導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)量實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)量【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹坑梅€(wěn)態(tài)法測(cè)定出不良導(dǎo)熱體的導(dǎo)熱系數(shù)，并與理論值進(jìn)行比較。【實(shí)驗(yàn)儀器】導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定儀、銅-康導(dǎo)熱電偶、游標(biāo)卡尺、數(shù)字毫伏表、臺(tái)秤（公用）、杜瓦瓶、秒表、 待測(cè)樣品（橡膠盤、鋁芯）、冰塊【實(shí)驗(yàn)原理】根據(jù)傅里葉導(dǎo)熱方程式，在物體內(nèi)部，取兩個(gè)垂直于熱傳導(dǎo)方向、彼此間相距為h、溫度分別為Ti、T2的平行平面（設(shè)TiTO,若平面面積均為S,在 t時(shí)間內(nèi)通過面積S的熱量Q免租下述表達(dá)式:(3-26-1)S(T2)h式中，一Q為熱流量； 即為該物質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)，在數(shù)值上等于相距單位長(zhǎng)度的兩平面t的溫度相差1個(gè)單位時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)通過單位面積的熱量，其單位是 W （m K）。在支架上先放上

2、圓銅盤P,在P的上面放上待測(cè)樣品B,再把帶發(fā)熱器的圓銅盤 A放 在B上，發(fā)熱器通電后，熱量從 A盤傳到B盤，再傳到P盤，由于A,P都是良導(dǎo)體，其 溫度即可以代表B盤上、下表面的溫度Ti、T2, Ti、T2分別插入A P盤邊緣小孔的熱電偶 E來測(cè)量。熱電偶的冷端則浸在杜瓦瓶中的冰水混合物中，通過“傳感器切換”開關(guān)G切換A、P盤中的熱電偶與數(shù)字電壓表的連接回路。由式（3-26-1 ）可以知道，單位時(shí)間 內(nèi)通過待測(cè)樣品B任一圓截面的熱流量為（Tl T2） RB（3-26-2）thB式中，吊為樣品的半徑，hB為樣品的厚度。當(dāng)熱傳導(dǎo)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，Ti和T2的值不變，遇事通過B盤上表面的熱流量與由銅盤

3、P向周圍環(huán)境散熱的速率相等，因此，可通過銅盤P在穩(wěn)定溫度T2的散熱速率來求出熱流量 。實(shí)驗(yàn)中，在讀得穩(wěn)定時(shí)Ti和T2后，即t可將B盤移去，而使A盤的底面與銅盤P直接接觸。當(dāng)銅盤P的溫度上升到高于穩(wěn)定時(shí) 的T2值若干攝氏度后，在將 A移開，讓P自然冷卻。觀察其溫度T隨時(shí)間t變化情況， 然后由此求出銅盤在T2的冷卻速率丄|,而me,就是銅盤P在溫度為T2時(shí)的散t It t2t t t2熱速率。但要注意，這樣求出的T是銅盤P在完全表面暴露于空氣中的冷卻速率,其散熱表面積為2 RB 2 Rphp。然而，在觀察測(cè)量樣品的穩(wěn)態(tài)傳熱時(shí)， P盤的上表面是 被樣品覆蓋著的，并未向外界散熱，所以當(dāng)樣品盤B達(dá)到穩(wěn)定

4、狀態(tài)時(shí)，散熱面積僅為：Rp 2 Rphp。考慮到物體的冷卻速率與它的表面積成正比，在穩(wěn)態(tài)是銅盤散熱速率的表達(dá)式應(yīng)作如下修正：2(3-26-3)(3-26-4)QT ( Rp 2 Rphp)me2 tt T T2 (2 Rp 2 Rphp)將式(3-26-3 )代入(3-26-2)，得T(Rp 2hp)hB1me2t t t2 (2Rp 2hp)(T! T2) Rb【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】1、測(cè)量p盤和待測(cè)樣品的直徑、厚度，測(cè) p盤的質(zhì)量。要求：(1) 用游標(biāo)卡尺測(cè)量待測(cè)樣品直徑和厚度，各測(cè) 5次。(2) 用游標(biāo)卡尺測(cè)量p盤的直徑和厚度，測(cè)5次，按平均值計(jì)算p盤的質(zhì)量。(3) 用電子秤稱出p盤的質(zhì)量、2、不

5、良導(dǎo)體導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)量(1) 實(shí)驗(yàn)時(shí)，先將待測(cè)樣品放在散熱盤 p上面，然后將發(fā)熱盤A放在樣品盤B上方， 并用固定螺母固定在機(jī)架上，再調(diào)節(jié)三個(gè)螺旋頭，使樣品盤的上下兩個(gè)表面與發(fā) 熱盤和散熱盤緊密接觸。(2) 在杜瓦瓶中放入冰水混合物，將熱電偶的冷端插入杜瓦瓶中，將熱電偶的熱端分 別插入加熱盤A和散熱盤p側(cè)面的小孔中，并分別將其插入加熱盤 A和散熱盤p 的熱電偶接線，連接到儀器面板的傳感器I、U上。分別用專用導(dǎo)線將儀器機(jī)箱后的接頭和加熱組件圓鋁板上的插座間加以連接。(3) 接通電源，在“溫度控制”儀表上設(shè)置加熱的上限溫度。將加熱選擇開關(guān)由“斷” 打向“1-3”任意一檔，此時(shí)指示燈亮，當(dāng)打向 3檔時(shí)，

6、加溫速度最快(4) 大約加熱40分鐘后，傳感器I、U的讀數(shù)不再上升時(shí)，說明已達(dá)到穩(wěn)態(tài)，每隔5 分鐘記錄VT1和Vt2的值(5) 在實(shí)驗(yàn)中，如果需要掌握用直流電位差計(jì)和熱電偶來測(cè)量溫度的內(nèi)容，可將“窗 期切換”開關(guān)轉(zhuǎn)至“外接”，在“外接”兩接線柱 上接上UJ36a型直流電位差計(jì) 的“未知”端，即可測(cè)量散熱銅盤上熱電偶在溫度變化時(shí)所產(chǎn)生的電勢(shì)差。(6) 測(cè)量散熱盤在穩(wěn)態(tài)值T2附近的散熱速率 。移開銅盤A，取下橡膠盤，并使銅t盤A的底部與銅盤P直接接觸，當(dāng)P盤的溫度上升到高于穩(wěn)態(tài)值 VT2值若干度后， 再將銅盤A移開，讓銅盤P自然冷卻，每隔30秒記錄此時(shí)的T2值。根據(jù)測(cè)量值計(jì) 算出散熱速率Q。t3、金屬導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)量(1) 將圓柱體金屬鋁棒置于發(fā)熱圓盤與散熱圓盤之間。(2) 當(dāng)發(fā)熱盤與散熱盤達(dá)到穩(wěn)定的溫度分布后，T1、T2值為金屬樣品上下兩個(gè)面的溫度，T T3此時(shí)散熱盤P的溫度為Ta值。因此，測(cè)量P盤的冷卻速率為(3-26-5 )由此得到導(dǎo)熱系數(shù)為(2Rp 2hp)(T! T2) R2(Rp 2hp)h(3-26-6)測(cè)T3值時(shí)可在Tl、T2達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，將插在發(fā)熱圓盤與散熱圓盤中的熱電偶取出，分別插入金屬圓柱體上的上下兩孔中進(jìn)行測(cè)量?！緮?shù)據(jù)記錄及處理】1、銅的