文档介绍：球法测定材料导热系数
一、 目的
在稳定传热情况下，利用圆球法测定粒状材料的导热系数，并用图解法确 定此材料的导热系数与温度之间的线性关系
U0(1+bt)
二、 原理
本实验是利用在稳定传热情况下，以球壁导热公式作为基础来求得粒球法测定材料导热系数
一、 目的
在稳定传热情况下，利用圆球法测定粒状材料的导热系数，并用图解法确 定此材料的导热系数与温度之间的线性关系
U0(1+bt)
二、 原理
本实验是利用在稳定传热情况下，以球壁导热公式作为基础来求得粒状材 料的导热系数入。设有一空心球体，球的内表面直径禹，外表面直径为d2,壁 一 d -d ,一. ，，，、
厚8= 土％，如果内、外表面的温度维持不变，并等于^和七2，则根据傅立 叶定律得
八 2林t -1 ) 、dd …、
Q = ―] 1 ] 2,=就田-，2)-^ ( 1)
— d d
移项得
— —=心 (2)
nd d (t — t ) nd d (t — t )
1 2 1 2 1 2 1 2
式中：
I为电热器的工作电流
U为电热器的工作电压；
X为试验材料在温度t = 土虹时的导热系数。
2
如果需要求得X和温度之间的变化关系，则必须测定在不同温度下的导热
系数，然后将测得的导热系数值％、x2、x3・・・x及其对应的m t2、顷弋在坐标 •Li n.
纸上绘出其坐标位置，如下图所示。
导热系数与温度间关系
绘出坐标点后，应根据各的昂的位置揣摩一下，是否能够连成一条直线或 连成一条曲线。由于固体材料的导热系数与温度之间的函数关系，在温度相差 不过分悬殊时一般可以当作线性直线关系的。因此可通过各点间的中心位置绘 一条直线，然后在直线上任取a、b两个坐标点并算出直线的截距，就不难求出 函数式X=X0(1+bt)，此式是描绘被测材料的导热系数与温度之间的经验关系 式。实验点之所以不能完全落在一条直线上，是由于Mt)不完全是线性关系， 其次在实验中难免有种种误差所引起的偏差。
三、实验装置
本实验装置中，仅取四个温度工况。为了便于学生实验，四个不同温度工 况由四个不同的实验球来实现。
每个实验球共有两个空心球体，球壁均用紫铜板冲压成形。内球外径为
4，外球的内径为d2。四个空心球体的几何尺寸见下表：
球体结构的尺寸
球号
d1 mm
d2 mm
d mm
1
2
3
4
内球中间装有电加热器，电加热器的功率自耦式调压器调节，输出的功率 通过装在电加热器电源上的电压表和电流表读出，并由变送器将数据送入数据 米集系统。
在两个球壳之间填装需要测试的材料：颗粒度分布均匀的干黄砂。当整个 实验系统达到稳定传热后，由电加热器在单位时间所产生的热量
Q=IU瓦，将 全部通过中间的黄砂层而传给外球铜壳，然后再通过外表面与空气之间的自然 对流而传给空气。
由于内外球壳表面的温度略有不同，因此内球壳的表面是在顶部附近设置 热电偶ta，在底部附近设置热电偶\，通过加权平均取得球壳表面的平均温度 t1。同理外球壳的表面是在顶部热电偶tc，在底部附近