导热系数测定法比较
导热系数检测内容及方法
导热系数检测内容及方法（1）防护热板法检测导热系数本方法适用于处于干燥状态下单一材料或者复合板材等中低温导热系数的测定。
依据标准：《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定防护热板法》GB/T10294-88原理：在稳态条件下，防护热板装置的中心计量区域内，在具有平行表面的均匀板状试件中，建立类似于以两个平行匀温平板为界的无限大平板中存在的一维恒定热流。
为保证中心计量单元建立一维热流的准确测量热流密度，加热单元应分为在中心的计量单元和由隔缝分开的环绕计量单元的防护单元。
并且需有足够的边缘绝热或（和）外防护套，特别是在远高于或低于室温下运行的装置，必须设置外防护套。
通过测定稳定状态下流过计量单元的一维恒定热流量Q、计量单元的面积A、试件冷、热表面的温度差/T,可计算出试件的热阻R 或热导率CA（C1试验仪器：1.1平板导热仪(1)导热系数测定范围：(0∙020~L000)W∕(m∙K)(2)相对误差：±3%(3)重复性误差：±2%(4)热面温度范围：(0-80)℃(5)冷面温度范围：(5~60)℃1.2、钢直尺1.3、游标卡尺2、试件要求：1)尺寸试件测量范围：30OmmX30OnInIXI(10~38)mm试件的表面用适当方法加工平整，使试件与面板紧密接触，刚性试件表面应制作的与面板一样平整，并且整个表面的不平行度应在试件厚度的±2%。
试件的尺寸应该完全覆盖加热单元的表面，由于热膨胀和板的压力，试件的厚度可能变化，在装置中在实际的测定温度和压力下测量试件厚度。
热敏感材料不应暴露在会改变试件性质的温度下，当试件在实验室空气中吸收水分显著(如硅酸盐制品)，在干燥结束后尽快将试件放入装置中以避免吸收水分。
3、试件加工试验前，将试件加工成30OnlnI(长)×300mm(宽)的正方形，并且保证冷热两个传热面的平行度，特别是硬质材料的试件，如果冷热两个测试面不平行，这种情况下必须将试件磨平后才能做实验。
【2017年整理】导热系数的测定（1）
实验二 导热系数的测定热量传输有多种方式，热传导是热量传输的重要方式之一，也是热交换现象三种基本形式（传导、对流、辐射）中的一种。
导热系数是反映材料导热性能的重要参数之一，它不仅是评价材料热学特性的依据，也是材料在设计应用时的一个依据。
熔炼炉、传热管道、散热器、加热器，以及日常生活中水瓶、冰箱等都要考虑它们的导热程度大小，所以对导热系数的研究和测量就显得很有必要。
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技术中对材料的导热系数常用实验的方法测定。
测量导热系数的方法大体上可分为稳态法和动态法两类。
本实验介绍一种比较简单的利用稳态法测材料导热系数的实验方法。
稳态法是通过热源在样品内部形成一个稳定的温度分布后，用热电偶测出其温度，进而求出物质导热系数的方法。
【实验目的】1、掌握稳态法测材料导热系数的方法2、掌握一种用热电转换方式进行温度测量的方法 【实验仪器】YBF －2型导热系数测试仪，杜瓦瓶，测试样品（硬铝、橡皮）、游标卡尺、物理天平等。
【实验原理】早在1882年，法国科学家丁·傅里叶就提出了热传导定律，目前各种测量导热系数的方法都建立在傅里叶热传导定律基础上。
当物体内部各处温度不均匀时，就会有热量从温度较高处传向较低处，这种现象称为热传导。
热传导定律指出：如果热量是沿着Z 方向传导，那么在Z 轴上任一位置Z o 处取一个垂直截面积dS ，以d dT表示在Z 处的温度梯度，以dtdQ 表示该处的传热速率（单位时间内通过截面积dS 的热量），那么热传导定律可表示成：（1-1）式中的负号表示热量从高温区向低温区传导（即热传导的方向与温度梯度的方向相反），比例数λ即为导热系数，可见导热系数的物理意义：在温度梯度为一个单位的情况下，单位时间内垂直通过截面单位面积的热量。
混凝土的导热系数
混凝土的导热系数混凝土作为一种常见的建筑材料，在建筑和结构工程中得到了广泛的应用。
其导热系数是衡量其绝热性能的重要指标之一。
下面将详细介绍混凝土导热系数的相关知识。
一、什么是混凝土的导热系数混凝土的导热系数（thermal conductivity）是指混凝土材料单位面积、单位时间内由一个侧面向另一个侧面传递热量的能力。
导热系数越小，材料的绝热性能越好。
二、混凝土导热系数的测定方法实验法：实验法是测定混凝土导热系数的一种主要方法。
通过在实验室制备一定规格的混凝土试块，利用导热仪器对混凝土的导热系数进行测试。
实验法的优点是准确性高，能够得到较为精确的导热系数数值。
但是实验方法存在成本高、时间长等缺点，适用于科研和工程项目中的重要检测。
经验公式法：经验公式法是通过已有的实验数据，采用数学公式计算出混凝土的导热系数。
该方法具有计算简便、成本低等优点，适用于简单的建筑和结构工程中的导热系数估算。
三、影响混凝土导热系数的因素混凝土导热系数的大小与混凝土中各种成分的物理特性、孔隙度、含水率等因素有关。
其中，对混凝土导热系数影响较大的因素主要有：混凝土密度：密度越大，导热系数越小。
水分含量：含水率越大，导热系数越小。
粗集料种类：粗集料种类不同，导热系数也不同。
如：河砂、山砂、碎石等导热系数都不同。
细集料种类：细集料种类不同，导热系数也不同。
如：石灰石、石英、粉煤灰等导热系数都不同。
孔隙度：孔隙度越大，导热系数越大。
混凝土含气量：含气量越大，导热系数混凝土导热系数的影响因素混凝土导热系数的大小主要受以下几个因素影响：（1）水胶比：水胶比越小，混凝土中的孔隙率越小，固体颗粒之间的接触面积也越大，因此导热系数会相应增大。
（2）混凝土密度：密度越大，混凝土中孔隙率越小，因此导热系数也会相应增大。
（3）混凝土中的骨料种类和大小：骨料的种类和大小对混凝土导热系数影响较大，因为骨料是混凝土中导热性较差的组成部分。
当骨料的种类和大小相同，混凝土的导热系数会较小；当骨料种类和大小不同，混凝土的导热系数则会增大。
导热系数的测定方法
导热系数的测定方法导热系数（thermal conductivity）是指物质传导热量的能力，是描述物质热传导性能的重要参数。
测定物质的导热系数有多种方法，下面将介绍其中常用的几种方法。
1.热板法测定导热系数热板法是一种常用的测定导热系数的方法。
该方法需要将待测物质包裹在两块热板之间，首先加热其中一块热板，保持另一块热板的温度恒定，然后通过测量两块热板之间传导的热流量和温度差来计算导热系数。
该方法适用于导热系数在0.03-200W/m·K范围内的材料。
2.平板法测定导热系数平板法是另一种常用的测定导热系数的方法。
该方法将待测物质切割成平板状，在平板两侧施加不同温度，通过测量两侧温度差和传导热流量来计算导热系数。
该方法适用于导热系数在0.1-500W/m·K范围内的材料。
3.横向比热差法测定导热系数横向比热差法是一种用于测定导热系数的动态方法。
该方法将待测物质制成棒状，在其表面施加周期性的热源和热沉，通过测量棒状物体两处的温度差和周期性热流量来计算导热系数。
该方法适用于导热系数在0.2-10W/m·K范围内的材料。
4.传导-对流法测定导热系数传导-对流法是一种用于测定导热系数的方法。
该方法将待测物质加工成圆柱形，通过测量圆柱的传热速率和端部的温度差来计算导热系数。
在传热过程中考虑了传导和对流两个因素。
该方法适用于导热系数在0.03-100W/m·K范围内的材料。
5.热流计法测定导热系数热流计法是一种常用的测定导热系数的方法。
该方法使用热流计进行测量，将待测物质放置在热流计中，通过测量热流计两侧温度的变化和流过的热量来计算导热系数。
该方法适用于导热系数在0.1-500W/m·K范围内的材料。
除上述方法外，还有一些其他测定导热系数的方法，例如横向比热法、横向热流测量法、测量材料的导电系数然后通过Wiedemann-Franz定律计算导热系数等。
这些方法各有优缺点，选择合适的方法需要考虑待测物质的性质、测试条件和测量精度等因素。
导热系数的测定讲解
导热系数的测定导热系数(热导率)是反映材料导热性能的物理量，它不仅是评价材料的重要依据，而且是应用材料时的一个设计参数，在加热器、散热器、传热管道设计、房屋设计等工程实践中都要涉及这个参数。
因为材料的热导率不仅随温度、压力变化，而且材料的杂质含量、结构变化都会明显影响热导率的数值，所以在科学实验和工程技术中对材料的热导率常用实验的方法测定。
测量热导率的方法大体上可分为稳态法和动态法两类。
本测试仪采用稳态法测量不同材料的导热系数，其设计思路清晰、简捷、实验方法具有典型性和实用性。
测量物质的导热系数是热学实验中的一个重要内容。
【实验目的】1、了解热传导现象的物理过程2、学习用稳态平板法测量材料的导热系数3．学习用作图法求冷却速率4、掌握一种用热电转换方式进行温度测量的方法【实验仪器】1、YBF-3导热系数测试仪一台2、冰点补偿装置一台3、测试样品（硬铝、硅橡胶、胶木板）一组4、塞尺一把【仪器简介】仪器的面板图上面板图下面板图加热温度的设定：①．按一下温控器面板上设定键（S ），此时设定值（SV ）显示屏一位数码管开始闪烁。
②. 根据实验所需温度的大小，再按设定键（S ）左右移动到所需设定的位置，然后通过加数键（▲）、减数键（▼）来设定好所需的加热温度。
③．设定好加热温度后，等待8秒钟后返回至正常显示状态。
仪器的连接连线图从铜板上引出的热电偶其冷端接至冰点补偿器的信号输入端，经冰点补偿后由冰点补偿器的信号输出端接到导热系数测定仪的信号输入端。
【实验原理】为了测定材料的导热系数，首先从热导率的定义和它的物理意义入手。
热传导定律指出：如果热量是沿着Z 方向传导，那么在Z 轴上任一位置Z 0 处取一个垂直截面积d S （如图1）以 表示在Z 处的温度梯度，以 表示在该处的传热速率（单位时间内通过截面积d S 的热量），那么传导定律可表示成：(S1-1)式中的负号表示热量从高温区向低温区传导（即热传导的方向与温度梯度的方向相反）。
导热系数测量方法与应用分析
鲜影响最大，影响顺序为Ｃ＞Ａ＞Ｂ。最优水平为Ａ２８２Ｃ．。
３结论
笔者研究了壳聚糖涂膜处理对毛酸浆果生理及贮藏效 果的影响，并通过正交实验确定了最佳保鲜条件。结果表 明，壳聚糖涂膜处理对毛酸浆果各项保鲜指标均有明显作 用，最佳保鲜条件为：涂膜保鲜剂浓度为１．５％，保鲜助剂（防 腐剂）为１％，贮藏温度为４℃。
入。：—业堕里！一
（４）
４叮ｒｄ０。（１．）
式中：入ｍ－待测物导热系数，Ｗ／ｍ；ｑ一单位长度电阻丝
的发热功率，Ｗ；０。一测得的电阻丝温升的总体平均值；下一 测定时间，ｓ。
测量热线温升的方法一般有３种。其中，交叉线法是用 焊接在热线上的热电偶直接测量热线的温升；平行线法是 测量与热线隔着一定距离的一定位置上的温升；热阻法是 利用热线（多为铂丝）电阻与温度之间的关系得出热线本身 的温升。热线法适用于测量不同形状的各向同性的固体材 料和液体。 ２．２热带法
热带法的测量原理类似于热线法。取两块尺寸相同的 方形待测样品，在两者间夹入一条很薄的金属片（即热带）， 在热带上施加恒定的加热功率，作为恒定热源，热带的温度 变化可以通过测量热带电阻的变化获得，也可以直接用热 电偶测得。热带法测量物质导热系数的数学模型与热线法 相类似，故在获得温度响应曲线后由（４）式可以得出待测物 的导热系数。
热材料和保护层（也可以用辅助加热器替代），从而保证了
样品测试区域的一维热流，提高了测量精度和测试范围。但
是该法需要对测定单元进行标定。利用该法对中密度纤维
板的导热系数进行了测定［３］，在严格满足各种技术条件（试
样厚度、入范围、温度规定等）时，材料导热系数相对误差小
于土３．８％，满足中国材料测试学会ＣＴ７７—７６（１９８９）标准规定
差也有很大影响。
实验47 导热系数和比热的测定
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） ． 以往测量导热系数和比热的方法大都用稳态法，使用稳态法要求温度和热流量均要稳 定， 但在学生实验中实现这样的条件比较困难， 因而导致测量的重复性、 稳定性、 一致性差， 误差大．为了克服稳态法测量的误差，我们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， 就可通过简单 计算得到导热系数和比热．
T T ( R, t ) T (0, t )
1 qc R 2 k
（47-5）
由式（47-5）可以看出，此时加热面和中心面间的温度差 T 和加热时间 t 没有直接关 系，保持恒定．系统各处的温度和时间是线性关系，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（47-5）得到
qc
V2 1.7r s
其中 s 为加热膜的加热面积，V 为加热膜两端的加热电压． 4. 查表，将热电偶的电势差换算为相对应的温度，或由实验室提供的参数，直接计算样品 的导热系数及比热．
【思考题】
1. 2. 如果实验中不测量中心面和加热面间的温差电动势， 而是直接测量加热面相对于室温的 对比实验所用的测量方法，试分析这样接线的优劣．
图
【实验内容与步骤】
1． 仪器介绍 （1）设计考虑 仪器设计必须尽可能满足理论模型． 无限大平板条件是无法满足的， 实验中总是要用有限尺寸的试件来代替． 根据实验分析， 当试件的横向尺寸大于试件厚度的六倍以上时，可以认为传热方向只在试件的厚度方向进
非良导体导热系数实验数据处理方法比较
式中， 铝为 Ａ 盘质量 ，ｎＲ ｈ 、 为 Ｂ盘 的厚 度 和底
面圆半径， Ｒ 为 Ａ盘厚度和半径 ， ｈ 、 这些数据都
可 以从 实验 中轻松 获得 。铝是 Ａ 盘 比热 ， 已知 Ｃ 为 常数 ｃ 一 ０ ９４Ｊｋ 铝 ．０ ／ ｇ・。 因此 ， Ｃｉ 只要 求 出 Ｔ ｄ
，
温度高处传到温度低处 ， 这就是热传导现象。 对于
传感器引线
’
４ ： ℃ ８４ 取下待测样品 Ｂ后 Ａ与 Ｃ直接接触 ， 让 继续升温到 ５ ℃ 以上 ， Ｃ拿掉后 ， Ａ 自 ６ 把 让 然冷 却， 当温度下降到 ５． ４４℃ 时开始记数据 ， 直到温 度下降到 ４ ℃为止。 ｌ 记录下的温度和时间的对应
图 １ 实验原理简图
ｄ Ｑ ｄ
｛ ｅ 真 ｔｒｉ） ／ ｎ ａ
表 ｌ 散 热 盘 自然 冷 却 时 的 测 量 数据
代人公 式 （ ） ： ＝ ０２ ２Ｗ／Ｋ ・ ２得 ． ２ （ ｍ）
．
相对误 差 ＇一 ７
。
＾参 考
≈ １３ ． ％。
（） ３ 最小 二乘 法
０ ｎ Ｍ
设 Ｔ与 ｔ的线性关 系 为 ： Ｔ— ａ ＋ａｔ其 中 ， 。 ，
一
式中， Ｑ是热量 ， 是导热系数。
实 验 原 理 示 意 图 如 图 １所 示 ， 待 测 样 品 将 Ｂ 橡皮 材质 ） （ 放在 加热 盘 Ｃ和铝 质散 热盘 Ａ之 间 升温 后 ， 待其 达到热 稳定 状态 ， 出样 品盘上 下表 测 面 的温度 Ｔ 和 丁 ， 。 ２然后 采用 测 定 散 热 盘在 温 度
２ 实验数据及其处 理
测量得各参数值分别为： 一 ４８２ 、Ａ一 张 ５．６ ｈ ｇ
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稳态热流法：除固体材料，还可用于多孔纤维、聚合物基复合材料、高分子材料等导热系数的测定。
其优点在于制样简单，操作方便，测试结果精确且重现性好。
缺点在于导热系数测试局限于纵向导热，测试范围较窄，温度范围有限，测试对象偏向于低导热系数材料和绝热保温材料。
防护热板法：是测量固体规则样品导热系数常用的方法之一，与稳态热流法比，具有温度范围更高，量程更广的优点。
缺点是仪器价格昂贵，稳定时间较长，并且不能测定含水材料的导热系数。
样品厚度对测试结果有较大影响，无法精确测试厚度较小的不良导热材料、薄膜和涂层等材料。
闪光法：其特点是所需样品尺寸小，制样简单，检测速度快，测量范围宽测试温度广，同时可以测量热扩散速率等参数。
缺点是只适用于各向同性、均质、不透光的材料，重复性和准确性比较差，人为因素影响明显。