实验一材料导热系数测试【实验目的】
[实验步骤]
1、用自定量具测量样品、下铜板的几何尺寸和质量等必要的物理量，多次测量、然后
取平均值。其中铜板的比热容C=0.385KJ/(K.Kg)
2、先放置好待测样品及下铜板（散热盘），调节下圆盘托架上的三个微调螺丝，使待
测样品与上下铜板接触良好。热电偶插入铜盘上的小孔时，要抹上些硅脂，并插到洞孔底部，使热电偶测温端与铜盘接触良好。
3、温度表控制升温步骤：（一）设置程序：按“←”键一下即放开，仪表就进入设置
程序状态。仪表首先显示的是当前运行段起始给定值，可按“←”、“↓”和“↑”
键修改数据。按“）”键则显示下一要设置的程序值，每段程序按“时间-给定值-时问-给定值”的顺序依次排列。按“←”键并保持不放2秒以上，返回设置上一数据，先按“←”键再接着按“）”键可退出设置程序状态。在程序运行时也可修改程序。在运行中，在恒温段如果改变给定值，则要同时修改当前段给定值和下一段给定值，如果要增加或缩短保温时间，则可增加或减少当前段的段时间。在升降温段如果有改变升降温斜率，可根据需要改变段时间，当前段给定温度和下一段的给定温度。例如：C01=开始实测温度，T01=（实验温度-开始实测温度）/升温速率，C02=实验温度，T02=恒温时间（可设8000），C03=实验温度，T03=-121。（二）运行：如果程序处于停止状态（下显示器交替显示“stop”），按“↓”键并保持2秒钟，仪表下显示器将显示“run”的符号，则仪表开始运行程序。（三）停止程序运行：如果程序处于运行状态，按“↑”键并保持2秒钟，仪表下显示器将显示“stop”
的符号，此时仪表进入停止状态。 (参照智能温度控制器使用说明书)。（四）合上“加热开关”，对上不锈钢板进行加热。
4、上不锈钢板加热到设定温度时，（1）观察上不锈钢板的温度。当上不锈钢板的温度
保持不变时（可通过加热板温度显示来观测），记录下此时上不锈钢板的温度（T1），在不断地给高温侧不锈钢板（上不锈钢板）加热，热量通过样品不断地传到低温侧铜块（下铜块），经过一定的时间后，当下铜板的温度基本不变时，记录下此时下铜板的散热板温度值（T2）。此时则可认为已达到了稳态。（大约在五分钟内下铜板的温度保持不变）
5、移去样品，继续对下铜板加热，当下铜盘温度比T2高出10℃左右时（高温时要多些），
移试样架，让下铜盘所有表面均暴露于空气中，使下铜板自然冷却。每隔30秒读一次下铜盘的温度示值并记录，直至温度下降到T2以下一定值。作铜板的T-t冷却速率曲线。（选取邻近的T2测量数据来求出冷却速率）。
6、根据（S1-4）计算样品的导热系数λ，或数据输入计算机计算。
7、设置上不锈钢板不同的加热温度，在设定加热温度时，须高出室温30℃。设定不同
的加热温度，测量出不同温度下样品的导热系数λ。
材料的导热率 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
[实验步骤] 1、用自定量具测量样品、下铜板的几何尺寸和质量等必要的物理量，多次测量、然后 取平均值。其中铜板的比热容C=0.385KJ/(K.Kg) 2、先放置好待测样品及下铜板（散热盘），调节下圆盘托架上的三个微调螺丝，使待 测样品与上下铜板接触良好。热电偶插入铜盘上的小孔时，要抹上些硅脂，并插到洞孔底部，使热电偶测温端与铜盘接触良好。 3、温度表控制升温步骤：（一）设置程序：按“←”键一下即放开，仪表就进入设置 程序状态。仪表首先显示的是当前运行段起始给定值，可按“←”、“↓”和“↑” 键修改数据。按“）”键则显示下一要设置的程序值，每段程序按“时间-给定值-时问-给定值”的顺序依次排列。按“←”键并保持不放2秒以上，返回设置上一数据，先按“←”键再接着按“）”键可退出设置程序状态。在程序运行时也可修改程序。在运行中，在恒温段如果改变给定值，则要同时修改当前段给定值和下一段给定值，如果要增加或缩短保温时间，则可增加或减少当前段的段时间。在升降温段如果有改变升降温斜率，可根据需要改变段时间，当前段给定温度和下一段的给定温度。例如：C01=开始实测温度，T01=（实验温度-开始实测温度）/升温速率，C02=实验温度，T02=恒温时间（可设8000），C03=实验温度，T03=-121。（二）运行：如果程序处于停止状态（下显示器交替显示“stop”），按“↓”键并保持2秒钟，仪表下显示器将显示“run”的符号，则仪表开始运行程序。（三）停止程序运行：如果程序处于运行状态，按“↑”键并保持2秒钟，仪表下显示器将显示“stop” 的符号，此时仪表进入停止状态。 (参照智能温度控制器使用说明书)。（四）合上“加热开关”，对上不锈钢板进行加热。 4、上不锈钢板加热到设定温度时，（1）观察上不锈钢板的温度。当上不锈钢板的温度 保持不变时（可通过加热板温度显示来观测），记录下此时上不锈钢板的温度（T1），在不断地给高温侧不锈钢板（上不锈钢板）加热，热量通过样品不断地传到低温侧铜块（下铜块），经过一定的时间后，当下铜板的温度基本不变时，记录下此时下铜板的散热板温度值（T2）。此时则可认为已达到了稳态。（大约在五分钟内下铜板的温度保持不变） 5、移去样品，继续对下铜板加热，当下铜盘温度比T2高出10℃左右时（高温时要多些）， 移试样架，让下铜盘所有表面均暴露于空气中，使下铜板自然冷却。每隔30秒读一次下铜盘的温度示值并记录，直至温度下降到T2以下一定值。作铜板的T-t冷却速率曲线。（选取邻近的T2测量数据来求出冷却速率）。 6、根据（S1-4）计算样品的导热系数λ，或数据输入计算机计算。
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导热系数测量导热系数测量 在某些应用场合，了解陶瓷材料的导热系数，是测量其热物理性质的关键。陶瓷耐火材料常被用作炉子的衬套，因为它们既能耐高温，又具有良好的绝热特性，可以减少生产中的能量损耗。航天飞机常使用陶瓷瓦作挡热板。陶瓷瓦能承受航天飞机回到地球大气层时产生的高温，有效防止航天器内部关键部件的损坏。在现代化的燃气涡轮电站，涡轮的叶片上的陶瓷涂层（如稳定氧化锆）能保护金属基材不受腐蚀，降低基材上的热应力。作为有效的散热器能保护集成电路板与其它电子设备不受高温损坏，陶瓷已经成为微电子工业领域关键材料。若要在和热相关的领域使用陶瓷材料，则要求精确测量它们的热物理性能。在过去的几十年里，已经发展了大量的新的测试方法与系统，然而对于一定的应用场合来说并非所有方法都能适用。要得到精确的测量值，必须基于材料的导热系数范围与样品特征，选择正确的测试方法。 基本理论与定义 热量传递的三种基本方式是：对流，辐射与传导。对流是流体与气体的主要传热方式，对固态与多孔材料传热不起重要作用。 对于半透明与透明陶瓷材料，尤其在高温情况下，必须考虑辐射传热。除了材料的光学性质外，边界状况亦能影响传热。关于辐射传热方式的详细介绍见文献一(1)。 对于陶瓷材料而言传导是最重要的传热方式。热量的传导基于材料的导热性能——其传导热量的能力(2)。厚度为x 的无限延伸平板热传导可用Fourier 方程进行描述（一维热传递）： Q = -λ·△T／△x Q 代表单位表面积在厚度(△x)上由温度梯度(△T)产生的热流量。两个因子都与导热系数（λ）相关联。在温度梯度与几何形状固定(稳态)的情况下，导热系数代表了需要多少能量才能维持该温度梯度。 在对建筑材料（如砖）与绝热材料进行表征时，经常用到k 因子。k 因子与材料的导热系数和厚度有关。 k –value = λ/ d 这一因子并不能用来鉴别材料，而是决定最终产品厚度的决定因素。 现代电子元件与陶瓷散热器上通常发生的是动态（瞬时）过程。需要更复杂的数学模型描述这些动态热传递现象，在此不做讨论。材料导热系数表材料导热系数表 金属导热系数表（W/mK) 热传导系数的定义为：每单位长度、每K，可以传送多少W的能量，单位为W/mK。其中“W”指热功率单位，“m”代表长度单位米，而“K”为绝对温度单位。该数值越大说明导热性能越好。以下是几种常见金属的热传导系数表： 银429 铜401 金317 铝237 铁80 锡67 铅34.8 各种物质导热系数！ material conductivity K (W/m.K) diamond 钻石2300 silver 银429 cooper 铜401 gold 金317aluminum 铝237 各物质的导热系数 物质温度导热系数物质温度导热系数 亚麻布50 0.09 落叶松木0 0.13 木屑50 0.05 普通松木45 0.08～0.11 海砂20 0.03 杨木100 0.1 研碎软木20 0.04 胶合板0 0.125 压缩软木20 0.07 纤维素0 0.46 聚苯乙烯100 0.08 丝20 0.04～0.05 硫化橡胶50 0.22～0.29 炉渣50 0.84 镍铝锰合金0 32.7 硬质胶25 0.18 青铜30 32～153 白桦木30 0.15 殷钢30 11 橡木20 0.17 康铜30 20.9 雪松0 0.095 黄铜20 70～183 柏木20 0.1 镍铬合金20 12.3～171 普通冕玻璃20 1 石棉0 0.16～0.37 石英玻璃4 1.46纸12 0.06～0.13 燧石玻璃32 0.795 皮棉4.1 0.03 重燧石玻璃12.5 0.78 矿渣棉0 0.05～0.14 精制玻璃12 0.9 毡0.04 汽油12 0.11 蜡0.04 凡士林12 0.184 纸板0.14 “天然气”油12 0.14 皮革0.18～0.19 甘油0 0.276 冰2.22 煤油100 0.12 新下的雪0.1 蓖麻油500 0.18 填实了的雪0.21 橄榄油0 0.165 瓷1.05 已烷0 0.152 石蜡油0.123 二氯乙烷0.147 变压器油0.128 90%硫酸0.354 石油0.14 醋酸18 石蜡0.12 硝基苯0.159 柴油机燃油0.12 二硫化碳0.144 沥青0.699 甲醇0.207 玄武岩2.177 四氯化碳0.106 拌石水泥1.5 三氯甲烷0.121 花岗石2.68～3.35 氨气* 0.022 丙铜0.177 水蒸汽* 0.0235～0.025 苯0.139 重水蒸汽* 0.072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。《建筑材料与检测》复习提纲及题库《建筑材料与检测》复习 考试说明： 一．考试形式及试卷结构 考试方法（闭卷）。 试卷满分（为100分，考试时间120分钟）。 题型比例 名词解释题16% 单项选择题30% 简答题24% 计算题30% 二、考试题型 ①名词解释题。（每题4分，共16分） 钢材的屈强比—— 混凝土碳化—— ②单项选择题（每题2分，共30分） 1、衡量建筑材料是否轻质高强的主要指标是（）。 A、比强度 B、韧性 C、强度 D、强度等级 2、在水泥的生产过程中，下列各项不是水泥生料的成分的是（）。 A、石灰石 B、粘土 C、石膏 D、铁矿粉 ③简答题（每题6分，共24分） 1、简述PVC(聚氯乙烯)塑料的特点与应用 2、分析水灰比的大小不同，对混凝土的和易性、强度的影响？ ④计算题（每小题15分，共30分）复习参考题： A 类题目（名词解释题） 模块1：材料的孔隙率、比强度、憎水材料、亲水材料 模块3：终凝时间、水泥体积安定性 模块4：徐变、混凝土的流动性、混凝土碳化、化学收缩、最佳砂率（合理砂率）、混凝土配合比 模块6：石灰爆裂、泛霜 模块7：木材平衡含水率、木材纤维饱和点 模块8：Q235-A?F 、Q235－B·b 、钢材的屈强比、钢材的疲劳破坏、钢材的冷弯 模块9：大气稳定性 B 类题目（单项选择题） 模块1： 1、材料吸水后将材料的（ ）提高。 A 、耐久性 B 、强度和导热系数 C 、密度 D 、体积密度和导热系数 2、衡量建筑材料是否轻质高强的主要指标是（ ）。 A 、比强度 B 、韧性 C 、强度 D 、强度等级 3、含水率为10%的湿砂220g ，其中水的质量为（ ）。 A 、19.8g B 、22g C 、20g D 、20.2g 4、当材料的润湿角为（ ）时，称为亲水性材料。 A 、＞90° B 、≤90° C 、＞180° D 、≤180° 5、塑料（如玻璃钢）与一般传统材料（钢材）比较，其（ ）高。 A 、比强度 B 、抗拉强度 C 、抗压强度 D 、弹性模量 6、当材料的软化系数（ ）时，可以认为是耐水材料。 A 、＞0.70 B 、＞0.75 C 、＞0.80 D 、＞0.85 模块2： 1、（ ）浆体在硬化初期，体积发生微小膨胀。 A 、生石灰 B 、建筑石膏 C 、水泥 D 、三合土 2、建筑石膏的抗压强度，比下列材料中的( )高。 A 、水泥 B 、石灰 C 、花岗岩 D 、烧结砖 3、建筑用石灰的保管期不宜超过（ ）。 A 、一个月 B 、二个月 C 、三个月 D 、六个月 4、气硬性胶凝材料的硬化特点是（ ）。 A 、只能在水中硬化 B 、只能在空气中硬化 C 、先在空气中硬化，然后移至水中硬化 D 、能在水中、空气中硬化，但更利于在空气中硬化保温隔热绝热材料性能检测导热系数检测方法保温隔热绝热材料性能检测导热系数检测方法 1.1 适用范围及引用标准 1.1.1 适用范围 本规程规定了保温、隔热、绝热材料导热系数的检测方法。 本规程适用于保温、隔热、绝热材料干燥匀质试件导热系数（被测试件的热阻应大于0.1 m2·K/W）的测定，且所测定的结果均为在给定平均温度和温差下试件的导热系数。 1.1.2 引用标准 下列标准所包含的条文，通过在本规程中引用而构成为本规程的条文。使用本规程的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。 GB 4132 绝热材料名词术语 GB 10294-1988 绝热材料稳态热阻及有关特性的测定防护热板法 GB 10295-1988 绝热材料稳态热阻及有关特性的测定热流计法 GB 10296-1988 绝热材料稳态热阻及有关特性的测定圆管法 GB 10297-1988 非金属固体材料导热系数的测定方法热线法 GB 3399-1982 塑料导热系数试验方法护热平板法1.2 仪器设备 1.2.1 量具 应符合GB6342规定。 1.2.2 导热系数仪 导热系数仪根据测试原理不同可分为分为防护热板式导热系数仪、热流计式导热系数仪等。防护热板式导热系数仪示意图见图1.1，热流计式导热系数仪示意图见图1.2。 a双试件装置b单试件装置 图1.1 防护热板式导热系数仪示意图a 单热流计不对称布置 b 双热流计对称布置 c 双试件式装置 图1.2 热流计式导热系数仪示意图 1.3 检测程序 1.3.1 绝热用模塑聚苯乙烯泡沫塑料（EPS）导热系数检测程序 EPS板导热系数的测定按GB 10294-1988或GB 10295-1988规定进行；仲裁方法时执行GB 10294-1988。常用建筑材料的导热系数及密度常用建筑材料的导热系数及密度 名称导热系数[W/（m.K）] 密度[Kg/m3] 普通混凝土 钢筋混凝土 1.74 2500 碎石混凝土1 1.51 2300 碎石混凝土2 1.28 2100 轻集料混凝土炉渣混凝土1 1 1700 炉渣混凝土2 0.76 1500 炉渣混凝土3 0.56 1300 水泥焦渣1 0.67 1050 水泥焦渣2 0.53 1050 水泥焦渣3 0.42 1050 砌体混凝土单排孔砌块190 1.020 1200 混凝土双排孔砌块190 0.680 1300 加气混凝土1 0.22 700 加气混凝土2 0.19 500 灰砂砖砌体 1.10 1050 炉渣砖砌体0.87 1050 烧结多孔砖0.58 砂浆 水泥砂浆0.93 1800 水泥石灰砂浆（混合砂浆）0.87 1700 石灰砂浆0.81 1600 石灰石膏砂浆0.76 1500 保温砂浆0.29 800 保温材料聚苯板（含钢丝网架聚苯板）0.041 18~22 挤塑板0.030 25~32 胶粉聚苯颗粒保温浆料0.060 ≤250（干）珍珠岩0.07-0.09 聚氨酯0.024 30（外墙），35（屋面）岩棉矿棉玻璃棉板（毡）0.05 ≤80 岩棉矿棉玻璃棉板（毡）0.045 80~200 泡沫玻璃0.058 140 松散材料 锅炉渣0.29 1000 高炉炉渣0.26 900 粉煤灰0.23 1000 粘土夯实粘土 1.16 2000 轻质粘土0.47 1200 石材花岗岩 3.49 2800 大理石 2.91 2800 玻璃平板玻璃0.76 2500 注：1.抗裂砂浆薄抹面层及饰面层不参与热工计算。 2.小型混凝土空心砌块的传热系数参见02J102-2（已含内外表面换热阻）。常见材料导热系数版汇总导热率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(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(m·K)的材料称为保温材料），而把导热系数在瓦/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,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,建筑材料导热系数材料导热系数统计 导热系数的单位为W／M.Ｋ，Ｗ是热量；Ｍ是材质厚度；K是温度;当导热系数为0.02时，被认定为是绝热体 一、建筑材料导热系数： 1、普通370mm砖墙导热系数为0.114 2、实木（红松热流垂直木纹）导热系数：0.11 3、压实刨花板导热系数：0.12 4、普通粘土砖导热系数：0.81 5、水泥沙浆导热系数：0.9 6、瓷砖导热系数：1.99 7、11.4毫米强化地板导热系数：0.236 二、其他材料的导热系数 用途材料密度(kg/m3)导热系数(W/m×K）窗框铜8900380 铝(硅合金)2800160 黄铜8400120 铁780050 不锈钢790017 PVC13900.17 硬木7000.18软木5000.13 玻璃钢(UP树脂)19000.40玻璃碳酸钙玻璃2500 1.0 PMMA(有机玻璃)11800.18 聚碳酸脂12000.20热断桥聚冼氨(尼龙)11500.25尼龙 6.6和25%玻璃纤 14500.30维 高密度聚乙烯HD9800.50 低密度聚乙烯LD9200.33 固体聚丙烯9100.22 带有25%玻璃纤 12000.25维的聚丙烯 12000.25 PU(聚亚氨脂树 脂) 刚性PVC13900.17防雨氯丁橡胶(PCP)12400.23密封条EPDM(三元乙丙)11500.25纯硅胶12000.35 柔性PVC12000.14聚脂马海毛0.14 柔性人造橡胶泡 60～800.05末 密封剂PU(刚性聚氨脂)12000.25固体/热融异丁烯12000.24 聚硫胶17000.40 纯硅胶12000.35 聚异丁烯9300.2 聚脂树脂14000.19 硅胶（干燥剂）7200.13 分子筛650-7500.10 低密度硅胶泡末7500.12 中密度硅胶泡末8200.17导热系数测定导热系数测定 一、实验目的和要求 为了使围护结构的热工设计和计算符合实际情况，必须正确确定所用建筑材料的热物理性能系数。一些设计手册和材料手册推荐了这类材料的物理指标固然可供参考，但是甚至同一类和规格的材料，由于产地不同，加工方法不同，其热物理性能往往存在较大的差别，用实测法测定建筑材料的热物理性能系数是获得材料性能的准确数据以解决热工设计问题的一个可靠方法。建筑材料常用的热物理性能系数概括材料的导热系数、导温系数、比热容和蓄热系数。本实验主要进行导热系数测量，加深对一维稳定传热原理热流计测量材料导热系数的原理的理解。 二、实验内容 利用导热仪进行建筑材料的导热系数测量 三、测试原理 将材料试件置于稳定的一维温度场中，根据稳定热流强度、温度梯 度和导热系数之间的关系确定材料的导热系数λ λ=qd/(t1-t2) (t1>t2) 在稳定状态下，装置的中心计量区域内，存在一维恒定热流，通过 测定稳定状态下流过试件计量单元的一维恒定热流量Q、计量单元的面积 m、试件的厚度d、试件冷、热表面的温差（t1-t2），根据上公式便可计算 出试件材料的导热系数。 本实验所用仪器可直接计算并输出结果，并可现场打印。 四、测试设备 JW-Ⅲ型热流计导热仪、钢尺 五、实验步骤 1、制作试件规格300mm×300mm 含量2％的秸秆页岩烧结砖试样一块，厚度39mm 2、安装试样，玻璃罩盖上，启动电源开关。 3、设定热板温度为40℃，为保持冷板25℃温差以上，设定冷板温度10℃。开启工作台前板开关，温度显示器显示冷板水槽内的温度，将拨动开关指向“预置”。 4、打开加热开关。 5、监测热流计输出热电势的变化，其变化值小于±1.5％时，仪器进入稳定状态，此时，每隔15min打印一次，连续四组读数符合给出的热阻差别不超过±1％，并且不是单调地朝一个方向改变时，试验结束。 6、关闭仪器。 六、注意事项 1、冷板温度在室温一下，热板温度在室温以上，并保持温差在25℃以上。 2、恒温水域水槽内应注入蒸馏水，加热器内不得进水。 3、试件表面要求平整，两平面的平面度误差＜0.1mm。对于硬质试件不平度＜0.05mm，平行度误差小于厚度的2%。 4、保证试件表面与仪器充分接触，同时不能太紧，以防改变时间的厚度。 5、仪器进入稳定状态后在进行测量、打印。 6、测试过程中，应用有机玻璃罩罩住，避免室内温度有太大的波动而影响测试温度。 七、实验数据及处理导热系数实验报告材料..一、【实验目的】 用稳态法测定金属、空气、橡皮的导热系数。 二、【实验仪器】 导热系数测定仪、铜-康导热电偶、游标卡尺、数字毫伏表、台秤(公用)、杜瓦瓶、秒表、待测样品（橡胶盘、铝芯）、冰块 三、【实验原理】 1、良导体（金属、空气）导热系数的测定 根据傅里叶导热方程式，在物体内部，取两个垂直于热传导方向、彼此间相距为h 、温度分别为θ1、θ2的平行平面（设θ1>θ2），若平面面积均为S ，在t ?时间内通过面积S 的热量Q ?免租下述表达式： h S t Q ) (21θθλ-=?? （3-26-1） 式中， t Q ??为热流量；λ即为该物质的导热系数，λ在数值上等于相距单位长度的两平面的温度相差1个单位时，单位时间内通过单位面积的热量，其单位是)(K m W ?。 在支架上先放上圆铜盘P ，在P 的上面放上待测样品B ，再把带发热器的圆铜盘A 放在 冰水混合物 电源 输入 调零 数字电压表 FD-TX-FPZ-II 导热系数电压表 T 2 T 1 220V 110V 导热系数测定仪 测1 测1 测2 测2 表 风扇 A B C 图4-9-1 稳态法测定导热系数实验装置B 上，发热器通电后，热量从A 盘传到B 盘，再传到P 盘，由于A,P 都是良导体，其温度即可以代表B 盘上、下表面的温度θ1、θ2，θ1、θ2分别插入A 、P 盘边缘小孔的热电偶E 来测量。热电偶的冷端则浸在杜瓦瓶中的冰水混合物中，通过“传感器切换”开关G ，切换A 、P 盘中的热电偶与数字电压表的连接回路。由式（3-26-1）可以知道，单位时间内通过待测样品B 任一圆截面的热流量为 2 21)(B B R h t Q πθθλ-=?? (3-26-2) 式中，R B 为样品的半径，h B 为样品的厚度。当热传导达到稳定状态时，θ1和θ2的值不变， 遇事通过B 盘上表面的热流量与由铜盘P 向周围环境散热的速率相等，因此，可通过铜盘P 在稳定温度T 2的散热速率来求出热流量 t Q ??。实验中，在读得稳定时θ1和θ2后，即可将B 盘移去，而使A 盘的底面与铜盘P 直接接触。当铜盘P 的温度上升到高于稳定时的θ2值若干摄氏度后，在将A 移开，让P 自然冷却。观察其温度θ随时间t 变化情况，然后由此求出铜盘在θ2的冷却速率 2 θθθ=??t ,而2 θθθ=??t mc ,就是铜盘P 在温度为θ2时的散热速率。 2、不良导体（橡皮）的测定 导热系数是表征物质热传导性质的物理量。材料结构的变化与所含杂质的不同对材料导热系数数值都有明显的影响，因此材料的导热系数常常需要由实验去具体测定。 测量导热系数在这里我们用的是稳态法，在稳态法中，先利用热源对样品加热，样品内部的温差使热量从高温向低温处传导，样品内部各点的温度将随加热快慢和传热快慢的影响而变动；适当控制实验条件和实验参数可使加热和传热的过程达到平衡状态，则待测样品内部可能形成稳定的温度分布，根据这一温度分布就可以计算出导热系数。而在动态法中，最终在样品内部所形成的温度分布是随时间变化的，如呈周期性的变化，变化的周期和幅度亦受实验条件和加热快慢的影响，与导热系数的大小有关。 本实验应用稳态法测量不良导体(橡皮样品)的导热系数，学习用物体散热速率求传导速率的实验方法。 1898年C ．H ．Le e s ．首先使用平板法测量不良导体的导热系数，这是一种稳态法，实验中，样品制成平板状，其上端面与一个稳定的均匀发热体充分接触，下端面与一均匀散热体相接触。由于平板样品的侧面积比平板平面小很多，可以认为热量只沿着上下方向垂直传递，横向由侧面散去的热量可以忽略不计，即可以认为，样品内只有在垂直样品平面的方向上有温度梯度，在同一平面内，各处的温度相同。 设稳态时，样品的上下平面温度分别为 12θθ，根据傅立叶传导方程，在t ?时间内通过 样品的热量Q ?满足下式：S h t Q B 21θθλ-=?? （1） 式中λ为样品的导热系数，B h 为样品的厚度，S 为样品的平面面积，实验中样品为圆盘状。设圆盘样品的直径为B d ，则半径为B R ，则由（1)式得： 2 21B B R h t Q πθθλ-=?? （2）导热系数表金属导热系数表（W/mK)： 银 429 铜 401 金 317 铝 237 铁 80 锡 67 铅 常用材料导热系数(20℃)——λ(w/晨怡热管 2008-5-2 15:03:49 名称λ(w/ F4、F46 ~ 聚苯乙烯 PVC ~ PP ~ PE 有机玻璃~ 泡沫 木材 (横) ~ (纵) 散珍珠岩~ 水泥珍珠岩~ 石棉 混凝土 85%MgO 玻璃~ 水垢~ 搪瓷~ 耐火砖 普通砖~ 银419 锌112 钛 锡 64铅 35 镍 90 钢36~54 铸铁42~90 钝铜381 黄铜118 青铜 71 纯铝218 +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ 铸铝138~147 不锈钢17 空气 温度 [10^-2(w/] 100K 150K 200K 250K 300K 350K 400K 水 温度w/ 0℃ 10℃ 20℃ 30℃ 40℃ 50℃ 60℃ 70℃ 80℃ 水蒸汽 硫酸5~25% ~ 25~50% ~ ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ 导热系数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小时内，通过1平方米面积传递的热量，单位为瓦/米?度（W/m?K,此处的K可用°C代替）。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，而把导热系数在瓦/米?度以下的材料称为高效保温材料。 金属的热传导系数表： 银 429 铜 401 金 317 铝 237 铁 80 锡 67 铅 各种物质导热系数！ material conductivity K (W/ diamond 钻石 2300 silver 银 429 cooper 铜 401 gold 金 317 aluminum 铝 237 各物质的导热系数 物质温度导热系数物质温度导热系数 亚麻布 50 落叶松木 0 木屑 50 普通松木 45 ～ 海砂 20 杨木 100 研碎软木 20 胶合板 0 压缩软木 20 纤维素 0 聚苯乙烯 100 丝 20 ～ 硫化橡胶 50 ～炉渣 50材料导热系数测试实验东南大学材料科学与工程 实验报告 学生姓名 张沐天 班级学号 实验日期 批改教师 课程名称 材料性能测试实验 批改日期 实验名称 材料导热系数测试实验 报告成绩 一、实验目的 1.掌握稳态法测定材料导热系数的方法 2.了解材料导热系数与温度的关系 二、实验原理 不同温度的物体具有不同的内能，同一个物体不同区域如果温度不等，则他们热运动的激烈程度不同，含有的内能也不相同。这些不同温度的物体或区域，在相互靠近或接触时，会以传热的形式交换能量。由于材料相邻部分之间的温差而发生的能量迁移称为热传导。在热能工程、制冷技术、工业炉设计等一系列技术领域中，材料的导热性都是一个重要的问题。 1.材料的导热性及电导率 材料的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1K ，在1s 钟内，通过1m2面积传递的热量，单位为 W/(m ·K)，也叫热导率。热导率λ由简化的傅里叶导热定律 dx dT -q λ 决定。 2.热传导的物理机制 热传导过程就是材料的能量传输过程。在固体中能量的载体可以有自由电子、声子和光子，因此固体的导热包括电子导热、声子导热和光子导热。 1）电子和声子导热 纯金属中主要为电子导热，在合金、半金属或半导体、绝缘体的变化过程中，声子导热所占比例逐渐增大。 2）光子导热 固体中分子、原子和电子的振动、转动等运动状态的改变会辐射出频率较高的电磁波，其中具有较强热效应的是波长在间的可见光与部分近红外光的区域，这部分辐射线称为热射线。热射线的传递过程称为热辐射。 3.影响导热系数的因素 1）温度 金属以电子导热为主，电子在运动过程中将受到热运动的原子和各种晶格缺陷的阻挡，从而形成对热量传输的阻力。 一般来说，纯金属的导热系数一般随温度的升高而降低；而今导热系数一般随温度的升高而升高；玻璃体的导热系数则一般随温度的降低而减小。 2）原子结构 物质的电子结构对热传导有较大影响。具有一个价电子的，导电性能良好的、德拜温度较导热系数测定实验一固体导热系数的测量 一、实验目的 用稳态法测定出不良导热体的导热系数，并与理论值进行比较。 二、实验器材 TC-3型热导率测定仪、橡胶样品、游标卡尺、冰水、硅油、TW-1型物理天平。 本实验采用杭州富阳精科仪器有限公司生产的型导热系数测定仪，如图5.4.1所示。该仪器采用低于的隔离电压作为加热电源，安全可靠。发热圆盘和散热圆盘的侧面有一小孔，为放置热电偶之用。散热盘放在三个螺旋头上，调节螺旋头可使待测样品盘B的上下两个表面与发热圆盘A和散热圆盘P紧密接触。散热盘下方有一个轴流式风扇，用来快速散热。 两个热电偶的冷端分别插在放有冰水的杜瓦瓶中的两根玻璃管中。热端分别插入发热圆盘A和散热圆盘P的侧面小孔内。冷、热端插入时，涂少量的硅脂，热电偶的两个接线端分别插在仪器面板上的相应插座内。温差电动势用量程为的数字式电压表测量，根据铜—康铜分度表可将温差电动势转换成对应的温度值（附录1）。 仪器设置了数字计时装置，计时范围，分辩率。设置了自动温度控制装置，控制精度，分辨率，供实验时加热温度控制用。 图5.4.1 TC-3型热导系数测定仪 三、实验原理 导热系数是表征物质热传导性质的物理量。材料结构的变化与所含杂质等因素都会对导热系数产生明显的影响，因此，材料的导热系数常常需要通过实验来具体测定。测量导热系数的方法比较多，但可以归并为两类基本方法： 一类是稳态法，另一类为动态法。用稳态法时，先用热源对测试样品进行加热，并在样品内部形成稳定的温度分布，然后进行测量。而在动态法中，待测样品中的温度分布是随时间变化的，例如按周期性变化等。本实验采用稳态法进行测量。 根据傅立叶导热方程式，在物体内部，取两个垂直与热传导方向、彼此间相距为h、温度分别为，的平行平面（设＞）。若平面面积均为，在时间内通过面积的热量满足式 （1），(5.4.1) 式中为热流量，λ即为该物质的热导率（又称作导热系数），在数值上等于相距单位长度的两平面的温度相差1个单位时，单位时间内通过单位面积的热量，其单位是。 实验中待测样品盘B两个表面与发热盘 A、散放盘P紧密接触，发热器通电后，热量从A盘传到盘，再传到P盘。由于，盘都是良导体，其温度即可以代表盘上、下表面的温度，。，分别由插入，盘边缘小孔热电偶来测量。热电偶的冷端则浸在杜瓦瓶中的冰水混合物中，通过“传感器切换”开关，切换、盘中的热电偶与数字电压表的连接回路。由式（5.4.1）可以知道，单位时间内通过待测样品任一圆截面的热流量为(5.42) 式中为样品的半径，为样品的厚度，当热传导达到稳定状态时，和的值不变，于是通过盘上表面的热流量与由铜盘向周围环境散热的速率相等，因此，可通过铜盘在稳定温度时的散热速率来求出热流量。实验中，在读得稳定时的和后，即可将盘移去，而使盘的底面与铜盘直接接触。当盘的温度上升到高于稳定时的值若干摄氏度后，再将圆盘移开，让铜盘自然冷却。观察其温度T随时间变化情况，然后由此求出铜盘在的冷却速率,而（5.4.3） 式中： 为紫铜盘的质量,为铜材的比热容，（5.4.3）式就是紫铜盘在温度为时的散热速率。但要注意，这样求出的是紫铜盘的全部表面暴露于空气中的冷却速率，其散热表面积为（其中分别为紫铜盘的半径与厚度）。然而，在观察测试样品的稳态传热时，盘的上表面（面积为）是被样品覆盖着的。考虑到物体的圆球法测量导热系数圆球法测定材料导热系数 一、目的 在稳定传热情况下，利用圆球法测定粒状材料的导热系数，并用图解法确定此材料的导热系数与温度之间的线性关系 λ=λ0(1+bt) 二、原理 本实验是利用在稳定传热情况下，以球壁导热公式作为基础来求得粒状材料的导热系数λ。设有一空心球体，球的内表面直径d 1，外表面直径为d 2，壁 厚21 2d d -=δ，如果内、外表面的温度维持不变，并等于t 1和t 2，则根据傅立 叶定律得 δπλπλ21212 121)(11)(2d d t t d d t t Q -=--= （1） 移项得 ) ()(21212121t t d d IU t t d d Q -=-= πδ πδλ （2） 式中： I 为电热器的工作电流 U 为电热器的工作电压； λ为试验材料在温度2 21t t t -=时的导热系数。 如果需要求得λ和温度之间的变化关系，则必须测定在不同温度下的导热系数，然后将测得的导热系数值λ1、λ2、λ3…λn 及其对应的t 1、t 2、t 3…t n 在坐标纸上绘出其坐标位置，如下图所示。绘出坐标点后，应根据各的昂的位置揣摩一下，是否能够连成一条直线或连成一条曲线。由于固体材料的导热系数与温度之间的函数关系，在温度相差不过分悬殊时一般可以当作线性直线关系的。因此可通过各点间的中心位置绘一条直线，然后在直线上任取a、b两个坐标点并算出直线的截距，就不难求出函数式λ=λ0(1+bt)，此式是描绘被测材料的导热系数与温度之间的经验关系式。实验点之所以不能完全落在一条直线上，是由于λ(t)不完全是线性关系，其次在实验中难免有种种误差所引起的偏差。 三、实验装置 本实验装置中，仅取四个温度工况。为了便于学生实验，四个不同温度工况由四个不同的实验球来实现。 每个实验球共有两个空心球体，球壁均用紫铜板冲压成形。内球外径为 d1，外球的内径为d2。四个空心球体的几何尺寸见下表： 球体结构的尺寸 球号d1 mm d2 mm d mm 1 80.0 160.0 163.0 2 80.0 160.0 163.0 3 80.0 160.0 163.0 4 80.0 160.0 163.0 内球中间装有电加热器，电加热器的功率自耦式调压器调节，输出的功率通过装在电加热器电源上的电压表和电流表读出，并由变送器将数据送入数据采集系统。传热实验指导书分析实验三 平板导热系数测定实验 一. 实验目的 1.巩固和深化稳定导热过程的基本理论，学习用平板法测定材料导热系数的实验方法和技能。 2.测定试验材料的导热系数。 3.确定试验材料导热系数与温度的关系。 二.实验原理 导热系数是表征材料导热能力的物理量。对于不同的材料，导热系数是不同的；对同一材料，导热系数还会随着温度、压力、湿度、物质的结构和重度等因素而变异。各种材料的导热系数都用试验方法来测定，如果要分别考虑因素的影响，就需要针对各种因素加以试验，往往不能只在一种试验设备上进行。稳态平板法是一种应用一维稳态导热过程的基本原理来测定材料导热系数的方法，可以用来进行导热系数的测定试验，测定材料的导热系数及其和温度的关系。 试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t ? 成正比，和平板的厚度δ成正比，以及和导热系数λ成正比的关系来设计的。 我们知道，通过薄壁平板（壁厚小于十分之一壁长和壁宽）的稳定导热 量为 F t Q ???=δλ [w] 测定时，如果将平板两面的温差 L R t t t -=?、平板厚度δ 、垂直热流方向的 导热面积F 和通过平板的热流量Q 测定以后，就可以根据下式得出导热系数： F t Q ???= δ λ )/(C m W ?? 需要指出，上式所得的导热系数是在当时的平均温度下材料的导热系数值，此平均温度为： ) (21 L R t t t += ][C ? 在不同的温度和温差条件下测出相应的λ值，然后将λ值标在t -λ 坐标图内，就可以得出 )(t f =λ 的关系曲线。 三.实验装置及测量仪表 稳态平板法测定材料导热系数的试验装置如图1和图2所示。 被试验材料做成二块方形薄壁平板试件，面积为300×300 ][2 mm ，实际导热计算面积 F 为200×200][2mm ，板的厚度为δ（实测）][2 mm ，平板试件分别被夹紧在加热器的上、
导热系数测量 在某些应用场合，了解陶瓷材料的导热系数，是测量其热物理性质的关键。陶瓷耐火材料常被用作炉子的衬套，因为它们既能耐高温，又具有良好的绝热特性，可以减少生产中的能量损耗。航天飞机常使用陶瓷瓦作挡热板。陶瓷瓦能承受航天飞机回到地球大气层时产生的高温，有效防止航天器内部关键部件的损坏。在现代化的燃气涡轮电站，涡轮的叶片上的陶瓷涂层（如稳定氧化锆）能保护金属基材不受腐蚀，降低基材上的热应力。作为有效的散热器能保护集成电路板与其它电子设备不受高温损坏，陶瓷已经成为微电子工业领域关键材料。若要在和热相关的领域使用陶瓷材料，则要求精确测量它们的热物理性能。在过去的几十年里，已经发展了大量的新的测试方法与系统，然而对于一定的应用场合来说并非所有方法都能适用。要得到精确的测量值，必须基于材料的导热系数范围与样品特征，选择正确的测试方法。 基本理论与定义 热量传递的三种基本方式是：对流，辐射与传导。对流是流体与气体的主要传热方式，对固态与多孔材料传热不起重要作用。 对于半透明与透明陶瓷材料，尤其在高温情况下，必须考虑辐射传热。除了材料的光学性质外，边界状况亦能影响传热。关于辐射传热方式的详细介绍见文献一(1)。 对于陶瓷材料而言传导是最重要的传热方式。热量的传导基于材料的导热性能——其传导热量的能力(2)。厚度为x 的无限延伸平板热传导可用Fourier 方程进行描述（一维热传递）： Q = -λ·△T／△x Q 代表单位表面积在厚度(△x)上由温度梯度(△T)产生的热流量。两个因子都与导热系数（λ）相关联。在温度梯度与几何形状固定(稳态)的情况下，导热系数代表了需要多少能量才能维持该温度梯度。 在对建筑材料（如砖）与绝热材料进行表征时，经常用到k 因子。k 因子与材料的导热系数和厚度有关。 k –value = λ/ d 这一因子并不能用来鉴别材料，而是决定最终产品厚度的决定因素。 现代电子元件与陶瓷散热器上通常发生的是动态（瞬时）过程。需要更复杂的数学模型描述这些动态热传递现象，在此不做讨论。
材料导热系数表 金属导热系数表（W/mK) 热传导系数的定义为：每单位长度、每K，可以传送多少W的能量，单位为W/mK。其中“W”指热功率单位，“m”代表长度单位米，而“K”为绝对温度单位。该数值越大说明导热性能越好。以下是几种常见金属的热传导系数表： 银429 铜401 金317 铝237 铁80 锡67 铅34.8 各种物质导热系数！ material conductivity K (W/m.K) diamond 钻石2300 silver 银429 cooper 铜401 gold 金317
aluminum 铝237 各物质的导热系数 物质温度导热系数物质温度导热系数 亚麻布50 0.09 落叶松木0 0.13 木屑50 0.05 普通松木45 0.08～0.11 海砂20 0.03 杨木100 0.1 研碎软木20 0.04 胶合板0 0.125 压缩软木20 0.07 纤维素0 0.46 聚苯乙烯100 0.08 丝20 0.04～0.05 硫化橡胶50 0.22～0.29 炉渣50 0.84 镍铝锰合金0 32.7 硬质胶25 0.18 青铜30 32～153 白桦木30 0.15 殷钢30 11 橡木20 0.17 康铜30 20.9 雪松0 0.095 黄铜20 70～183 柏木20 0.1 镍铬合金20 12.3～171 普通冕玻璃20 1 石棉0 0.16～0.37 石英玻璃4 1.46
纸12 0.06～0.13 燧石玻璃32 0.795 皮棉4.1 0.03 重燧石玻璃12.5 0.78 矿渣棉0 0.05～0.14 精制玻璃12 0.9 毡0.04 汽油12 0.11 蜡0.04 凡士林12 0.184 纸板0.14 “天然气”油12 0.14 皮革0.18～0.19 甘油0 0.276 冰2.22 煤油100 0.12 新下的雪0.1 蓖麻油500 0.18 填实了的雪0.21 橄榄油0 0.165 瓷1.05 已烷0 0.152 石蜡油0.123 二氯乙烷0.147 变压器油0.128 90%硫酸0.354 石油0.14 醋酸18 石蜡0.12 硝基苯0.159 柴油机燃油0.12 二硫化碳0.144 沥青0.699 甲醇0.207 玄武岩2.177 四氯化碳0.106 拌石水泥1.5 三氯甲烷0.121 花岗石2.68～3.35 氨气* 0.022 丙铜0.177 水蒸汽* 0.0235～0.025 苯0.139 重水蒸汽* 0.072
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。
《建筑材料与检测》复习 考试说明： 一．考试形式及试卷结构 考试方法（闭卷）。 试卷满分（为100分，考试时间120分钟）。 题型比例 名词解释题16% 单项选择题30% 简答题24% 计算题30% 二、考试题型 ①名词解释题。（每题4分，共16分） 钢材的屈强比—— 混凝土碳化—— ②单项选择题（每题2分，共30分） 1、衡量建筑材料是否轻质高强的主要指标是（）。 A、比强度 B、韧性 C、强度 D、强度等级 2、在水泥的生产过程中，下列各项不是水泥生料的成分的是（）。 A、石灰石 B、粘土 C、石膏 D、铁矿粉 ③简答题（每题6分，共24分） 1、简述PVC(聚氯乙烯)塑料的特点与应用 2、分析水灰比的大小不同，对混凝土的和易性、强度的影响？ ④计算题（每小题15分，共30分）
复习参考题： A 类题目（名词解释题） 模块1：材料的孔隙率、比强度、憎水材料、亲水材料 模块3：终凝时间、水泥体积安定性 模块4：徐变、混凝土的流动性、混凝土碳化、化学收缩、最佳砂率（合理砂率）、混凝土配合比 模块6：石灰爆裂、泛霜 模块7：木材平衡含水率、木材纤维饱和点 模块8：Q235-A?F 、Q235－B·b 、钢材的屈强比、钢材的疲劳破坏、钢材的冷弯 模块9：大气稳定性 B 类题目（单项选择题） 模块1： 1、材料吸水后将材料的（ ）提高。 A 、耐久性 B 、强度和导热系数 C 、密度 D 、体积密度和导热系数 2、衡量建筑材料是否轻质高强的主要指标是（ ）。 A 、比强度 B 、韧性 C 、强度 D 、强度等级 3、含水率为10%的湿砂220g ，其中水的质量为（ ）。 A 、19.8g B 、22g C 、20g D 、20.2g 4、当材料的润湿角为（ ）时，称为亲水性材料。 A 、＞90° B 、≤90° C 、＞180° D 、≤180° 5、塑料（如玻璃钢）与一般传统材料（钢材）比较，其（ ）高。 A 、比强度 B 、抗拉强度 C 、抗压强度 D 、弹性模量 6、当材料的软化系数（ ）时，可以认为是耐水材料。 A 、＞0.70 B 、＞0.75 C 、＞0.80 D 、＞0.85 模块2： 1、（ ）浆体在硬化初期，体积发生微小膨胀。 A 、生石灰 B 、建筑石膏 C 、水泥 D 、三合土 2、建筑石膏的抗压强度，比下列材料中的( )高。 A 、水泥 B 、石灰 C 、花岗岩 D 、烧结砖 3、建筑用石灰的保管期不宜超过（ ）。 A 、一个月 B 、二个月 C 、三个月 D 、六个月 4、气硬性胶凝材料的硬化特点是（ ）。 A 、只能在水中硬化 B 、只能在空气中硬化 C 、先在空气中硬化，然后移至水中硬化 D 、能在水中、空气中硬化，但更利于在空气中硬化
保温隔热绝热材料性能检测导热系数检测方法 1.1 适用范围及引用标准 1.1.1 适用范围 本规程规定了保温、隔热、绝热材料导热系数的检测方法。 本规程适用于保温、隔热、绝热材料干燥匀质试件导热系数（被测试件的热阻应大于0.1 m2·K/W）的测定，且所测定的结果均为在给定平均温度和温差下试件的导热系数。 1.1.2 引用标准 下列标准所包含的条文，通过在本规程中引用而构成为本规程的条文。使用本规程的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。 GB 4132 绝热材料名词术语 GB 10294-1988 绝热材料稳态热阻及有关特性的测定防护热板法 GB 10295-1988 绝热材料稳态热阻及有关特性的测定热流计法 GB 10296-1988 绝热材料稳态热阻及有关特性的测定圆管法 GB 10297-1988 非金属固体材料导热系数的测定方法热线法 GB 3399-1982 塑料导热系数试验方法护热平板法
1.2 仪器设备 1.2.1 量具 应符合GB6342规定。 1.2.2 导热系数仪 导热系数仪根据测试原理不同可分为分为防护热板式导热系数仪、热流计式导热系数仪等。防护热板式导热系数仪示意图见图1.1，热流计式导热系数仪示意图见图1.2。 a双试件装置b单试件装置 图1.1 防护热板式导热系数仪示意图
a 单热流计不对称布置 b 双热流计对称布置 c 双试件式装置 图1.2 热流计式导热系数仪示意图 1.3 检测程序 1.3.1 绝热用模塑聚苯乙烯泡沫塑料（EPS）导热系数检测程序 EPS板导热系数的测定按GB 10294-1988或GB 10295-1988规定进行；仲裁方法时执行GB 10294-1988。
常用建筑材料的导热系数及密度 名称导热系数[W/（m.K）] 密度[Kg/m3] 普通混凝土 钢筋混凝土 1.74 2500 碎石混凝土1 1.51 2300 碎石混凝土2 1.28 2100 轻集料混凝土炉渣混凝土1 1 1700 炉渣混凝土2 0.76 1500 炉渣混凝土3 0.56 1300 水泥焦渣1 0.67 1050 水泥焦渣2 0.53 1050 水泥焦渣3 0.42 1050 砌体混凝土单排孔砌块190 1.020 1200 混凝土双排孔砌块190 0.680 1300 加气混凝土1 0.22 700 加气混凝土2 0.19 500 灰砂砖砌体 1.10 1050 炉渣砖砌体0.87 1050 烧结多孔砖0.58 砂浆 水泥砂浆0.93 1800 水泥石灰砂浆（混合砂浆）0.87 1700 石灰砂浆0.81 1600 石灰石膏砂浆0.76 1500 保温砂浆0.29 800 保温材料聚苯板（含钢丝网架聚苯板）0.041 18~22 挤塑板0.030 25~32 胶粉聚苯颗粒保温浆料0.060 ≤250（干）珍珠岩0.07-0.09 聚氨酯0.024 30（外墙），35（屋面）岩棉矿棉玻璃棉板（毡）0.05 ≤80 岩棉矿棉玻璃棉板（毡）0.045 80~200 泡沫玻璃0.058 140 松散材料 锅炉渣0.29 1000 高炉炉渣0.26 900 粉煤灰0.23 1000 粘土夯实粘土 1.16 2000 轻质粘土0.47 1200 石材花岗岩 3.49 2800 大理石 2.91 2800 玻璃平板玻璃0.76 2500 注：1.抗裂砂浆薄抹面层及饰面层不参与热工计算。 2.小型混凝土空心砌块的传热系数参见02J102-2（已含内外表面换热阻）。
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(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(m·K)的材料称为保温材料），而把导热系数在瓦/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,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,
材料导热系数统计 导热系数的单位为W／M.Ｋ，Ｗ是热量；Ｍ是材质厚度；K是温度;当导热系数为0.02时，被认定为是绝热体 一、建筑材料导热系数： 1、普通370mm砖墙导热系数为0.114 2、实木（红松热流垂直木纹）导热系数：0.11 3、压实刨花板导热系数：0.12 4、普通粘土砖导热系数：0.81 5、水泥沙浆导热系数：0.9 6、瓷砖导热系数：1.99 7、11.4毫米强化地板导热系数：0.236 二、其他材料的导热系数 用途材料密度(kg/m3)导热系数(W/m×K）窗框铜8900380 铝(硅合金)2800160 黄铜8400120 铁780050 不锈钢790017 PVC13900.17 硬木7000.18
软木5000.13 玻璃钢(UP树脂)19000.40玻璃碳酸钙玻璃2500 1.0 PMMA(有机玻璃)11800.18 聚碳酸脂12000.20热断桥聚冼氨(尼龙)11500.25尼龙 6.6和25%玻璃纤 14500.30维 高密度聚乙烯HD9800.50 低密度聚乙烯LD9200.33 固体聚丙烯9100.22 带有25%玻璃纤 12000.25维的聚丙烯 12000.25 PU(聚亚氨脂树 脂) 刚性PVC13900.17防雨氯丁橡胶(PCP)12400.23密封条EPDM(三元乙丙)11500.25纯硅胶12000.35 柔性PVC12000.14
聚脂马海毛0.14 柔性人造橡胶泡 60～800.05末 密封剂PU(刚性聚氨脂)12000.25固体/热融异丁烯12000.24 聚硫胶17000.40 纯硅胶12000.35 聚异丁烯9300.2 聚脂树脂14000.19 硅胶（干燥剂）7200.13 分子筛650-7500.10 低密度硅胶泡末7500.12 中密度硅胶泡末8200.17
导热系数测定 一、实验目的和要求 为了使围护结构的热工设计和计算符合实际情况，必须正确确定所用建筑材料的热物理性能系数。一些设计手册和材料手册推荐了这类材料的物理指标固然可供参考，但是甚至同一类和规格的材料，由于产地不同，加工方法不同，其热物理性能往往存在较大的差别，用实测法测定建筑材料的热物理性能系数是获得材料性能的准确数据以解决热工设计问题的一个可靠方法。建筑材料常用的热物理性能系数概括材料的导热系数、导温系数、比热容和蓄热系数。本实验主要进行导热系数测量，加深对一维稳定传热原理热流计测量材料导热系数的原理的理解。 二、实验内容 利用导热仪进行建筑材料的导热系数测量 三、测试原理 将材料试件置于稳定的一维温度场中，根据稳定热流强度、温度梯 度和导热系数之间的关系确定材料的导热系数λ λ=qd/(t1-t2) (t1>t2) 在稳定状态下，装置的中心计量区域内，存在一维恒定热流，通过 测定稳定状态下流过试件计量单元的一维恒定热流量Q、计量单元的面积 m、试件的厚度d、试件冷、热表面的温差（t1-t2），根据上公式便可计算 出试件材料的导热系数。 本实验所用仪器可直接计算并输出结果，并可现场打印。 四、测试设备 JW-Ⅲ型热流计导热仪、钢尺 五、实验步骤 1、制作试件规格300mm×300mm 含量2％的秸秆页岩烧结砖试样一块，厚度39mm 2、安装试样，玻璃罩盖上，启动电源开关。 3、设定热板温度为40℃，为保持冷板25℃温差以上，设定冷板温度10℃。开启工作台前板
开关，温度显示器显示冷板水槽内的温度，将拨动开关指向“预置”。 4、打开加热开关。 5、监测热流计输出热电势的变化，其变化值小于±1.5％时，仪器进入稳定状态，此时，每隔15min打印一次，连续四组读数符合给出的热阻差别不超过±1％，并且不是单调地朝一个方向改变时，试验结束。 6、关闭仪器。 六、注意事项 1、冷板温度在室温一下，热板温度在室温以上，并保持温差在25℃以上。 2、恒温水域水槽内应注入蒸馏水，加热器内不得进水。 3、试件表面要求平整，两平面的平面度误差＜0.1mm。对于硬质试件不平度＜0.05mm，平行度误差小于厚度的2%。 4、保证试件表面与仪器充分接触，同时不能太紧，以防改变时间的厚度。 5、仪器进入稳定状态后在进行测量、打印。 6、测试过程中，应用有机玻璃罩罩住，避免室内温度有太大的波动而影响测试温度。 七、实验数据及处理
一、【实验目的】 用稳态法测定金属、空气、橡皮的导热系数。 二、【实验仪器】 导热系数测定仪、铜-康导热电偶、游标卡尺、数字毫伏表、台秤(公用)、杜瓦瓶、秒表、待测样品（橡胶盘、铝芯）、冰块 三、【实验原理】 1、良导体（金属、空气）导热系数的测定 根据傅里叶导热方程式，在物体内部，取两个垂直于热传导方向、彼此间相距为h 、温度分别为θ1、θ2的平行平面（设θ1>θ2），若平面面积均为S ，在t ?时间内通过面积S 的热量Q ?免租下述表达式： h S t Q ) (21θθλ-=?? （3-26-1） 式中， t Q ??为热流量；λ即为该物质的导热系数，λ在数值上等于相距单位长度的两平面的温度相差1个单位时，单位时间内通过单位面积的热量，其单位是)(K m W ?。 在支架上先放上圆铜盘P ，在P 的上面放上待测样品B ，再把带发热器的圆铜盘A 放在 冰水混合物 电源 输入 调零 数字电压表 FD-TX-FPZ-II 导热系数电压表 T 2 T 1 220V 110V 导热系数测定仪 测1 测1 测2 测2 表 风扇 A B C 图4-9-1 稳态法测定导热系数实验装置
B 上，发热器通电后，热量从A 盘传到B 盘，再传到P 盘，由于A,P 都是良导体，其温度即可以代表B 盘上、下表面的温度θ1、θ2，θ1、θ2分别插入A 、P 盘边缘小孔的热电偶E 来测量。热电偶的冷端则浸在杜瓦瓶中的冰水混合物中，通过“传感器切换”开关G ，切换A 、P 盘中的热电偶与数字电压表的连接回路。由式（3-26-1）可以知道，单位时间内通过待测样品B 任一圆截面的热流量为 2 21)(B B R h t Q πθθλ-=?? (3-26-2) 式中，R B 为样品的半径，h B 为样品的厚度。当热传导达到稳定状态时，θ1和θ2的值不变， 遇事通过B 盘上表面的热流量与由铜盘P 向周围环境散热的速率相等，因此，可通过铜盘P 在稳定温度T 2的散热速率来求出热流量 t Q ??。实验中，在读得稳定时θ1和θ2后，即可将B 盘移去，而使A 盘的底面与铜盘P 直接接触。当铜盘P 的温度上升到高于稳定时的θ2值若干摄氏度后，在将A 移开，让P 自然冷却。观察其温度θ随时间t 变化情况，然后由此求出铜盘在θ2的冷却速率 2 θθθ=??t ,而2 θθθ=??t mc ,就是铜盘P 在温度为θ2时的散热速率。 2、不良导体（橡皮）的测定 导热系数是表征物质热传导性质的物理量。材料结构的变化与所含杂质的不同对材料导热系数数值都有明显的影响，因此材料的导热系数常常需要由实验去具体测定。 测量导热系数在这里我们用的是稳态法，在稳态法中，先利用热源对样品加热，样品内部的温差使热量从高温向低温处传导，样品内部各点的温度将随加热快慢和传热快慢的影响而变动；适当控制实验条件和实验参数可使加热和传热的过程达到平衡状态，则待测样品内部可能形成稳定的温度分布，根据这一温度分布就可以计算出导热系数。而在动态法中，最终在样品内部所形成的温度分布是随时间变化的，如呈周期性的变化，变化的周期和幅度亦受实验条件和加热快慢的影响，与导热系数的大小有关。 本实验应用稳态法测量不良导体(橡皮样品)的导热系数，学习用物体散热速率求传导速率的实验方法。 1898年C ．H ．Le e s ．首先使用平板法测量不良导体的导热系数，这是一种稳态法，实验中，样品制成平板状，其上端面与一个稳定的均匀发热体充分接触，下端面与一均匀散热体相接触。由于平板样品的侧面积比平板平面小很多，可以认为热量只沿着上下方向垂直传递，横向由侧面散去的热量可以忽略不计，即可以认为，样品内只有在垂直样品平面的方向上有温度梯度，在同一平面内，各处的温度相同。 设稳态时，样品的上下平面温度分别为 12θθ，根据傅立叶传导方程，在t ?时间内通过 样品的热量Q ?满足下式：S h t Q B 21θθλ-=?? （1） 式中λ为样品的导热系数，B h 为样品的厚度，S 为样品的平面面积，实验中样品为圆盘状。设圆盘样品的直径为B d ，则半径为B R ，则由（1)式得： 2 21B B R h t Q πθθλ-=?? （2）
金属导热系数表（W/mK)： 银 429 铜 401 金 317 铝 237 铁 80 锡 67 铅 常用材料导热系数(20℃)——λ(w/晨怡热管 2008-5-2 15:03:49 名称λ(w/ F4、F46 ~ 聚苯乙烯 PVC ~ PP ~ PE 有机玻璃~ 泡沫 木材 (横) ~ (纵) 散珍珠岩~ 水泥珍珠岩~ 石棉 混凝土 85%MgO 玻璃~ 水垢~ 搪瓷~ 耐火砖 普通砖~ 银419 锌112 钛 锡 64
铅 35 镍 90 钢36~54 铸铁42~90 钝铜381 黄铜118 青铜 71 纯铝218 +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ 铸铝138~147 不锈钢17 空气 温度 [10^-2(w/] 100K 150K 200K 250K 300K 350K 400K 水 温度w/ 0℃ 10℃ 20℃ 30℃ 40℃ 50℃ 60℃ 70℃ 80℃ 水蒸汽 硫酸
5~25% ~ 25~50% ~ ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ 导热系数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小时内，通过1平方米面积传递的热量，单位为瓦/米?度（W/m?K,此处的K可用°C代替）。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，而把导热系数在瓦/米?度以下的材料称为高效保温材料。 金属的热传导系数表： 银 429 铜 401 金 317 铝 237 铁 80 锡 67 铅 各种物质导热系数！ material conductivity K (W/ diamond 钻石 2300 silver 银 429 cooper 铜 401 gold 金 317 aluminum 铝 237 各物质的导热系数 物质温度导热系数物质温度导热系数 亚麻布 50 落叶松木 0 木屑 50 普通松木 45 ～ 海砂 20 杨木 100 研碎软木 20 胶合板 0 压缩软木 20 纤维素 0 聚苯乙烯 100 丝 20 ～ 硫化橡胶 50 ～炉渣 50
东南大学材料科学与工程 实验报告 学生姓名 张沐天 班级学号 实验日期 批改教师 课程名称 材料性能测试实验 批改日期 实验名称 材料导热系数测试实验 报告成绩 一、实验目的 1.掌握稳态法测定材料导热系数的方法 2.了解材料导热系数与温度的关系 二、实验原理 不同温度的物体具有不同的内能，同一个物体不同区域如果温度不等，则他们热运动的激烈程度不同，含有的内能也不相同。这些不同温度的物体或区域，在相互靠近或接触时，会以传热的形式交换能量。由于材料相邻部分之间的温差而发生的能量迁移称为热传导。在热能工程、制冷技术、工业炉设计等一系列技术领域中，材料的导热性都是一个重要的问题。 1.材料的导热性及电导率 材料的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1K ，在1s 钟内，通过1m2面积传递的热量，单位为 W/(m ·K)，也叫热导率。热导率λ由简化的傅里叶导热定律 dx dT -q λ 决定。 2.热传导的物理机制 热传导过程就是材料的能量传输过程。在固体中能量的载体可以有自由电子、声子和光子，因此固体的导热包括电子导热、声子导热和光子导热。 1）电子和声子导热 纯金属中主要为电子导热，在合金、半金属或半导体、绝缘体的变化过程中，声子导热所占比例逐渐增大。 2）光子导热 固体中分子、原子和电子的振动、转动等运动状态的改变会辐射出频率较高的电磁波，其中具有较强热效应的是波长在间的可见光与部分近红外光的区域，这部分辐射线称为热射线。热射线的传递过程称为热辐射。 3.影响导热系数的因素 1）温度 金属以电子导热为主，电子在运动过程中将受到热运动的原子和各种晶格缺陷的阻挡，从而形成对热量传输的阻力。 一般来说，纯金属的导热系数一般随温度的升高而降低；而今导热系数一般随温度的升高而升高；玻璃体的导热系数则一般随温度的降低而减小。 2）原子结构 物质的电子结构对热传导有较大影响。具有一个价电子的，导电性能良好的、德拜温度较
实验一固体导热系数的测量 一、实验目的 用稳态法测定出不良导热体的导热系数，并与理论值进行比较。 二、实验器材 TC-3型热导率测定仪、橡胶样品、游标卡尺、冰水、硅油、TW-1型物理天平。 本实验采用杭州富阳精科仪器有限公司生产的型导热系数测定仪，如图5.4.1所示。该仪器采用低于的隔离电压作为加热电源，安全可靠。发热圆盘和散热圆盘的侧面有一小孔，为放置热电偶之用。散热盘放在三个螺旋头上，调节螺旋头可使待测样品盘B的上下两个表面与发热圆盘A和散热圆盘P紧密接触。散热盘下方有一个轴流式风扇，用来快速散热。 两个热电偶的冷端分别插在放有冰水的杜瓦瓶中的两根玻璃管中。热端分别插入发热圆盘A和散热圆盘P的侧面小孔内。冷、热端插入时，涂少量的硅脂，热电偶的两个接线端分别插在仪器面板上的相应插座内。温差电动势用量程为的数字式电压表测量，根据铜—康铜分度表可将温差电动势转换成对应的温度值（附录1）。 仪器设置了数字计时装置，计时范围，分辩率。设置了自动温度控制装置，控制精度，分辨率，供实验时加热温度控制用。 图5.4.1 TC-3型热导系数测定仪 三、实验原理 导热系数是表征物质热传导性质的物理量。材料结构的变化与所含杂质等因素都会对导热系数产生明显的影响，因此，材料的导热系数常常需要通过实验来具体测定。测量导热系数的方法比较多，但可以归并为两类基本方法： 一类是稳态法，另一类为动态法。用稳态法时，先用热源对测试样品进行加热，并在样品内部形成稳定的温度分布，然后进行测量。而在动态法中，待
测样品中的温度分布是随时间变化的，例如按周期性变化等。本实验采用稳态法进行测量。 根据傅立叶导热方程式，在物体内部，取两个垂直与热传导方向、彼此间相距为h、温度分别为，的平行平面（设＞）。若平面面积均为，在时间内通过面积的热量满足式 （1），(5.4.1) 式中为热流量，λ即为该物质的热导率（又称作导热系数），在数值上等于相距单位长度的两平面的温度相差1个单位时，单位时间内通过单位面积的热量，其单位是。 实验中待测样品盘B两个表面与发热盘 A、散放盘P紧密接触，发热器通电后，热量从A盘传到盘，再传到P盘。由于，盘都是良导体，其温度即可以代表盘上、下表面的温度，。，分别由插入，盘边缘小孔热电偶来测量。热电偶的冷端则浸在杜瓦瓶中的冰水混合物中，通过“传感器切换”开关，切换、盘中的热电偶与数字电压表的连接回路。由式（5.4.1）可以知道，单位时间内通过待测样品任一圆截面的热流量为(5.42) 式中为样品的半径，为样品的厚度，当热传导达到稳定状态时，和的值不变，于是通过盘上表面的热流量与由铜盘向周围环境散热的速率相等，因此，可通过铜盘在稳定温度时的散热速率来求出热流量。实验中，在读得稳定时的和后，即可将盘移去，而使盘的底面与铜盘直接接触。当盘的温度上升到高于稳定时的值若干摄氏度后，再将圆盘移开，让铜盘自然冷却。观察其温度T随时间变化情况，然后由此求出铜盘在的冷却速率,而（5.4.3） 式中： 为紫铜盘的质量,为铜材的比热容，（5.4.3）式就是紫铜盘在温度为时的散热速率。但要注意，这样求出的是紫铜盘的全部表面暴露于空气中的冷却速率，其散热表面积为（其中分别为紫铜盘的半径与厚度）。然而，在观察测试样品的稳态传热时，盘的上表面（面积为）是被样品覆盖着的。考虑到物体的
圆球法测定材料导热系数 一、目的 在稳定传热情况下，利用圆球法测定粒状材料的导热系数，并用图解法确定此材料的导热系数与温度之间的线性关系 λ=λ0(1+bt) 二、原理 本实验是利用在稳定传热情况下，以球壁导热公式作为基础来求得粒状材料的导热系数λ。设有一空心球体，球的内表面直径d 1，外表面直径为d 2，壁 厚21 2d d -=δ，如果内、外表面的温度维持不变，并等于t 1和t 2，则根据傅立 叶定律得 δπλπλ21212 121)(11)(2d d t t d d t t Q -=--= （1） 移项得 ) ()(21212121t t d d IU t t d d Q -=-= πδ πδλ （2） 式中： I 为电热器的工作电流 U 为电热器的工作电压； λ为试验材料在温度2 21t t t -=时的导热系数。 如果需要求得λ和温度之间的变化关系，则必须测定在不同温度下的导热系数，然后将测得的导热系数值λ1、λ2、λ3…λn 及其对应的t 1、t 2、t 3…t n 在坐标纸上绘出其坐标位置，如下图所示。
绘出坐标点后，应根据各的昂的位置揣摩一下，是否能够连成一条直线或连成一条曲线。由于固体材料的导热系数与温度之间的函数关系，在温度相差不过分悬殊时一般可以当作线性直线关系的。因此可通过各点间的中心位置绘一条直线，然后在直线上任取a、b两个坐标点并算出直线的截距，就不难求出函数式λ=λ0(1+bt)，此式是描绘被测材料的导热系数与温度之间的经验关系式。实验点之所以不能完全落在一条直线上，是由于λ(t)不完全是线性关系，其次在实验中难免有种种误差所引起的偏差。 三、实验装置 本实验装置中，仅取四个温度工况。为了便于学生实验，四个不同温度工况由四个不同的实验球来实现。 每个实验球共有两个空心球体，球壁均用紫铜板冲压成形。内球外径为 d1，外球的内径为d2。四个空心球体的几何尺寸见下表： 球体结构的尺寸 球号d1 mm d2 mm d mm 1 80.0 160.0 163.0 2 80.0 160.0 163.0 3 80.0 160.0 163.0 4 80.0 160.0 163.0 内球中间装有电加热器，电加热器的功率自耦式调压器调节，输出的功率通过装在电加热器电源上的电压表和电流表读出，并由变送器将数据送入数据采集系统。
实验三 平板导热系数测定实验 一. 实验目的 1.巩固和深化稳定导热过程的基本理论，学习用平板法测定材料导热系数的实验方法和技能。 2.测定试验材料的导热系数。 3.确定试验材料导热系数与温度的关系。 二.实验原理 导热系数是表征材料导热能力的物理量。对于不同的材料，导热系数是不同的；对同一材料，导热系数还会随着温度、压力、湿度、物质的结构和重度等因素而变异。各种材料的导热系数都用试验方法来测定，如果要分别考虑因素的影响，就需要针对各种因素加以试验，往往不能只在一种试验设备上进行。稳态平板法是一种应用一维稳态导热过程的基本原理来测定材料导热系数的方法，可以用来进行导热系数的测定试验，测定材料的导热系数及其和温度的关系。 试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t ? 成正比，和平板的厚度δ成正比，以及和导热系数λ成正比的关系来设计的。 我们知道，通过薄壁平板（壁厚小于十分之一壁长和壁宽）的稳定导热 量为 F t Q ???=δλ [w] 测定时，如果将平板两面的温差 L R t t t -=?、平板厚度δ 、垂直热流方向的 导热面积F 和通过平板的热流量Q 测定以后，就可以根据下式得出导热系数： F t Q ???= δ λ )/(C m W ?? 需要指出，上式所得的导热系数是在当时的平均温度下材料的导热系数值，此平均温度为： ) (21 L R t t t += ][C ? 在不同的温度和温差条件下测出相应的λ值，然后将λ值标在t -λ 坐标图内，就可以得出 )(t f =λ 的关系曲线。 三.实验装置及测量仪表 稳态平板法测定材料导热系数的试验装置如图1和图2所示。 被试验材料做成二块方形薄壁平板试件，面积为300×300 ][2 mm ，实际导热计算面积 F 为200×200][2mm ，板的厚度为δ（实测）][2 mm ，平板试件分别被夹紧在加热器的上、
