实验一材料导热系数的测定实验

实验一实验一 材料导热系数的测定实验材料导热系数的测定实验（一）稳态平板法测定绝热材料导热系数（一）稳态平板法测定绝热材料导热系数 v一、实验目的一、实验目的学习用平板法测定绝热材料导热系数的实验方法和技能。学习用平板法测定绝热材料导热系数的实验方法和技能。测定试验材料的导热系数，确定导热系数与温度的关系测定试验材料的导热系数，确定导热系数与温度的关系。v二、实验原理二、实验原理在一维稳态情况下通过平板的导热量在一维稳态情况下通过平板的导热量Q和厚度和厚度、平板两面、平板两面的温差的温差 和导热系数和导热系数成正比：成正比：通过测定平板两面的温差通过测定平板两面的温差t、平板厚度、平板厚度、垂直热流方向的、垂直热流方向的导热面积导热面积A和通过平板的热流量和通过平板的热流量Q得出导热系数得出导热系数：在不用的温度和温差条件下测出相应的在不用的温度和温差条件下测出相应的值，然后将值，然后将值标在值标在 坐标图内，就可以得出坐标图内，就可以得出 的关系曲线。的关系曲线。AtQFtQt)(tf)(21LRtttLRtttv三、实验装置三、实验装置测试系统包括：平板试件装置、循环水槽、直流稳压电源、测试系统包括：平板试件装置、循环水槽、直流稳压电源、数显电压电流表及数显温度巡检仪测温装置等。数显电压电流表及数显温度巡检仪测温装置等。材料结构图：材料结构图：试验材料为二块方形聚氯乙烯薄壁平板，实际导热计算面试验材料为二块方形聚氯乙烯薄壁平板，实际导热计算面积积A A为为200200200mm200mm2 2，板的厚度为，板的厚度为15mm15mm。v四、实验步骤四、实验步骤通过各测温点调节加热器电源到合适的电压开始加温。待通过各测温点调节加热器电源到合适的电压开始加温。待试件的热面温度达到一定水平后，启动水泵，向上下水套试件的热面温度达到一定水平后，启动水泵，向上下水套通入冷却水。试验经过一段时间后，试件的热面温度和冷通入冷却水。试验经过一段时间后，试件的热面温度和冷面温度开始趋于稳定。在这个过程中可以适当调节主加热面温度开始趋于稳定。在这个过程中可以适当调节主加热器电源和辅助加热器电源的电压（一般电压相等），使其器电源和辅助加热器电源的电压（一般电压相等），使其更快达到稳定状态。待温度基本稳定后，就可以每隔一段更快达到稳定状态。待温度基本稳定后，就可以每隔一段时间进行一次电压时间进行一次电压V、电流、电流I读数记录和温度测量，从而得读数记录和温度测量，从而得到稳定的测试结果，取实验稳定后的三次结果的平均值。到稳定的测试结果，取实验稳定后的三次结果的平均值。可以将设备调到另一工况，即调节主辅加热器功率后，再可以将设备调到另一工况，即调节主辅加热器功率后，再按上述方法进行测试得到另一工况的稳定测试结果。调节按上述方法进行测试得到另一工况的稳定测试结果。调节的电功率不宜过大，一般在的电功率不宜过大，一般在510W为宜。为宜。根据实验，进行多次工况的测试。（工况以从低温到高温根据实验，进行多次工况的测试。（工况以从低温到高温为宜）。为宜）。测试结束后，先切断加热器电源，经过测试结束后，先切断加热器电源，经过10分钟左右再关闭分钟左右再关闭水泵（或停放自来水）。水泵（或停放自来水）。v五、实验数据记录五、实验数据记录v 试件导热面积：试件导热面积：试件厚度：试件厚度：室温：室温：冷却水温：冷却水温：实验数据记录表实验数据记录表六、实验分析六、实验分析绘制不同平均温度下的绘制不同平均温度下的 关系曲线，并求出关系曲线，并求出 的关的关系式。系式。工况tR/tL/V/VI/A12t)t(f（二）稳态球体法测粒状材料的导热系数（二）稳态球体法测粒状材料的导热系数 v一、实验目的一、实验目的学习用球体法测定疏散物质导热系数实验方法和测试技能。学习用球体法测定疏散物质导热系数实验方法和测试技能。实际测定被试材料的导热系数实际测定被试材料的导热系数m，绘制，绘制m-t关系曲线。关系曲线。v二、实验原理二、实验原理球体法是在两个同心圆球所组成的夹层中放入颗粒状及粉末球体法是在两个同心圆球所组成的夹层中放入颗粒状及粉末状试材，内球为热球，加电后，发出热量，球的直径为状试材，内球为热球，加电后，发出热量，球的直径为d1，表面温度为表面温度为t1，外球（球壳）为冷球，直径为，外球（球壳）为冷球，直径为d2，壁面温度，壁面温度为为t2，根据稳态导热的付立叶定律，通过夹层试材的导热量，根据稳态导热的付立叶定律，通过夹层试材的导热量为：为：在实验过程中，测定出在实验过程中，测定出Q、t 1和和t2，就可以根据上式计算出，就可以根据上式计算出材料的导热系数：材料的导热系数：测出不同温度下导热系数，在测出不同温度下导热系数，在t坐标中测出一条坐标中测出一条t的关的关系曲线，根据曲线即求出来系曲线，根据曲线即求出来f（t）的关系式。）的关系式。)11(212121ddttQm)(2)(212112ttddddQmv三、实验装置三、实验装置实验装置包括：圆球本体装置、循环水槽、直流稳压电源、实验装置包括：圆球本体装置、循环水槽、直流稳压电源、数显电压电流表及数显温度巡检仪测温装置等。数显电压电流表及数显温度巡检仪测温装置等。实验系统图实验系统图 圆球本体由铜质热球球体（圆球本体由铜质热球球体（d d1 180mm80mm）、冷球球壳（）、冷球球壳（d d2 2200mm200mm）、保温球壳和塑料保温套等组成。）、保温球壳和塑料保温套等组成。v四、实验步骤四、实验步骤接通电源，调整好仪表读数。接通电源，调整好仪表读数。启动循环水槽的水泵和加热电源。启动循环水槽的水泵和加热电源。估计热球所需加热功率（冷、热面温差应大于估计热球所需加热功率（冷、热面温差应大于10，热球，热球温度不能大于温度不能大于80），并按此范围调节直流稳压电源的电），并按此范围调节直流稳压电源的电压大小，之后不再更动，然后，观察各项测试数据的变化压大小，之后不再更动，然后，观察各项测试数据的变化情况，当各项测试数据都不随时间改变，当连续三次（每情况，当各项测试数据都不随时间改变，当连续三次（每次次1030分钟）的数据变化小于分钟）的数据变化小于1%时即达到了稳定状态，时即达到了稳定状态，此时记录下一组测试数据。此时记录下一组测试数据。改变加热量改变加热量Q，即改变加热电源的电压值，就可以进行如上，即改变加热电源的电压值，就可以进行如上步骤测得另一组测试数据。如此，改变几次加热量步骤测得另一组测试数据。如此，改变几次加热量Q，就可，就可以得到几组不同温度下材料导热系数的测试数据。以得到几组不同温度下材料导热系数的测试数据。本导热仪有恒温液套冷却，还可通过改变恒温液温度来改本导热仪有恒温液套冷却，还可通过改变恒温液温度来改变实验工况。实验应在充分热稳定的条件下记录各项数据。变实验工况。实验应在充分热稳定的条件下记录各项数据。v五、实验数据记录五、实验数据记录材料名称：材料名称：球体直径：球体直径：d d1 1 d d2 2实验数据记录表实验数据记录表v六、实验分析六、实验分析绘制在座标纸上绘出试材的导热系数绘制在座标纸上绘出试材的导热系数m和温度和温度t的关系曲线，的关系曲线，并求出并求出mf（t）的关系式。）的关系式。试分析材料充填不均匀和内、外球壳不同心所产生的影响？试分析材料充填不均匀和内、外球壳不同心所产生的影响？t工况Qt1/t2/t1t2/m/W(m)-1V/VI/A12