稳态法测量不良导体导热系数.docx

《稳态法测量不良导体导热系数.docx》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、稳态法测量不良导体导热系数摘要：导热系数是反映材料导热性能的物理量，在加热器、散热器、导热管道、冰箱制造、建筑保温隔热设计等领域都涉及该设计参数。材料的导热系数与材料的容量、空隙率、湿度、温度等因素有关，小于0.25W/m·K的材料为绝热材料。导热系数的测量方法有稳态法和动态法两类，本实验采用稳态法。关键词：稳态法导热系数热流量比热容冷却速率SteadymethodformeasuringthepoorconductorcoefficientofthermalconductivityAbstract:thecoefficientofthermalconductivityisreflect

2、materialthermalconductivityphysicalquantities,intheheater,radiator,thermalpipe,refrigeratormanufacture,constructioninsulationdesign,andotherfieldsinvolvethedesignparameters.Thethermalconductivityofmaterialsandthecapacityofthematerials,poreratioandotherfactors,suchastemperature,humidity,lessthan0.

3、25W/mk.materialsforinsulation.Coefficientofthermalconductivitymeasurementmethodissteadymethodanddynamicmethodtwokinds,thisexperimentusedsteadystatelaw.Keywords:SteadystatelawCoefficientofthermalconductivityHeatflowSpecificheatletCoolingrate【实验目的】1.学习用稳态法测量不良导体的导热系数。2.了解物体热传导的规律。【实验原理】1.将厚度为h，截面积为

4、S的物体作为待测样品，利用热源对待测样品加热，当达到稳定状态后样品温度高的一面温度为Q1，温度低的一面温度为Q2。设在时间Δ△t，由温度高的一面传向温度低的一面的热量为ΔQ。实验证明，传递的热量ΔQ与样品截面积S的大小及温度梯度（θ1-θ2）/h和时间Δt成正比，即ΔQ=λSΔt（θ1-θ2）/h将上述公式改写成傅里叶导热方程式即热传导的基本公式：为传热速率。λ为该物质的热导率，（又称导热系数），与材料性质有关。λ在数值上等于相距单位厚度的两平面，温度相差1个单位时，在单位时间通过单位面积的热量；其单位为瓦特每米开尔文即W/（m·K）2.本实验装置如图（1）所示，在支架D上先后放上圆铜盘

5、P、待测样品（圆盘形橡皮板）B和厚底紫铜圆筒A。在A的上方用红外灯L加热，使样品上、下表面各维持稳定的温度，它们的数值分别用安插在A、P侧面深孔中的热电偶E来测量。E的冷端浸入盛于杜瓦瓶H的冰水混合物中。G为双向开关，用以变换上、下热电偶的测量回路。数字式电压表F用以测量温差电动势。由式（1）可知，单位时间通过待测样单位时间通过待测样品B任一圆截面的热流量为式中RB为圆盘样品的半径，hB为样品厚度。当传热达到稳定状态时，θ1和θ2温度值稳定不变。由于样品的厚度hB<

6、下表面向铜盘的传热速率，则可认为通过样品B盘的传热速率与从铜盘P向周围环境的散热速率相等。因此，可通过铜盘P在稳定温度θ2时的散热速率来求出热流量δQ∕δt。实验中，在读得稳定时的θ1、θ2后，即可将样品B盘移去，而使筒A的底面与铜盘P直接接触。当盘P的温度上升到高于稳定时的值θ2若干摄氏度后，再将圆筒A移开，让铜盘自然冷却。观测其温度θ随时间t变化情况，然后由此求出铜盘在θ2的冷却速率，而（m为黄铜盘P的质量、C=0.0917cal/g·k为其比热容）就是黄铜盘在温度为θ2时的散热速率。但须注意，这样求出的是黄铜盘的全部表面暴露于空气中的冷却速率，其散热表面积为2πRP2+2πRPhP

7、（其中RP与hP分别为黄铜盘P的半径与厚度）。然而，在观测样品稳态传热时，P盘的上面（面积为πRP2）是被样品覆盖着的。考虑到物体的冷却速率与它的表面积正比，则稳态时铜盘散热速率的表达式应修正如下：3.热电偶冷端温度为0℃，对一定材料的热电偶，当温度变化围不太大时，其温差电动势（单位为mv）与待测温度（单位为℃）的比值是一常数。因而用（4）式计算时可直接以电动势值代表温度值。【实验容】1.安置圆筒、圆盘时，须使放置热电偶的洞孔与杜瓦