固體導熱系數(shù)測量

固體導熱系數(shù)的測量摘要：用平板穩(wěn)態(tài)發(fā)測量不良導體的導熱系數(shù)，觀察和認識傳熱現(xiàn)象與過程;用作圖的方法求出散熱速率，計算不良導體的導熱系數(shù)。關鍵詞：傳熱導熱導熱系數(shù)散熱曲線實驗簡介材料的導熱系數(shù)常常需要通過實驗來具體測定。測量導熱系數(shù)的方法比較多，但可以歸并為兩類基本方法：一類是穩(wěn)態(tài)法，另一類為動態(tài)法。用穩(wěn)態(tài)法時，先用熱源對測試樣品進行加熱，并在樣品內部形成穩(wěn)定的溫度分布，然后進行測量。而在動態(tài)法中，待測樣品中的溫度分布是隨時間變化的，例如按周期性變化等。本實驗采用穩(wěn)態(tài)法進行測量。實驗目的：1.用平板穩(wěn)態(tài)發(fā)測量不良導體的導熱系數(shù)，觀察和認識傳熱現(xiàn)象與過程，理解傅里葉導熱定律。2.用作圖法求出散熱速率，計算不良導體的導熱系數(shù)。實驗原理物體內部，取兩個垂直與熱傳導方向、彼此間相距為h、溫度分別為T1、T2的平行平面（設T1＞T2），若平面面積均為S，在時間內通過面積S的熱流量滿足下述表達式：λ即為該物質的熱導率（又稱作導熱系數(shù)），λ在數(shù)值上等于相距單位長度的兩平面的溫度相差1個單位時，單位時間內通過單位面積的熱量，其單位是W·m-1·K-1：考慮到銅盤的散熱，熱流量修正為：熱導率修正為：實驗內容及步驟：一、基本參數(shù)的測定待測樣品的直徑和厚度散熱盤的直徑和厚度散熱盤的質量二、不良導體導熱系數(shù)的測量1.實驗時，先將待測樣品（例如硅橡膠圓片）放在散熱盤上面，然后將發(fā)熱盤放在樣品盤上方，并用固定螺母固定在機架上，再調節(jié)三個螺旋頭，使樣品盤的上下兩個表面與發(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（黑色）插入杜瓦瓶中。將熱電偶的熱端（紅色）（端頭需涂敷易導熱的導熱硅脂）分別插入加熱盤和散熱盤側面的小孔中，并分別將其插入加熱盤和散熱盤的熱電偶接線連接到儀器面板的傳感器Ⅰ、Ⅱ上。3.接通電源，開關撥至220v擋，VT1上升到4.0mV時，開關撥至110v擋，下降到3.5mV左右時，通過手動適當調節(jié)加熱板電壓在220V110V擋之間，三分鐘T1讀數(shù)變化在+-0.33左右，記錄VT1，VT2直至穩(wěn)定狀態(tài)。4.將“加熱選擇”開關扳到“斷”，擰下上下盤的緊固螺絲，戴上手套，移加熱盤，取下橡膠盤，并將加熱盤的下底面與散熱盤直接接觸，當散熱盤的溫度上升到高于穩(wěn)態(tài)的VT2（約0.4mV）時，再將加熱盤移開，讓散熱盤自然冷卻。當電壓顯示值比穩(wěn)態(tài)時VT2高0.1mV時，每隔30秒記錄一次VT2，查出與VT2對應的溫度值T，用逐差法求出的的平均值，計算熱導率。實驗儀器：數(shù)字毫伏表一般量程為20mV。3位半的LED顯示，分辨率為10uV左右，具有極性自動轉換功能。導熱系數(shù)測量儀一種測量導熱系數(shù)的儀器，可用穩(wěn)態(tài)發(fā)測量不良導體，金屬氣體的導熱系數(shù)，散熱盤參數(shù)實驗數(shù)據(jù)表格：M銅/gCJ/kg·KHc/mmHc/mmDb/mmDc/mm913.63807.807.8012.96212.962表1樣品盤，散熱盤參數(shù)表2散熱平衡時的溫度E1/mV3.46E2/mV1.82表3散熱平衡曲線數(shù)據(jù)記錄表時間t/s0306090120150180210240270300330360390420溫度/mv2.222.162.122.082.031.991.941.901.861.821.781.741.691.641.60數(shù)據(jù)處理：1.根據(jù)公式：得：λ=2.根據(jù)曲線信息可得：K=Dt/dt=注意事項1.放置熱電偶的發(fā)熱和散熱圓盤側面的小孔應與杜瓦瓶同一側，避免熱電偶線相互交叉。2.實驗中，抽出被測樣品時，應先旋松加熱圓筒側面的緊定螺釘。樣品取出后，小心將加熱圓筒降下，使發(fā)熱盤與散熱盤接觸，應防止高溫燙傷