导热系数测定方法
导热系数实验测定
导热系数实验测定
导热系数是描述材料导热性能的物理量，可以通过实验测定得到。
以下是一种测定导热系数的实验方法：
1. 准备实验样品：将需要测量导热系数的样品切成形状相同的小块，尺寸大约为1cm x 1cm x 1cm。
样品表面需要平整光滑，可以使用砂纸打磨。
2. 准备实验仪器：导热系数实验仪、温度计、电源等。
3. 实验步骤：
a. 将实验仪器接通电源，调整好温度计。
b. 将样品放在导热系数实验仪的试样台上。
c. 打开实验仪器，开始测试。
d. 实验仪器会通过导热方式将样品热量传递到散热器上，散热器会将热量散发到空气中。
e. 在测试过程中，记录样品表面和散热器表面的温度。
f. 根据测试数据，计算出样品的导热系数。
4. 实验注意事项：
a. 为了减小误差，需要重复测试多次，取平均值作为最终结果。
b. 在测试过程中，要保证实验环境的恒温恒湿，以免影响测试结果。
c. 在测试不同材料时，需要及时清洗试样台和散热器，以免样品之间相互影响。
这是一种比较简单的测定导热系数的实验方法，实际操作时还需要根据具体情况进行调整。
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。
大学物理实验导热系数的测定
实验内容
记录橡胶盘（样品）、黄铜盘（散热板）的直径、厚度DB、hB、DC、hC,黄铜盘质量mC，由实验室提供。
测量散热板（黄铜板）的冷却速率 ，计算。
稳态法测橡胶盘上下表面的温度10 和20
调整好实验装置,各盘之间不能有间隙。
调整电热板的供电方式,人为控制发热盘的温度在:
每隔2分钟观察散热盘的温度θ2 , 记录θ1 ， θ2；若在10分钟内θ2基本保持不变则系统的热传导已达到稳定状态。对最后10分钟内的5次温度分别求平均得θ10， θ20。
实验原理
考虑散热盘自由冷却与稳态时的散热面积不同，引入修正系数：
于是，导热系数为：
实验原理
0°C 冰水
4、温差热电偶的工作原理
两种金属接触处由于温度差而产生电动势的现象称为温差电动势，一般情况下，温差电动势近似与两接触端的温度差成正比。
检流计
加热
检流计
电压值即为温度示数
杜瓦瓶里冰水混合物为冷端；发热盘、散热盘分别与冷端形成两个温差电偶。
θ/mv
210
180
150
120
90
60
30
0
ｔ／Ｓ
用逐差法求冷却速率:
数据记录和处理
记录橡胶盘（样品）和黄铜盘（散热板）的直径、厚度DB、hB、DC、hC,黄铜盘（散热板）质量mC。
采用逐差法求散热板（黄铜板）在温度为20时的冷却速率 ，其中t=120s。
记录稳态时橡胶盘上下表面的温度10 和20
计算橡胶板的导热系数，并与标准值比较，计算出百分比误差。
操作要点
1
数字电压表调零，注意热电偶接线。实验过程中散热风扇保持开启。
2
构建稳态环境， 10保持在3.50mV±0.03mV范围内，测量20
导热系数的测定
、
面和待测样品厚度。 2．将一个电热偶的插头插在表盘的测2内，把冷端放入装有冰水混合物的真空保温 杯内的细玻璃管中，热端插在散热盘的小插孔上；将另一个热电偶插头插在表盘的 测1内，冷端也放入装有冰水混合物的真空保温杯内的另一细管中；热端插入加热盘 上的小插孔中； 3．插好加热板的电源插头：再将 线的一端与数字电压表相连，另一端插在表盘的 中间位置； 4．分别接好导热系数测定仪与数字电压表的电源；数字电压表采用3位半LED显示， 最大量程为20mV。 5．调节数字电压表的调零旋钮，再将加热开关拨至220V档，开始加热； 6．待稳定后，可以将切换开关分别拨至测1和测2端，记录此刻样品上、下表面的温 度；(每隔3分钟读样品上下表面的温度，若在10分钟内样品上下表面的温度示数都 不变，可以认为已经达到稳定状态了)； 7．移去样品，使加热盘与散热盘较好的接触，再将加热开关拨至220V档，加热散热 盘； 8．移开加热板，在散热盘上放置胶木板，使散热盘自然冷却；稳定状态时，通过样 品上表面的热速率与由散热盘向周围环境散热速率相等。记录散热盘冷却至稳态时 的温度。 根据上述装置，由傅里叶导热方程式可知，通过待测样品B盘的热流量 Q / t 为：
Q 2 R 2 1 t h
式中h为样品厚度，R为圆盘样品的半径， 为样品热导率，
1
2
分别为稳态时样品上下平面的温度。
、
实验过程中，当传热达到稳态时，样品上下平面的温度将稳定不变，这时可以认为发 热盘A通过圆盘样品上平面传入热量的速率与由散热盘P向周围环境散热的速率相等。 因此可以通过散热盘P在稳定温度 时的散热速率求出热流量.方法如下：当读得稳 后，将样品B盘抽去，让发热盘A的底面与散热盘P直接接触，使盘P的温 态时的 度上升到比 高出1mV左右时，再将发热盘A移开，放上圆盘样品（或绝缘圆盘）， 让散热盘P自然冷却（电扇仍处于工作状态），每隔30秒钟读一次散热盘的温度示 值，选取邻近 的温度数据，求出铜盘P在的冷却速率 ，则 就是散热盘在 时的散 h 1 mc | 热速率，代入式（3-2）得： t R (3-3)式中, 为样品的质量，为样品 比热容。但须注意，这样求出的 是散热盘的全部表面暴露于空气中的冷却速率，其 p 2 R p h p 散热表面积为 2 R2 （其中 与 分别为散 热盘P的半径与厚度）。然而，在观测样品稳态传热时，P盘的上表面（面积为 ）是 被样品覆盖着的。考虑到物体的冷却速率与它的表面积成正比，则稳态时散热盘散 热速率的表达式应修正如下：
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。
导热系数的测量
4、取出样品，使加热盘与散热盘直接接触 ，再加热。当散热盘温度比稳态时的T3高出 约10℃（电压表读数约增加0.5mV）时，停止 加热，并立即移去加热盘，让散热盘开始自 然冷却，并马上每隔30s记录一次散热盘的温 度值，直到电压表读数比稳态时低约0.5mV为 止。
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） 游标卡尺等
仪 器 简介
仪器采用低于36V的隔离电压作 为加热电源，固定于底座上的３ 个测微螺旋头支撑着一个散热圆 铜盘，样品上下面可与加热铜盘 及散热铜盘紧密接触。散热盘下 方有一轴流式风扇，用来快速散 热，两个热电偶的冷端浸于杜瓦
3、根据稳态法，为得到稳定的温度分布，可 先将电源电压打到“高”档，几分钟后 θ1=4.00mv即可将开关拨到“低”档，通过调 节电热板电压“高”、“低”及“断”电档 ，使θ1读数在±0.03mv范围内，同时每隔30秒 读θ2的数值，如果在2分钟内样品下表面温度 θ2示值不变，即可认为已达到稳定状态。记 录稳态时与θ1，θ2对应的T1，T2值。
思考题
1、测导热系数λ要满足哪些条件？在实 验中如何保证？
2、测冷却速率时，为什么要在稳态温度 T2（或T3）附近选值？如何计算冷却 速率？
3、讨论本实验的误差因素，并说明导热 系数可能偏小的原因。
（如图），以
dT dx
表示在x处的温度梯度，以
dQ dt
表示在该处传
液体导热系数的测定
液体导热系数的测定
液体导热系数的测定方法有许多种，下面介绍其中两种常见的方法：
1.热板法测定液体导热系数：
热板法是一种直接测定液体导热系数的方法，它是利用热板对液体进
行恒温加热，在不同时间内测量热板温度变化对应的时间，然后根据导热
方程计算出液体的导热系数。
具体步骤：
1）将试验装置准备好，包括热板、温度计、加热电源等。
2）将热板垂直浸入待测液体中，使其与液体表面接触。
3）打开加热电源，使热板表面保持恒定温度，通常设置为60℃左右。
4）在不同的时间点，用温度计测量热板表面温度，并记录下来。
5）根据导热方程计算液体的导热系数。
2.管道法测定液体导热系数：
管道法是一种间接测定液体导热系数的方法，它是利用管道对液体进
行恒温加热，在管道内测量进出口的温度差，然后根据传热方程计算出液
体的导热系数。
具体步骤：
1）将试验装置准备好，包括加热器、管道、温度计等。
2）将待测液体加热至恒定温度，通常设置为60℃左右。
3）将待测液体通过加热器送入管道内，进出口分别安装温度计，记录下各自的温度，并计算温度差。
4）根据传热方程计算出液体的导热系数。
以上两种方法都需要考虑实验误差和数据处理方法，确保测量结果的准确性和可靠性。
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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。
总之，导热系数的测定是热传导学研究的基础，也是工程和科学实验
中的常见测量参数。
通过合适的方法和仪器装置，我们可以准确测定不同
材料的导热性能，提供科学依据和技术指导。