文档介绍：传热学实验报告周浩工物52 2015011685实验日期:2017年12月21日常功率平面热源法导热系数及热扩散率测试实验一、实验目的巩固和深化对非稳态导热理论的理解,更直观地认识非稳态导热过程中温度的变化;学****用常功率平面热源法同时测定绝热材料的导热系数λ和热扩散率a的实验方法和技能;掌握获得非稳态温度场的方法;加深理解导热系数λ和热扩散率a对温度场的影响。二、实验装置及原理图1 实验装置及原理图图2 实验装置简图非稳态导热基本理论,在初始温度t0分布均匀的半无限大的物体中,从τ=0起,半无限大的物体表面受均匀分布的平面热源q0的作用,在常物性条件下,离表面x处的温度升高θx,τ=tx,τ-t0=2q0λaτierfc(x2aτ)式中λ和a是材料的导热系数和热扩散率,ierfc(x2aτ)是变量x2aτ的高斯误差补偿函数的一次积分,可以查表得出数值。且在x=0时,有ierfc0=1π于是有:θ0,τ=2q0λaτ1π分别测定τi时刻x=0处与τj时刻x=x1处的温升,根据上式就有:θx1,τjθ0,τiτiτj=πierfc(x12aτj)上式左边是可以测量的量,通过查表就可以的到x12aτj的值,进而算出相当于在平均温度t=12(t0,τi+tx1,τj)的热扩散率a。再代入式子λ=2q0θ0,τaτ1π,可求出导热系数λ。三、实验方法及步骤测出试材Ι的厚度x1[mm];安装热电偶及试材。将热电偶1贴在加热片与试材□之间的中间位置处,热电偶2贴在试材□的上表面中间位置处,热电偶3和4贴在试材□上表面和试材□下表面的中间位置处。组装好试材,关闭试材罩;仔细检查各接线线路和热电偶测量线路;记录实验箱编号、加热面积F以便计算平面热源功率。记录t2测点距热源距离x1,记录初始时刻的t1、t2、t3、t4;四、===、T2、T3、T4记录数据记录点/每2min一次T1/℃T2/℃T3/℃T4/℃:时间/min平均温度°Cϕπξx1a=x124ξx12τj/×10-7m2/sλ=2q0θ0,τiaτi1π/×10-2W/m*K0/////:图3温度t1和t2随时间τ的变化曲线图4导热系数λ随时间τ的变化曲线图5热扩散系数a随时间τ的变化曲线分析图4、5: 实验中由于加热功率Q恒定,所以热流密度q0=,由图3可知∆t=t1-t2随时间τ不断变大,后趋于稳定,由q0=λx(t1-t2)可知,λ随着时间τ不断变小,后趋于稳定。又由于a=λρc可知a与λ变化规律一致,即随时间τ不断变小,后趋于稳定。,结合实验条件,作图分析λ和a对非稳态导热过程的影响。根据θδ,τ=2q0λaτierfc(δ2aτ)(1)固定λ=5×10-2W/m*K,改变a(a取不同量级)取a=4×10-7m2/s、4×10-8m2/s、4×10-6m2/s,,t2随时间的变化曲线(1)固定a=3×10-2m2/s,改变λ(λ取不同量级)取λ=4×10-1、4×10-2、2×10-2、4×10-3W/m*K,: