材料导热系数测定
测导热系数的方法
测导热系数的方法导热系数是一个重要的材料物性参数，用于描述材料在热传导过程中的能力。
确定材料的导热系数是很重要的，特别是在工程领域，以确定材料的适用性和优劣等等。
以下是关于测量导热系数的一些方法详细介绍。
1. 热板法热板法是一种通用且易于使用的测量导热系数的方法，它涉及到使用两个平板，在测试时，一个板加热，另一个板则保持冷却或恒温，并在两个表面观察温度差异。
在测试过程中，通过测量测试样品的厚度，表面温度差和能量输入，就可以计算出导热系数。
2. 热流法热流法是另一种测量导热系数的有用方法，它涉及在材料中施加恒定热流并测量材料的温度分布。
通过测量温度的时间变化，可以计算出材料的导热系数，特别是在高温下，使用该方法的优点比其他方法更为明显。
3. 检测液法检测液法是一种在材料中注入特定的液体，并测量材料的温度变化，以计算其导热系数。
由于液体很快可以扩散到材料的整个体积，因此这种方法对比其他方法测量结果的准确度更高。
4. 横向热传导法横向热传导法是一种间接测量导热系数的方法，它涉及使用温度来计算材料的导热系数，而不是直接测量材料的导热系数。
这种方法特别适用于测量低导热系数和难以测量的材料。
5. 快速扫描热量方法快速扫描热量方法是一种最近发展的测量材料导热系数的方法，在短时间内进行测量。
该方法通过使用短暂的脉冲加热并测量材料的温度响应来测量材料的导热系数。
6. 评估法评估法是一种以理论方法评估材料导热系数的方法。
这种方法比其他技术要便宜和简单，它涉及将材料的温度、密度和比热等基本属性结合起来，来计算导热系数，并且可以在短时间内得出一个粗略的结果。
7. 频率扫描法频率扫描法也是一种测量材料导热系数的方法，它涉及在材料上施加不同的频率，并通过观察温度变化来计算导热系数。
该方法可以使用一些便宜的设备来进行测量，适用于相对简单的材料。
8. 伏伦法伏伦法是一种用于直接测量导热系数的电学方法，该方法涉及两个热电偶并将它们置于相对位置上，随后可以测量产生的电动势，通过该电动势计算导热系数。
材料导热系数的测定
2.热电偶测温系统 2.热电偶测温系统
铜—康铜热电偶二支（测外壳壁温度），镍铬—镍铝热电偶 两支（测内壳壁温度）；均焊接在壳壁上。通过转换开关将热电偶 信号传递到电位差计，由电位差计检测出内外壁温度。
3.电加热系统 3.电加热系统
外界电源通过稳压器后输出稳压电源，经调压器供给球形电 炉加热器一个恒定的功率。用电流表和电压表分别测量通过加热器 的电流和电压。
材料导热系数的测定方法
材料导热系数的测定方法有 稳定热流法 和 非稳定热 流法 两大类。每大类中又有多种测定方法。本实验用稳定热流 两大类。每大类中又有多种测定方法。 法中的球体法，非稳定热流法中的平板法进行测定。 法中的球体法，非稳定热流法中的平板法进行测定。 Ⅰ. 稳态球壁导热测定法 Ⅱ.准稳态平壁导热测定法 Ⅱ.准稳态平壁导热测定法 Ⅲ. 非稳态平壁导热测定法
二．球壁导热法的基本原理 球壁导热法的
根据傅立叶定理， 根据傅立叶定理，经过物体的热流量有如下的关 系： （44-1） 44式中： 式中：
单位时间内通过球面的热流量， Q ── 单位时间内通过球面的热流量，W ； 绝热材料的导热系数，W/m·℃ λ ── 绝热材料的导热系数，W/m ℃ ； 温度梯度， dt/dr — 温度梯度，℃/m ； A ── 球面面积，A = 4πr2，m2 。 球面面积， r2 dt t2 q = − 4π λ dt 2 r1 ）式进行分离变量，并根据上述条件取 t1 对（44 -1 式进行分离变量，
Q (d 2 − d1 ) λ = 2 π ( t1 − t 2 ) d 1 d
2
五．数据处理
确定被测材料导热系数和温度的关系，并绘制出λ 3. 确定被测材料导热系数和温度的关系，并绘制出λ— t曲线 由于此实验达到热稳定所需时间较长， 由于此实验达到热稳定所需时间较长，无法在一个单元 时间内进行不同温度下的多组测量， 时间内进行不同温度下的多组测量，现将实验室在不同温度下的 实测结果列于下表，请完成计算，将结果列入表中，并画出λ 实测结果列于下表，请完成计算，将结果列入表中，并画出λ— t曲线 。 在球壁导热仪的夹层中均匀地装入已烘干的玻璃纤维， 在球壁导热仪的夹层中均匀地装入已烘干的玻璃纤维， 内球外径d mm，外球内径d 内球外径d1 = 105 mm，外球内径d2 = mm。实测数据如下： 151 mm。实测数据如下：
导热系数测定
导热系数的测定热传导是热量交换（热传导、对流、辐射）的三种基本方式之一，导热系数（又称热导率）是反映材料热传导性质的物理量，表示材料导热能力的大小。
材料的导热机理在很大程度上取决于它的微观结构，热量的传递依靠原子、分子绕平衡位置的振动以及自由电子的迁移。
在金属中电子流起支配作用，在绝缘体和大部分半导体中则以晶格振动起主导作用。
因此，某种材料的导热系数不仅与构成材料的物质种类密切相关，而且还与它的微观结构、温度、压力及杂质含量有关。
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。
材料又分为良导体和不良导体两种。
对于良导体一般用瞬态法测量其导热系数，即通过测量正在导热的流体在某段时间内通过的热量。
对于不良导体则用稳态平板法测量其导热系数。
所谓稳态即样品内部形成稳定的温度分布时即为稳态。
本实验就是用稳态法测量不良导体的导热系数。
【实验目的】1. 了解热传导现象的物理过程，巩固和深化热传导的基本理论；2. 学习用稳态平板法测量不良导体的导热系数；3. 学会用作图法求冷却速率；4. 了解实验材料的导热系数与温度的关系。
【实验原理】1. 导热系数根据1882年傅立叶（）建立的热传导理论，当材料内部有温度梯度存在时，就有热量从高温处传向低温处，这时，在dt 时间内通过dS 面积的热量dQ ，正比于物体内的温度梯度，其比例系数是热导系数，即：dS dzdT dt dQ λ-= （1） 式中dt dQ 为传热速率，dzdT 是与面积dS 相垂直的方向上的温度梯度，负号表示热量从温度高的地方传到温度低的地方，λ是导热系数。
国际单位制中，导热系数的单位为W ·m －1·K －1。
2. 用稳态平板法测不良导体的导热系数设圆盘P 为待测样品，如图1所示，待测样品P 、散热盘B 二者的规格相同，厚度均为h、截面积均为S（42DSπ=，D为圆盘直径），上下两面的温度为1T和2T保持稳定，侧面近似绝热，则根据（1）式可以知道传热速率为：ShTTShTTdtdQ2112-=--=λλ（2）为了减小侧面散热的影响，圆盘P的厚度h不能太大。
导热系数测试标准
导热系数测试标准导热系数是指物质在单位时间内单位面积上的热量传导率，是衡量材料导热性能的重要参数。
导热系数测试标准是评价材料导热性能的依据，对于各种导热材料的研究和应用具有重要意义。
一、导热系数测试的意义。
导热系数测试标准的制定和执行，可以保证测试结果的准确性和可比性。
在工程领域中，材料的导热性能直接影响着工程结构的热工性能，因此对导热系数的测试标准要求尤为严格。
只有通过标准化的测试方法，才能够准确地评价材料的导热性能，为工程设计和材料选择提供科学依据。
二、导热系数测试的方法。
1. 热板法，热板法是一种常用的导热系数测试方法，通过在被测材料上施加一定的热量，测量材料两侧温度差，从而计算出导热系数。
该方法适用于导热系数较小的材料。
2. 热流计法，热流计法是利用热流计测量被测材料上的热流密度，通过测量热流密度和温度差，计算出导热系数。
该方法适用于导热系数较大的材料。
3. 横向热导率法，横向热导率法是通过测量材料横向传热的性能，来计算导热系数。
该方法适用于导热系数各向同性的材料。
三、导热系数测试的标准。
1. ASTM标准，美国材料与试验协会（ASTM）发布了一系列关于导热系数测试的标准，如ASTM C177-13、ASTM C518-15等。
这些标准规定了导热系数测试的方法、设备、操作流程等内容，保证了测试结果的准确性和可比性。
2. ISO标准，国际标准化组织（ISO）也发布了一系列关于导热系数测试的标准，如ISO 8301:1991、ISO 8302:1991等。
这些标准与ASTM标准类似，都是为了保证导热系数测试的准确性和可比性。
3. GB标准，中国国家标准化管理委员会（GB）也发布了一些关于导热系数测试的国家标准，如GB/T 13475-92、GB/T 10294-2008等。
这些标准是根据国内材料测试的需要而制定，保证了国内导热系数测试的准确性和可比性。
四、导热系数测试的应用。
导热系数测试标准的执行，可以为各种导热材料的研究、开发和应用提供科学依据。
导热系数的测量实验分析报告
导热系数的测量实验报告————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：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。
hT T S t Q )(21-••=∆∆λ 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：B B h T T R t Q )(212-•••=∆∆πλ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。
导热系数测定方法
导热系数测定方法导热系数（也称热传导系数）是一个物质导热性能的重要参数，它用来描述物质在单位梯度温度下导热的能力。
导热系数的测定是热传导学研究的基础，也是工程技术和科学实验中一个常见的测量参数。
本文将介绍几种常用的导热系数测定方法。
一、稳态法稳态法是最常用的测定导热系数的方法，适用于导热系数较大（大于0.5W/m·K）的材料。
它根据热传导定律，通过测量物质两侧的温度差、导热面的面积和厚度，以及所施加的热功率，计算物质的导热系数。
其基本原理为稳定状态下单位时间内通过物质的单位面积的热流量等于物质两侧的温度差除以物质的厚度。
稳态法测定导热系数的装置构成主要包括热源、测试样品、温度测量装置和热流量测量装置等。
二、半稳态法半稳态法也是一种常用的测定导热系数的方法，适用于导热系数较小（小于0.5W/m·K）的材料。
它通过测量测试样品在不同时间下的温度变化，根据瞬态热传导方程计算导热系数。
相比稳态法，半稳态法测定导热系数的装置相对较复杂，包括热源、测试样品、温度测量装置、热流量测量装置和时间测量装置等。
三、横向法横向法是一种适用于导热系数测定较小的薄膜材料的方法。
在横向法中，将测试样品分为两段，一段作为热源，另一段作为冷源，通过测量两段样品的温度差和施加的热功率，计算样品的导热系数。
横向法测定导热系数的装置包括热源、冷源、测试样品、温度测量装置和热流量测量装置等。
四、纵向法纵向法是一种适用于导热系数测定较小的长棒材料的方法。
在纵向法中，将测试样品竖直放置，一侧作为热源，另一侧作为冷源，在不同的位置测量温度，并计算导热系数。
纵向法测定导热系数的装置主要包括热源、冷源、测试样品、温度测量装置和热流量测量装置等。
除了上述方法外，还有其他一些测定导热系数的方法，如射频导热法、光热法、红外线测温法等，这些方法在特定情况下具有特殊的应用优势。
在导热系数测定过程中，测量装置的热源和冷源的选择、温度测量装置的灵敏度和准确度、热流量测量装置的准确度等因素都会对测定结果产生影响，需要综合考虑并进行合理的控制和校正，以保证测定的准确性和可靠性。
导热系数测定实验报告
导热系数测定实验报告导热系数，作为材料的一项重要物理性质，能够评估材料传导热量的能力。
通过测定导热系数，可以了解材料的导热性能以及在不同工况下的散热能力。
本实验旨在通过实际操作测定不同材料的导热系数，并分析结果对比。
一、实验目的本实验的主要目标是测定不同材料的导热系数，了解热量在材料之间的传导规律，并比较不同材料的导热性能。
通过实验数据的处理和分析，探究导热系数与材料性质之间的关系。
二、实验装置和方法实验所用的装置包括热导率仪和不同材料的试样。
热导率仪由热源、测温探头和显示器组成，用于测量不同材料在不同温度下的热传导情况。
实验的具体步骤如下：1. 准备试样：根据需要测量的材料种类和厚度，制备相应的试样切片。
2. 测量温度：先将测温探头放在设定温度的热源上，进行温度校准，确保准确测量。
3. 安装试样：将试样放置在热导率仪的传热平台上，保持试样与测温探头的接触完全。
4. 测量实验：通过控制热源的温度，使其保持在恒定状态。
记录热导率仪上显示的温度变化情况，并计算得出试样的导热系数。
三、实验数据处理和分析在实验中，我们选择了金属、塑料和木材作为不同材料的代表，分别测量了它们的导热系数，并进行对比分析。
通过实验数据的处理和分析，我们可以得到各材料的导热系数数值。
可以发现，金属材料的导热系数相对较高，这与金属的导电性质有关。
塑料材料的导热系数比金属低，这主要是由于塑料材料结构中有许多绝缘空隙的存在。
木材的导热系数相对较低，并且呈现出随纤维方向变化的趋势，这是因为木材的导热性能与其组织结构有着密切的关系。
导热系数除了与材料的物性有关外，还受到温度的影响。
在不同温度下，导热系数可能会发生变化。
实验中我们选择了不同温度下的测量点，以了解导热系数与温度之间的变化规律。
通过实验数据的分析，我们可以得出导热系数随温度的变化呈现出一定的规律性，不同材料的导热系数随温度变化的趋势可能不同。
四、实验结果与讨论根据实验数据的处理和分析，得出了不同材料在不同温度下的导热系数。
稳态平板法测定材料导热系数
教学实验2006稳态平板法测定材料导热系数（平板导热仪）指导书稳态平板法测定材料导热系数实验指导书一. 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：Ft Q ⋅∆⋅=δλ )/(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：)(21L 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]mm，实际导热计[2算面积F为200×200]mm，平板试件分别被夹紧[2mm，板的厚度为 （实测）][2在加热器的上、下热面和上、下水套的冷面之间。
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材料导热系数的测定
一、适用专业和课程
安全工程、工业工程 实验学时：2
二、本实验的目的
1. 加深对稳定导热过程基本理论的理解。
2. 掌握用球壁导热仪测定绝热材料导热系数的方法 ── 圆球法。
3. 确定材料导热系数与温度的关系。
4. 学会根据材料的导热系数判断其导热能力并进行导热计算。
三、实验原理
不同材料的导热系数相差很大，一般说，金属的导热系数在 2.3～417.6
W/m ·℃范围内，建筑材料的导热系数在0.16～2.2 W/m ·℃之间，液体的导热系数波动于0.093～0.7 W/m ·℃，而气体的导热系数则最小，在0.0058～0.58 W/m ·℃范围内。
即使是同一种材料，其导热系数还随温度、压强、湿度、物质结构和密度等因素而变化。
各种材料的导热系数数据均可从有关资料或手册中查到，但由于具体条件如
温度、结构、湿度和压强等条件的不同，这些数据往往与实际使用情况有出入，需进行修正。
导热系数低于0.22 W/m ·℃的一些固体材料称为绝热材料，由于它们具有多孔性结构，传热过程是固体和孔隙的复杂传热过程，其机理复杂。
为了工程计算的方便，常常把整个过程当作单纯的导热过程处理。
圆球法测定绝热材料的导热系数是以同心球壁稳定导热规律作为基础。
在球坐标中，考虑到温度仅随半径 r 而变，故是一维稳定温度场导热。
实验时，在直径为 d1 和 d2 的两个同心圆球的圆壳之间均匀地填充被测材
料（可为粉状、粒状或纤维状），在内球中则装有球形电炉加热器。
当加热时间足够长时，球壁导热仪将达到热稳定状态，内外壁面温度分别恒为 t1 和 t2 。
根据这种状态，可以推导出导热系数λ的计算公式。
根据傅立叶定理，经过物体的热流量有如下的关系：
（1） 式中 Q ── 单位时间内通过球面的热流量，W ；
dr
dt
r dr dt A Q 24λπλ-=-=
λ ── 绝热材料的导热系数，W/m ·℃ ；
dt/dr — 温度梯度，℃/m ；
A ── 球面面积，A = 4πr 2，m 2 。
对（1）式进行分离变量，并根据上述条件取定积分得 （2）
图2-18
其中：r 1、r 2分别为内球外半径和外球内半径。
积分得：
（3） 其中：Q 为球形电炉提供的热量。
只要测出该热量，即可计算出所测隔热材料的导热系数。
事实上，由于给出的λ是隔热材料在平均温度 tm =（t 1+t 2）/2时的导热
系数。
因此，在实验中只要保持温度场稳定，测出球径d 1和d 2 ，热量Q 以及内
外球面温度即可计算出平均温度t m 下隔热材料的导热系数。
改变 t 1 和 t 2 ，则
可得到导热系数与温度关系的曲线。
四、实验装置
1.球壁导热仪
实验装置图如2-19所示。
主要部件是两个铜制同心球壳1、2 ，球壳之间均匀填充被测隔热材料，内壳中装有电热丝绕成的球形电炉加热器3 .
2.热电偶测温系统
铜—康铜热电偶二支（测外壳壁温度），镍铬—镍铝热电偶两支（测内壳壁温度）
；均焊接在壳壁上。
通过转换开关将热电偶信号传递到电位差计，由电位⎰⎰-=212142t t r r dt r
dt q λπλπ=--Q d d t t d d ()()21
1212
2
差计检测出内外壁温度。
3.电加热系统
外界电源通过稳压器后输出稳压电源，经调压器供给球形电炉加热器一个恒定的功率。
用电流表和电压表分别测量通过加热器的电流和电压。
图2-19 球壁导热仪实验装置
1——内球壳 2——外球壳 3——电加热器 4——热电偶热端
5——转换开关 6——热电偶冷端 7——电位差计 8——调压器
9——电压表 10——电流表 11——绝热材料
五、测试步骤
1.将被测绝热材料放置在烘箱中干燥，然后均匀地装入球壳的夹层之中。
2.按图2-19安装仪器仪表并连接导线，注意确保球体严格同心。
检查连线无误后通电，使测试仪温度达到稳定状态（约3～4小时）。
3.用温度计测出热电偶冷端的温度t。
4.每间隔5～10分钟测定一组温度数据（内上、内下、外上、外下）。
读数应保证各相应点的温度不随时间变化（实验中以电位差计显示变化小于0.02 mv 为准），温度达到稳定状态时再记录。
共测试3组，取其平均值。
5.测定并绘制绝热材料的导热系数和温度之间的关系
6.关闭电源，结束实验。
六、数据处理
1. 测定数据记录
将有关原始数据和测定结果记入表2-6中。
2. 绝热材料导热系数计算
(1)平均温度的校正
根据冷端t
0及测点平均温度t可查得冷端电势E( t
, 0 )，结合原始数据
中各测点的平均电势E( t, t 0 )，即可由下式求得E ( t, 0 ) ：
E( t, 0 ) = E( t , t 0 ) + E ( t 0, 0 ) （mv ）
其中 t — 测点平均温度，℃ ；
t 0 — 冷端温度，℃ ；
E — 热电势，mv ；
再由E( t , 0 )值可查得测点温度t 1 、t 2 。
（2）电加热器发热量计算
Q = V I
其中 Q — 单位时间内发热量，W ；
V — 电加热器电压，V ；
I — 电加热器电流，A 。
（3）绝热材料的导热系数计算
用（3）式计算材料的导热系数。
即
3. 确定被测材料导热系数和温度的关系，并绘制出λ— t 曲线
由于此实验达到热稳定所需时间较长，无法在一个单元时间内进行不同温度下的多组测量，现将实验室在不同温度下的实测结果列于下表，请完成计算，将结果列入表中，并画出λ— t 曲线 。
在球壁导热仪的夹层中均匀地装入沙子，内球外径d 1 = 80 mm ，外球内径
d 2 = 160mm 。
实测数据如下：
λπ=--Q d d t t d d ()()2112122。