导热系数测量实验.ppt

实验二十七导热系数的测量,Experiment27Determiningthermalconductioncoefficients,一、实验目的,掌握稳态法测不良导体的导热系数的方法,了解物体散热速率和传热速率的关系,理解温差热电偶特性,二、实验仪器,导热系数测量仪杜瓦瓶温差电偶待测橡胶样品数字电压表天平卡尺螺旋测微器测量样品,三、实验原理,1、热传导定律,在t时间内经传递的热量为Q：,三、实验原理,负号代表热量传递方向是从高温区传至低温区,比例系数称为导热系数。,三、实验原理,2、导热系数,导热系数表示相距单位长度的两平面的温度相差为一个单位时，在单位时间内通过单位面积所传递的热量，单位是瓦米-1开-1（Wm-1K-1），导热系数是反映材料的导热性能的重要参数之一。,称为导热系数,3、稳态法测不良导体的导热系数,实验装置示意图,当传入样品的热量等于散出的热量时，样品处于稳定导热状态。样品内部的温度不再随着时间变化；,三、实验原理,样品（橡胶盘）的传热速率为：,T1为样品上表面的温度，T2为样品下表面的温度，hB为样品的厚度，A为样品的截面面积。,三、实验原理,稳态时:传入的热量等于散出的热量,稳态时样品上下表面的温度分别为一定值T10和T20,即，样品的传热速率等于散热盘的散热速率,三、实验原理,由上式可见，关键是求散热盘的散热速率,移开样品，让散热盘自然散热冷却，在温度20附近，散热盘的散热速率可以表示为：,三、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：,三、实验原理,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,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。,测量橡胶盘（样品）、黄铜盘（散热板）的直径、厚度DB、hB、DC、hC,黄铜盘质量由实验室提供。,测量散热板（黄铜板）的冷却速率，计算。,四、实验内容和步骤,稳态法测传热板和散热板的温度T10和T20,五、数据记录和处理,记录橡胶盘（样品）、黄铜盘（散热板）的直径、厚度DB、hB、DC、hC,并给出相应的测量结果。,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。,记录稳态法测量的温度T10和T20,计算橡胶板的导热系数，并与标准值比较，计算出误差。,构建热传递的稳定状态,（1）调整好实验装置,各盘之间不能有间隙。,（2）接通220V电压，当传热板温度为4mV时断电,调整电热板的供电方式,人为控制发热盘的温度在:,T1=3.500.03mV,（3）每隔2分钟观察散热盘的温度T2,在10分钟内不变则系统的热传导已达到稳定状态。,测量散热板（黄铜盘）的冷却速率,（4）用镊子抽出橡胶盘，使发热盘A与散热盘P直接接触，通电使散热板温度比T20高1mv时立即分离两板，散热盘开始自由冷却，每隔30秒读出散热盘的温度示值T2，选择附近前后各四个