稳态法导热系数实验报告

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、学习热工仪表的使用方法

二、实验原理

平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。

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”、“0.1”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。

金属导热系数的测量

机电工程学院能源与动力工程151班 张陆 5902615015

一：实验目的

用稳态法测定出金属导热体的导热系数，并与理论值进行比较。

二：实验仪器

导热系数测定仪、铜-康导热电偶、杜瓦瓶、待测样品（橡胶盘、铝芯）。

三：实验原理

根据傅里叶导热方程式，在物体内部，取两个垂直于热传导方向、彼此间相距为h、温度分别为T1、T2的平行平面（设T1>T2），若平面面积均为S，在t时间内通过面积S的热量Q免租下述表达式：

hTTStQ)(21 （3-26-1）

式中，tQ为热流量；即为该物质的导热系数，在数值上等于相距单位长度的两平面的温度相差1个单位时，单位时间内通过单位面积的热量，其单位是)(KmW。

在支架上先放上圆铜盘P，在P的上面放上待测样品B，再把带发热器的圆铜盘A放在B上，发热器通电后，热量从A盘传到B盘，再传到P盘，由于A,P都是良导体，其温度即可以代表B盘上、下表面的温度T1、T2，T1、T2分别插入A、P盘边缘小孔的热电偶E来测量。热电偶的冷端则浸在杜瓦瓶中的冰水混合物中，通过“传感器切换”开关G，切换A、P盘中的热电偶与数字电压表的连接回路。由式（3-26-1）可以知道，单位时间内通过待测样品B任一圆截面的热流量为

221)(BBRhTTtQ (3-26-2)

式中，RB为样品的半径，hB为样品的厚度。当热传导达到稳定状态时，T1和T2的值不变，遇事通过B 盘上表面的热流量与由铜盘P向周围环境散热的速率相等，因此，可通过铜盘P在稳定温度T2的散热速率来求出热流量tQ。实验中，在读得稳定时T1和T2后，即可将B盘移去，而使A盘的底面与铜盘P直接接触。当铜盘P的温度上升到高于稳定时的T2值若干摄氏度后，在将A移开，让P自然冷却。观察其温度T随时间t变化情况，然后由此求出铜盘在T2的冷却速率2TTtT,而2TTtTmc,就是铜盘P在温度为T2时的散热速率。但要注意，这样求出的2TTtT是铜盘P在完全表面暴露于空气中的冷却速率，其散热表面积为PPBhRR222。然而，在观察测量样品的稳态传热时，P盘的上表面是被样品覆盖着的，并未向外界散热，所以当样品盘B达到稳定状态时，散热面积仅为：PPPhRR22。考虑到物体的冷却速率与它的表面积成正比，在稳态是铜盘散热速率的表达式应作如下修正：

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----------------精选公文范文---------------- 1 导热系数测量实验报告

篇一：导热系数 实验报告

实验 用稳态平板法测定不良导体的导热系数实验报告

一、实验目的.

（1）用稳态平板法测定不良导体的导热系数. （2）利用物体的散热速率求传热速率. 二、实验器材.

实验装置、红外灯、调压器、杜瓦瓶、数字式电压表. 三、实验原理.

导热是物体相互接触时，由高温部分向低温部分传播热量的过程.当温度的变化只是沿着一个方向（设z方向）进行时，热传导的基本公式可写为

dT

dQ=?λ ?????????

---------------------------------------------（）

它表示在dt时间内通过dS面积的---------------------------------精选公文范文--------------------------

----------------精选公文范文---------------- 2 热量dQλ为导热系数，它的大小由物体

????dT

本身的物理性质决定，单位为W????1????1，它是表征物质导热性能大小的物理量，式中符号表示热量传递向着温度降低的方向进行.

在图中，B为待测物，它的上下表面分别和上下铜、铝盘接触，热量由高温铝盘通过待测物B向低温铜盘传递.若B很薄，则通过B侧面向周围环境的散热量可以忽略不计，视热量只沿着垂直待测板B的方向传递.那么在稳定导热（即温度场中各点的温度不随时间而变）的情况下，在?t时间内，通过面积为S、厚度为L的匀质圆板的热量为

???

??????

---------------------------------------------（）

用准稳态法测介质的导热系数和比热的实验报告

实验目的

本实验旨在通过准稳态法来测量介质的导热系数和比热。

实验原理

介质热传导定律可以表示为:

$\frac{dQ}{dt}=-kA\frac{dT}{dx}$

其中$dQ$表示通过横截面$A$传导的热量、$dT/dx$表示温度梯度，$k$表示介质的导热系数。

考虑一根长为$L$、半径为$r$的柱形介质，将其放置在恒定温度$T_1$的热源上，使其与热源建立稳定热流，由于介质与外界的热交换可能会影响温度场的分布，但如果用温度计沿柱形介质的径向测量，可以保证温度场分布近似于径向对称的形态。

当恒定稳态建立后，热传导方程的解析解可以表示为:

$T(r)=T_1+\frac{dQ}{2\pi kL}ln{\frac{r}{r_0}}$

其中$r_0$表示温度计的距离。

同时根据恒定稳态条件，热流向是恒定的，可以通过测量温度差得到热流，即:

$q=-k\frac{A}{\Delta x}(T_2-T_1)$

其中$A$表示圆柱体的横截面积，$\Delta x$表示$\Delta T$的距离。结合以上两式，可以得到介质的导热系数$k$为:

$k=\frac{qd}{2\pi T_1 L ln{\frac{r_2}{r_1}}}$

其中$d$为材料的直径，$T_1$为热源的温度，$r_1$和$r_2$为温度计的测量位置。

而比热则是通过热平衡条件给出的:

$q_1t_1=q_2t_2$

其中$q$为热流，$t$为温度，1和2表示两个状态。在本实验中，温度上升了$\Delta T$，热流在某一时间间隔$t$内对介质的热量为$q=mC_p\Delta T$，其中$m$为穿过某一截面的质量，$C_p$为比热容。因此可以得到比热:

$C_p=\frac{q}{m\Delta T}$

实验步骤

1.准备材料：圆柱形样品和两台K型热电偶。

2.组装实验装置：将圆柱形样品嵌入加热炉中，将热电偶分别穿过样品并与数据采集仪相连。