文档介绍：稳态法导热系数测定实验一、实验目的1、通过实验使学生加深对傅立叶导热定律的认识。2、通过实验,掌握在稳定热流情况下利用稳态平板法测定材料导热系数的方法。3、确定材料的导热系数与温度之间的依变关系。4、学习用温差热电偶测量温度的方法。5、学板式稳态导热仪的测量原理是基于一维无限大平板稳态传热模型,这种方法是把被测材料做成比较薄的圆板形或方板形,薄板的一个表面进行加热,另一个表面则进行冷却,建立起沿厚度方向的温差。图1是无限大平板导热示意图。Tw2TQTw1xy图1无限大平板的稳态导热示意图根据傅立叶(Fourier)定律:(1)在一维无限大平板稳态传热时,方程(1)可简化为: (2)其边界条件为x=0时,T=Tw1x=δ时,T=Tw2可解得下列方程(3)由式(3)可得(4)式中λ ——导热系数,W/m·℃;δ ——试件厚度,m;Q——热流量,w;A——试件面积,m2;Tw1——试件下表面温度,℃;Tw2——试件上表面温度,℃。一般情况下,选择平板试件的尺寸要注意满足下列条件:式中D——方板的短边长度,m。热流量Q也可以由输入电压和电阻表示为:(5)式中 U——施加在加热板上的电压,V;R——加热板上内部加热电阻丝的电阻,Ω。将式(5)带入式(4)得(6)对应此λ的材料温度为(7)根据式(7)只要知道试件面积A、电压U、电阻R、厚度δ以及在厚度δ方向上的温度差,便可求出导热系数。三、实验设备实验设备如图2所示。,包括为“5”、“1”、“”3个数据键,“±”正负号转换键,“RST”复位键,“ON/OFF”开关键。数据键:根据不同的功能对相应的数据进行加减,与后面的“±”正负号转换键和“shift”功能键配合使用。“±”正负号转换键:当“±”正负号转换键为“+”时,在原数据基础上加相应的数值;为“-”时,减相应的数值。“RST”复位键:复位数据,重新选择。控制板上的四个发光二极管分别对应四路热电偶,发光二极管发光表示对应的热电偶接通。由一台调压器输出端采用并联方式提供两路输出电压,电位器对每路输出电压进行调整,作为两个加热板的输入电压。四、实验内容1、根据提供的实验设备仪器材料,搭建实验台,合理设计实验步骤。调整好电加热器的电压(调节调压器),并测定相关的温度及电热器的电压等试验数据。2、对测定的实验数据按照一定的方法测量进行数据处理,确定材料的导热系数与温度之间的依变关系公式。3、对实验结果进行分析与讨论。4、分析影响制导热仪测量精度的主要因素。5、在以上分析结论的基础之上尽可能的提出实验台的改进方法。五、实验步骤1、利用游标卡尺测量试样的长、宽、厚度,测试样3个点的厚度,取其算术平均值,作为试样厚度和面积。2、测量加热板的内部电阻。3、校准热工温度仪表。4、向水箱内注入冷却水。5、通过调整电位器改变提供给主加热板和副加热板的加热功率,通过4位“LED”显示主加热板和副加热板的温度,根据主加热板的温度,调整电位器改变施加在副加热板的电压,使副加热板的温度与主加热板的温度一致。利用数字电压表