偶原理及接(a )TT 0((极的分布以及热电极的尺寸与形状无关(热电极的材质要求均匀)。

○2 在A 、B 材料组成的热电偶回路中接入第三导体C ,只要引入的第三导体两端温度相同,则对回路的总热电势没有影响。

在实际测温过程中,需要在回路中接入导线和测量仪表,相当于接入第三导体,常采用图2(b)或2(c)的接法。

○3 热电偶的输出电压与温度并非线性关系。

对于常用的热电偶,其热电势与温度的关系由热电偶特性分度表给出。

测量时,若冷端温度为0℃,由测得的电压,通过对应分度表,即可查得所测的温度。

若冷端温度不为零度,则通过一定的修正,也可得到温度值。

在智能式测量仪表中,将有关参数输入计算程序,则可将测得的热电势直接转换为温度显示。

3. ZKY-BRDR 型准稳态法比热、导热系数测定仪简介仪器设计必须尽可能满足理论模型。

由于模型中的无限大平板条件通常是无法满足的,因此实验中总是要用有限尺寸的试件来代替。

但实验表明:当试件的横向线度大于厚度的六倍以上时,可以认为传热方向只在试件的厚度方向进行。

为了精确地确定加热面的热流密度q c ,利用超薄型加热器作为热源,其加热功率在整个加热面上均匀并可精确控制,加热器本身的热容可忽略不计。

为了在加热器两侧得到相同的热阻,采用四个样品块的配置,可认为热流密度为功率密度的一半,如图3所示。

为了精确地测出温度t 和温差Δt ,可用两个分别放置在加热面中部和中心面中部的热电偶作为温度传感器来测量温升速率τ∂∂t和温差Δt 。

实验仪主要包括主机和实验装置,另有一个保温杯用于保证热电偶的冷端温度在实验中保持恒定。

(1) 主机各部分功能主机是控制整个实验操作并读取实验数据的装置,主机前、后面板分别如图4和图5所示,各部分功能如下:图 3 被测样件图4 主机前面图5 主机后面0—加热指示灯:指示加热控制开关的状态。

亮时表示正在加热,灭时表示加热停止;1—加热电压调节:调节加热电压的大小(范围:15.00V~19.99V);2—电压表:显示两个电压,即“加热电压(V)”和“热电势(mV)”;3—电压切换:在“加热电压”和“热电势”之间切换,同时“电压表”显示相应的电压;4—加热计时显示:显示加热的时间,前两位表示分,后两位表示秒,最大显示99:59;5—热电势切换:在“中心面-室温”的温差热电势和“中心面-加热面”的温差热电势之间切换,同时“电压表”显示相应的热电势数值;6—清零:当不需要当前计时显示数值而需要重新计时时,可按此键实现清零;7—电源开关:打开或关闭实验仪器;8—电源插座:接220V,1.25A的交流电源;9—控制信号:为放大盒及加热薄膜提供工作电压;10—热电势输入:将传感器感应的热电势输入到主机;11—加热控制:控制加热的开关。

(2) 实验装置实验装置是安放实验样品和通过热电偶测温并放大感应信号的平台;实验装置采用了卧式插拔组合结构,如图6所示,各部分功能如下:12—放大盒:将热电偶感应的电压信号放大并将此信号输入到主机;13—中心面横梁:承载中心面的热电偶(图B2-7中的“左横梁”);14—加热面横梁:承载加热面的热电偶(图B2-7中的“右横梁”);15—隔热层:尽可能减少加热样品时的散热,以保证实验精度;16—加热器(薄膜)的位置(在里面,每一加热薄膜的两侧可安装样品,结构如图3所示;17-中心面位置,放置中心面热电偶之处;18-锁定杆:实验时锁定横梁,防止未松动螺杆取出热电偶导致热电偶损坏;19—螺杆旋钮:推动隔热层压紧或松动实验样品和热电偶。

(3) 接线原理图及接线说明实验时,将两只热电偶的热端分别置于样品的“加热面中心”和“中心面中心”,冷端置于保温杯中,接线插孔实物和接线原理如图7、图8所示。

⑴. 放大盒的两个“中心面热端+”相互短接再与左横梁的中心面热端 “+”相连(三个绿色插孔);⑵. 放大盒的“中心面冷端+”与保温杯的“中心面冷端+”相连(二个蓝色插孔);⑶. 放大盒的“加热面热端+”与右横梁的“加热面热端+”相连(二个黄色插孔); ⑷. “热电势输出-”和“热电势输出+”则与主机后面板的“热电势输入-”和“热电势输出+”相连(红连接红,黑连接黑);⑸. 左、右横梁的两个“-”端分别与保温杯上相应的“-”端相连(均为黑连黑); ⑹. 放大盒左侧面的七芯插座与后面板上的“控制信号”与相连。

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