球体法测导热系数

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1、传热学实验一导热系数测量球体法测导热系数一、实验目的1．学习在稳定热流情况下用球体法测定粒状材料导热系数的方法。二、实验原理3传热学实验一导热系数测量粒状材料的导热系数可通过导热方法测定。如图1—1所示。由均质粒状材料填充而成的球壁，内外径分别为d1及d2（半径r1及r2），它的内外表面温度等于t1和t2，并维持不变。由于在不大的温度范围内大多数工程材料的导热系数与温度的关系，均可按直线关系处理，则将付利叶定律用于此球壁导热问题。并按图1—1的边界条件积分可得出：（1—1）（1—2）式中：δ—球壁厚度δ=；λm—球壁材料在时的导热系数

2、。因此，只要在球壁内维持一维稳定温度场，测出它的直径d1和d2。导热量Q以及内外表面温度t1和t2，即可由式（1—2）计算出温度tm时所测粒状材料的导热系数。图1—1球壁导热过程3传热学实验一导热系数测量3传热学实验一导热系数测量三、实验设备如图1—2所示，实验设备包括：球体导热仪本体，热电偶测温系统和电加热功率的测量。导热仪本体是两个很薄的铜制同心球壳1和2，内球壳外径为d1，外球壳内径为d2，在两球壳之间填充实验粒状材料，热量由内球中的电加器3发出。热量通过球壁传出，由空气以自由对流方式带走。因为在外球壳表面的下部和上部空气自由对

3、流情况不完全相同，故外球表面温度分布不均匀。因此，在内外球壳的表面上分别各用两对热电偶测量温度，并取平均值作为内外球壁表面温度t1和t2。球体法便于测定各种散状物料（如沙子、矿渣、石灰等）的导热系数。四、实验方法及实验数据1．确认所在实验台上电压表、电流表工作量程及指针读数单位换算。2．学会用电位差计测量热电偶信号操作要领。3．切换琴键开关，记录4点温度数据；读表得到电压、电流数据。将实验数据记录在表1中。3传热学实验一导热系数测量图1—2球体导热仪实验装置原理结构图表1实验数据记录人：时间：实验参数实验数据试料名称球壳温度次数内球壳

4、表面温度外球壳表面温度内上内下外上外下容重1mvmvmvmv℃℃℃℃t11=t21=内球直径2mvmvmvmv℃℃℃℃t12=t22=外球直径加热功率电压(V)电流(A)功率Q=V·A(W)1Q1=2Q2=环境温度导热系数(w/m·℃)λ1=λ2=一、实验报告3传热学实验一导热系数测量1．完成实验报告。1．完成公式的推导过程。2．完成下列思考题：1）假使内外球壳不同心，会产生什么问题？2）粒状物料在球壁内充填松紧不均匀会有什么影响？3）如室内空气不平静（有风）对实验有何影响？4）若用两个相同的球体导热仪分别测两种导热系数大小不同的物料

5、时，它们达到热稳定所需要的时间是否一样？那一个长？为什么？3