文档介绍：1 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。图1 无限大平板的稳态导热示意图根据傅立叶( Fourier )定律: ( ) ( ) ( ) T T T T c x x y y y y ? ????? ??????? ????? ???????(1) 在一维无限大平板稳态传热时,方程( 1)可简化为: 0 2 2???x T (2) 其边界条件为 x=0 时, T=T w1x=δ时, T=T w2 可解得下列方程δ T w2TQT w1 x y2 )( 21wwTTAQ????(3) 由式( 3)可得)( 21wwTTA Q??????(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, m 2; T w1——试件下表面温度, ℃; T w2——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: DD10 1~7 1??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: 2UQR ?(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)( 21 2wwTTAR U??????(6) 对应此λ的材料温度为 2 21wwTTT ??(7) 3 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。图2平板式稳态法导热仪的总体结构图 1. 调压器 2. 铜板 3. 主加热板 4. 上均热片 5. 中均热片 6. 下均热片 7. 热电偶 8. 副加热板 9. 数据采控系统 10. 温度仪表 11. 试样装置 12. 循环水箱电位器 13. 保温材料 14. 电位器键盘共有 6个按键组成,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 4 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