导热系数的测定方法

导热系数实验测定
导热系数是描述材料导热性能的物理量，可以通过实验测定得到。

以下是一种测定导热系数的实验方法：
1. 准备实验样品：将需要测量导热系数的样品切成形状相同的小块，尺寸大约为1cm x 1cm x 1cm。

样品表面需要平整光滑，可以使用砂纸打磨。

2. 准备实验仪器：导热系数实验仪、温度计、电源等。

3. 实验步骤：
a. 将实验仪器接通电源，调整好温度计。

b. 将样品放在导热系数实验仪的试样台上。

c. 打开实验仪器，开始测试。

d. 实验仪器会通过导热方式将样品热量传递到散热器上，散热器会将热量散发到空气中。

e. 在测试过程中，记录样品表面和散热器表面的温度。

f. 根据测试数据，计算出样品的导热系数。

4. 实验注意事项：
a. 为了减小误差，需要重复测试多次，取平均值作为最终结果。

b. 在测试过程中，要保证实验环境的恒温恒湿，以免影响测试结果。

c. 在测试不同材料时，需要及时清洗试样台和散热器，以免样品之间相互影响。

这是一种比较简单的测定导热系数的实验方法，实际操作时还需要根据具体情况进行调整。

导热系数检测内容及方法（1）防护热板法检测导热系数本方法适用于处于干燥状态下单一材料或者复合板材等中低温导热系数的测定。

依据标准：《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定防护热板法》GB/T10294-88原理：在稳态条件下，防护热板装置的中心计量区域内，在具有平行表面的均匀板状试件中，建立类似于以两个平行匀温平板为界的无限大平板中存在的一维恒定热流。

为保证中心计量单元建立一维热流的准确测量热流密度，加热单元应分为在中心的计量单元和由隔缝分开的环绕计量单元的防护单元。

并且需有足够的边缘绝热或（和）外防护套，特别是在远高于或低于室温下运行的装置，必须设置外防护套。

通过测定稳定状态下流过计量单元的一维恒定热流量Q、计量单元的面积A、试件冷、热表面的温度差/T,可计算出试件的热阻R 或热导率CA（C1试验仪器：1.1平板导热仪(1)导热系数测定范围：(0∙020~L000)W∕(m∙K)(2)相对误差：±3%(3)重复性误差：±2%(4)热面温度范围：(0-80)℃(5)冷面温度范围：(5~60)℃1.2、钢直尺1.3、游标卡尺2、试件要求：1)尺寸试件测量范围：30OmmX30OnInIXI(10~38)mm试件的表面用适当方法加工平整，使试件与面板紧密接触，刚性试件表面应制作的与面板一样平整，并且整个表面的不平行度应在试件厚度的±2%。

试件的尺寸应该完全覆盖加热单元的表面，由于热膨胀和板的压力，试件的厚度可能变化，在装置中在实际的测定温度和压力下测量试件厚度。

热敏感材料不应暴露在会改变试件性质的温度下，当试件在实验室空气中吸收水分显著(如硅酸盐制品)，在干燥结束后尽快将试件放入装置中以避免吸收水分。

3、试件加工试验前，将试件加工成30OnlnI(长)×300mm(宽)的正方形，并且保证冷热两个传热面的平行度，特别是硬质材料的试件，如果冷热两个测试面不平行，这种情况下必须将试件磨平后才能做实验。

实验内容
记录橡胶盘（样品）、黄铜盘（散热板）的直径、厚度DB、hB、DC、hC,黄铜盘质量mC，由实验室提供。
测量散热板（黄铜板）的冷却速率 ，计算。
稳态法测橡胶盘上下表面的温度10 和20
调整好实验装置,各盘之间不能有间隙。
调整电热板的供电方式,人为控制发热盘的温度在:
每隔2分钟观察散热盘的温度θ2 , 记录θ1 ， θ2；若在10分钟内θ2基本保持不变则系统的热传导已达到稳定状态。对最后10分钟内的5次温度分别求平均得θ10， θ20。
实验原理
考虑散热盘自由冷却与稳态时的散热面积不同，引入修正系数：
于是，导热系数为：
实验原理
0°C 冰水
4、温差热电偶的工作原理
两种金属接触处由于温度差而产生电动势的现象称为温差电动势，一般情况下，温差电动势近似与两接触端的温度差成正比。
检流计
加热
检流计
电压值即为温度示数
杜瓦瓶里冰水混合物为冷端；发热盘、散热盘分别与冷端形成两个温差电偶。
θ/mv
210
180
150
120
90
60
30
0
ｔ／Ｓ
用逐差法求冷却速率:
数据记录和处理
记录橡胶盘（样品）和黄铜盘（散热板）的直径、厚度DB、hB、DC、hC,黄铜盘（散热板）质量mC。
采用逐差法求散热板（黄铜板）在温度为20时的冷却速率 ，其中t=120s。
记录稳态时橡胶盘上下表面的温度10 和20
计算橡胶板的导热系数，并与标准值比较，计算出百分比误差。
操作要点
1
数字电压表调零，注意热电偶接线。实验过程中散热风扇保持开启。

2
构建稳态环境， 10保持在3.50mV±0.03mV范围内，测量20

、
面和待测样品厚度。 2．将一个电热偶的插头插在表盘的测2内，把冷端放入装有冰水混合物的真空保温 杯内的细玻璃管中，热端插在散热盘的小插孔上；将另一个热电偶插头插在表盘的 测1内，冷端也放入装有冰水混合物的真空保温杯内的另一细管中；热端插入加热盘 上的小插孔中； 3．插好加热板的电源插头：再将 线的一端与数字电压表相连，另一端插在表盘的 中间位置； 4．分别接好导热系数测定仪与数字电压表的电源；数字电压表采用3位半LED显示， 最大量程为20mV。 5．调节数字电压表的调零旋钮，再将加热开关拨至220V档，开始加热； 6．待稳定后，可以将切换开关分别拨至测1和测2端，记录此刻样品上、下表面的温 度；(每隔3分钟读样品上下表面的温度，若在10分钟内样品上下表面的温度示数都 不变，可以认为已经达到稳定状态了)； 7．移去样品，使加热盘与散热盘较好的接触，再将加热开关拨至220V档，加热散热 盘； 8．移开加热板，在散热盘上放置胶木板，使散热盘自然冷却；稳定状态时，通过样 品上表面的热速率与由散热盘向周围环境散热速率相等。记录散热盘冷却至稳态时 的温度。 根据上述装置，由傅里叶导热方程式可知，通过待测样品B盘的热流量 Q / t 为：
Q 2 R 2 1 t h
式中h为样品厚度，R为圆盘样品的半径， 为样品热导率，
1
2
分别为稳态时样品上下平面的温度。
、
实验过程中，当传热达到稳态时，样品上下平面的温度将稳定不变，这时可以认为发 热盘A通过圆盘样品上平面传入热量的速率与由散热盘P向周围环境散热的速率相等。 因此可以通过散热盘P在稳定温度 时的散热速率求出热流量.方法如下：当读得稳 后，将样品B盘抽去，让发热盘A的底面与散热盘P直接接触，使盘P的温 态时的 度上升到比 高出1mV左右时，再将发热盘A移开，放上圆盘样品（或绝缘圆盘）， 让散热盘P自然冷却（电扇仍处于工作状态），每隔30秒钟读一次散热盘的温度示 值，选取邻近 的温度数据，求出铜盘P在的冷却速率 ，则 就是散热盘在 时的散 h 1 mc | 热速率，代入式（3-2）得： t R (3-3)式中, 为样品的质量，为样品 比热容。但须注意，这样求出的 是散热盘的全部表面暴露于空气中的冷却速率，其 p 2 R p h p 散热表面积为 2 R2 （其中 与 分别为散 热盘P的半径与厚度）。然而，在观测样品稳态传热时，P盘的上表面（面积为 ）是 被样品覆盖着的。考虑到物体的冷却速率与它的表面积成正比，则稳态时散热盘散 热速率的表达式应修正如下：

导热系数的测定方法导热系数（thermal conductivity）是指物质传导热量的能力，是描述物质热传导性能的重要参数。

测定物质的导热系数有多种方法，下面将介绍其中常用的几种方法。

1.热板法测定导热系数热板法是一种常用的测定导热系数的方法。

该方法需要将待测物质包裹在两块热板之间，首先加热其中一块热板，保持另一块热板的温度恒定，然后通过测量两块热板之间传导的热流量和温度差来计算导热系数。

该方法适用于导热系数在0.03-200W/m·K范围内的材料。

2.平板法测定导热系数平板法是另一种常用的测定导热系数的方法。

该方法将待测物质切割成平板状，在平板两侧施加不同温度，通过测量两侧温度差和传导热流量来计算导热系数。

该方法适用于导热系数在0.1-500W/m·K范围内的材料。

3.横向比热差法测定导热系数横向比热差法是一种用于测定导热系数的动态方法。

该方法将待测物质制成棒状，在其表面施加周期性的热源和热沉，通过测量棒状物体两处的温度差和周期性热流量来计算导热系数。

该方法适用于导热系数在0.2-10W/m·K范围内的材料。

4.传导-对流法测定导热系数传导-对流法是一种用于测定导热系数的方法。

该方法将待测物质加工成圆柱形，通过测量圆柱的传热速率和端部的温度差来计算导热系数。

在传热过程中考虑了传导和对流两个因素。

该方法适用于导热系数在0.03-100W/m·K范围内的材料。

5.热流计法测定导热系数热流计法是一种常用的测定导热系数的方法。

该方法使用热流计进行测量，将待测物质放置在热流计中，通过测量热流计两侧温度的变化和流过的热量来计算导热系数。

该方法适用于导热系数在0.1-500W/m·K范围内的材料。

除上述方法外，还有一些其他测定导热系数的方法，例如横向比热法、横向热流测量法、测量材料的导电系数然后通过Wiedemann-Franz定律计算导热系数等。

这些方法各有优缺点，选择合适的方法需要考虑待测物质的性质、测试条件和测量精度等因素。

加热过程中打开散热盘下面的微型轴流式 风扇，以形成一个稳定的散热环境。稳态后 取下一支热电偶，插入散热盘小孔，记录稳 态时散热盘温度值T3 。
4、取出样品，使加热盘与散热盘直接接触 ，再加热。当散热盘温度比稳态时的T3高出 约10℃（电压表读数约增加0.5mV）时，停止 加热，并立即移去加热盘，让散热盘开始自 然冷却，并马上每隔30s记录一次散热盘的温 度值，直到电压表读数比稳态时低约0.5mV为 止。
实验目的
1、掌握稳态法测材料导热系数 的方法
2、掌握一种用热电转换方式进行温
度测量的方法。
实验仪器
YBF－2型导热 系数测试仪
杜瓦瓶 测试样品（硬
铝、橡皮） 游标卡尺等
仪 器 简介
仪器采用低于36V的隔离电压作 为加热电源，固定于底座上的３ 个测微螺旋头支撑着一个散热圆 铜盘，样品上下面可与加热铜盘 及散热铜盘紧密接触。散热盘下 方有一轴流式风扇，用来快速散 热，两个热电偶的冷端浸于杜瓦
3、根据稳态法，为得到稳定的温度分布，可 先将电源电压打到“高”档，几分钟后 θ1=4.00mv即可将开关拨到“低”档，通过调 节电热板电压“高”、“低”及“断”电档 ，使θ1读数在±0.03mv范围内，同时每隔30秒 读θ2的数值，如果在2分钟内样品下表面温度 θ2示值不变，即可认为已达到稳定状态。记 录稳态时与θ1，θ2对应的T1，T2值。
思考题
1、测导热系数λ要满足哪些条件？在实 验中如何保证？
2、测冷却速率时，为什么要在稳态温度 T2（或T3）附近选值？如何计算冷却 速率？
3、讨论本实验的误差因素，并说明导热 系数可能偏小的原因。
（如图），以
dT dx
表示在x处的温度梯度，以
dQ dt
表示在该处传

液体导热系数的测定
液体导热系数的测定方法有许多种，下面介绍其中两种常见的方法：
1.热板法测定液体导热系数：
热板法是一种直接测定液体导热系数的方法，它是利用热板对液体进
行恒温加热，在不同时间内测量热板温度变化对应的时间，然后根据导热
方程计算出液体的导热系数。

具体步骤：
1）将试验装置准备好，包括热板、温度计、加热电源等。

2）将热板垂直浸入待测液体中，使其与液体表面接触。

3）打开加热电源，使热板表面保持恒定温度，通常设置为60℃左右。

4）在不同的时间点，用温度计测量热板表面温度，并记录下来。

5）根据导热方程计算液体的导热系数。

2.管道法测定液体导热系数：
管道法是一种间接测定液体导热系数的方法，它是利用管道对液体进
行恒温加热，在管道内测量进出口的温度差，然后根据传热方程计算出液
体的导热系数。

具体步骤：
1）将试验装置准备好，包括加热器、管道、温度计等。

2）将待测液体加热至恒定温度，通常设置为60℃左右。

3）将待测液体通过加热器送入管道内，进出口分别安装温度计，记录下各自的温度，并计算温度差。

4）根据传热方程计算出液体的导热系数。

以上两种方法都需要考虑实验误差和数据处理方法，确保测量结果的准确性和可靠性。

实验二材料导热系数的测定一、实验目的1、巩固和深化不稳定导热过程的基本理论，学习用常功率平面热源法测定材料导热系数和导温系数的实验方法和技能。

2、测定试材的导热系数λ和导温系数α。

二、实验原理：稳态导热问题，即忽略温度随时间的变化，只考虑温度的空间分布。

即θ（x,y,z）而非稳态导热问题温度不仅在空间上有分布，而且随时间变化。

即θ（x,y,z,τ）根据不稳定导热过程的基本理论，初始温度均匀并为t0的半无限大均质物体，当表面边界被常功率热流q w加热时，同样引进过余温度θ=t-t0 ，温度场由以下导热微分方程求解：经过求解和变换，得出如下的关系式：(1)函数B(y)值()B y =（2）导温系数根据B(y)值查表得y 2值，则224d a y τ=' （m 2/h ）d :薄试件的厚度 m (3)导热系数λ=（w/mk ）上述各式中：(,)x θτ'' 经过时间τ'薄试件上表面过余温度; 1(0,)θτ 经过时间1τ薄试件下表面(热源面)过余温度;3(0,)θτ 经过时间3τ降温过程中下表面(热源面)过余温度; 2τ 关闭热源的时间;Q 加热器的功率 W/m 2Q=(V 标/10)2*A=I 2*A A=R/S式中: V 标 –与加热器串连的0.01Ω标准电阻两端的电压降 mv R 、S 分别为加热器的电阻及面积。

三、实验装置DRM-1型导热系数测定仪 适用于测定均质板状、粉末状材料的导热系数、导温系数和比热。

测试范围：3.5×10-2～1.7 W/mk ；电热烘干箱；秒表两只；干燥器；天平；卡尺（精度为0.02毫米）。

DRM-1型导热系数测定仪分三部分：1、试件部分：包括试件，试件台及夹具。

2、加热系统：包括晶体管稳压电源、加热器、0.01Ω标准电阻、电位差计和检流计。

3、温度测量系统：温度测量用铜-康铜热电偶，电偶产生的电信号用电位差计测出，通过查表得出温度值。

3.理解温差热电偶的特性。
二、实验原理：
1．热传导定律： ；
2．导热系数概念：等于相距单位长度的两平面的温度相差为一个单位时，在单位时间内通过单位面积所传递的热量，单位是瓦·米-1·开-1（W·m-1·K-1），导热系数是反映材料的导热性能的重要参数之一；
3．稳态法（通过控制热源传热在样品内部形成稳定的温度分布，而进行的测量）测不良导体的导热系数的方法；
得分
教师签名
批改日期
深 圳大 学 实 验 报 告
课程名称：大学物理实验（一）
实验名称：实验14导热系数的测定
学院：
专业：课程编号：
组号：指导教师：
报告人：学号：
实验地点
实验时间：2009年月日星期
实验报告提交时间：2009年月日
一、实验目的
1.掌握用稳态法测量不良导体的导热系数的方法。
2.了解物体散热速率和传热速率的关系。
5、讨论本实验误差因素，并说明测量导热系数可能偏小的原因。
A、样品表面老化，影响传热；
B、加热板，样品，散热板之间有缝隙，影响传热。
C、热电偶热端与发热盘和散热盘接触不良，应粘些硅油插入小孔底部，等等
6、测冷却速率时，为什么要在稳态温度 附近选值。？
A、当散热板处在不同温度时，它的散热速率不同，与本体温度，环境温度都有关。
并给出λ测量结果.
思考题
1、导热系数的物理意义是什么？
导热系数是单位温度梯度作用下物体内所产生的热流密度，是反映材料导热性能的重要参数之一，其值等于相距单位长度的两平面的温度相差为一个单位时，在单位时间内通过单位面积所传递的热量，单位是瓦•米-1•开-1（W•m-1•K-1）。
2、实验中采用什么方法来测量不良导体的导热系数？

导热系数的测定导热系数(热导率)是反映材料导热性能的物理量，它不仅是评价材料的重要依据，而且是应用材料时的一个设计参数，在加热器、散热器、传热管道设计、房屋设计等工程实践中都要涉及这个参数。

因为材料的热导率不仅随温度、压力变化，而且材料的杂质含量、结构变化都会明显影响热导率的数值，所以在科学实验和工程技术中对材料的热导率常用实验的方法测定。

测量热导率的方法大体上可分为稳态法和动态法两类。

本测试仪采用稳态法测量不同材料的导热系数，其设计思路清晰、简捷、实验方法具有典型性和实用性。

测量物质的导热系数是热学实验中的一个重要容。

【实验目的】1、了解热传导现象的物理过程2、学习用稳态平板法测量材料的导热系数3．学习用作图法求冷却速率4、掌握一种用热电转换方式进行温度测量的方法【实验仪器】1、YBF-3导热系数测试仪一台2、冰点补偿装置一台3、测试样品（硬铝、硅橡胶、胶木板）一组4、塞尺一把【仪器简介】仪器的面板图上面板图下面板图加热温度的设定：①．按一下温控器面板上设定键（S），此时设定值（SV）显示屏一位数码管开始闪烁。

②. 根据实验所需温度的大小，再按设定键（S）左右移动到所需设定的位置，然后通过加数键（▲）、减数键（▼）来设定好所需的加热温度。

③．设定好加热温度后，等待8秒钟后返回至正常显示状态。

连线图从铜板上引出的热电偶其冷端接至冰点补偿器的信号输入端，经冰点补偿后由冰点补偿器的信号输出端接到导热系数测定仪的信号输入端。

【实验原理】为了测定材料的导热系数，首先从热导率的定义和它的物理意义入手。

热传导定律指出：如果热量是沿着Z方向传导，那么在Z轴上任一位置Z处取一个垂直截面积dS（如图1）以表示在Z处的温度梯度，表示在该处的传热速率（单位时间通过截面积dS的热量），那么传导定律可表示成：(S1-1)式中的负号表示热量从高温区向低温区传导（即热传导的方向与温度梯度的方向相反）。

式中比例系数λ即为导热系数,可见热导率的物理意义：在温度梯度为一个单位的情况下，单位时间垂直通过单位面积截面的热量。

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【讨论】：
1．可表示为
t 推动力
Q R
热阻
推动力：t (t1 t2 )
热阻：R
δ
A
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例1-1 现有一厚度为240mm的砖壁，内壁温度 为600℃，外壁温度为150℃。试求通过每平方米 砖壁的热量。已知该温度范围内砖壁的平均导热 系数λ=0.6W/m·℃。
dx
分离变量后积分（设不随t而变）
t2 dt Q
δ
dx
t1
A 0
得
Q
A
δ
(t1
t2 )
Q
式中 Q ─热流量或传热速率，W或J/s；
q A δ (t1 t2 ) A ─平壁的面积，m2；
或
Q
(t1
t2 ) δ
δ ─平壁的厚度，m；
─平壁的导热系数，W/(m·℃) ；
A
t1,t2 ─平壁两侧的温度，℃。
?稳态法平板法热流计法瞬态热线法瞬态热线法瞬态平面热源法探针法激光法3法非稳态法导热系数的测量方法?非稳态法稳态法?球体法?实验仪器球壁导热仪适用材料燥材料在不同填充密度下的导热系数燥材料在不同填充密度下的导热系数燥材料在不同填充密度下的导热系数燥材料在不同填充密度下的导热系数?适用材料用于测定粉状颗粒状纤维状干用于测定粉状颗粒状纤维状干圆球法测定绝热材料的导热系数是以同心球壁稳定导热规律作为基础
4.热电偶热端 8.调压器
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1.将被测绝热材料放置在烘箱中干燥，然后均匀地装入球壳的夹 层之中。
2.按图44-1安装仪器仪表并连接导线，注意确保球体严格同心。 检查连线无误后通电，使测试仪温度达到稳定状态（约3～4小时）。

导热系数的测定讲义⼀：导热系数的测定【实验⽬的】1、感知热传导现象的物理过程；2、学习⽤稳态法测量不良导体的导热系数；3、学习利⽤物体的散热速率测量传热速率。

【实验仪器及装置】FD-TC-B 型导热系数测定仪、游标卡尺及电⼦天平等【实验原理】 1、傅⽴叶热传导⽅程傅⽴叶热传导⽅程正确的反映了材料内部的热传导的基本规律。

该⽅程式指出：在物体内部，垂直于热传导⽅向彼此相距B h ，温度分别是121θθθ（和>）2θ的两个平⾏平⾯之间，当平⾯的⾯积为S 时，在t δ时间内通过⾯积S 的热量Q δ满⾜关系：212124B B B Q S d t h h θθθθδλλπδ--== （1）其tQ δδ为单位时间传过的热量（⼜称热流量），与λ为导热系数（⼜称热导率）、传热⾯积24B d S π=、距离B h 以及温差12θθ-有关。

⽽λ的物理意义为：相距单位长度的两个平⾯间的温度相差⼀个单位时，每秒通过单位⾯积的热量，单位为C m W 0//。

不良导体的导热系数⼀般很⼩，例如，矿渣棉为0.058，⽯棉板为0.12，松⽊为0.15～0.35，混凝⼟板为0.87，红砖为0.19，橡胶为0.22等。

良导体的导热系数通常⽐较⼤，约为不良导体的321010～倍，如铜为4.0×210。

以上各量单位是C m W 0//。

2、稳态温度和热流量的测量（1）稳态温度测量如图（⼆）所⽰，当传热达到稳定状态时，样品上下表⾯的温度21θθ和不变，这时可以认为加热盘C 通过样品传递的热流量与散热盘P 向周围环境散热θθ加热铜盘待测样品散热铜盘图（⼆）1θ2θB h速率相等。

因此可以通过散热盘P 在稳态温度2θ时的散热速率来求出通过样品传递的热流量δδ。

（2）热流量的测量当测得稳态时的样品上下表⾯温度1θ和2θ后，将样品B 抽去，让加热盘C 与散热盘P 接触，使散热盘的温度上升⾼到其稳态2θ时的5℃以上，再移开加热盘，让散热盘在风扇作⽤下冷却，记录散热盘温度θ随时间t 的下降情况，便可求出散热盘在其稳态2θ处的冷却速率2θθθ=??t ，则散热盘P 在2θ时的散热速率为：2θθθ=??t mc（2）其中m 为散热盘P 的质量，c 为其⽐热容。

各种方法导热系数检测简介实验室常用的热传导性材料包括导热硅胶片、导热膏和导热塑料等，其导热系数测试方法主要有稳态热板法和激光闪射法。

国际通用标准为XXX（ASTM）的ASTM-D5470、ASTM-E1461和ASTM-E1530三种常用标准。

不同测试方法和标准得出的数据存在较大差异，其中ASTM-D5470与ASTM-E1461的测试值较为相近，国内生产导热硅胶片的企业主流采用ASTM-D5470标准，因为这种测试方式更能模拟实际使用状态，通过热阻反映导热系数。

ASTM-D5470采用稳态热流计法，对样品施加一定的热流量、压力和温度差，得到样品的导热系数，需要样品为较大的块体以获得足够的温度差。

ASTM-E1461采用激光闪射法，反映的是材料自身内部的热传导性，但没有考虑界面接触热阻的影响。

ASTM-E1530评定材料的耐传热性能，导热硅胶片领域一般用得较少，测出来的数据相对ASTM D5470和ASTM E1461的数据要大很多。

虽然测试标准一样，但不同设备测试出来的数据存在很大差异。

XXX生产的导热测试仪器可作为行业标杆，XXX就拥有这台德国进口的耐驰激光导热系数仪，已经为国内众多知名企业提供导热系数测试服务，数据可靠稳定。

其他测试厂商标榜的导热系数只能作为参考，还是需要按实际使用为准。

国外大多数导热材料生产厂家采用ASTM-D5470标准，因为这种测试方式更能模拟实际使用状态反映导热系数。

测量材料的热导率通常采用稳态法和动态法两种方法。

本测试仪采用稳态法测量不同材料的导热系数，设计简单，操作方便，具有典型性和实用性。

测量材料的导热系数是热学实验中的一个重要内容。

该测试仪器由加热器、数显温度表、数显计时器等组成，采用一体化设计。

其技术参数包括电源AC 220V，50HZ，热源为安全电压36V的加热铜块，测试材料包括硅橡胶、胶木板、金属铝、空气等，可检测粉状、颗粒状、胶状材料。

测量温度范围为室温～100℃，精度为±1℃；计时部分范围为0.1s～999.9s，分辨率为0.1s；导热系数测量精度为≤10%；试样尺寸为Φ13×（1-100）mm，导热系数测试范围为0.1～300w/m·k。

导热系数的测定导热系数通常表示为λ，是指单位时间单位面积内的热量在温度差为1度时通过该材料的能力。

导热系数是材料热传导过程中的一个重要参数，它反映了热传导的速率和效率。

在工程实际中，导热系数的测定是一项重要的研究内容。

1. 热板法热板法是一种静态测量法，即样品两侧的温度分别保持一定的差值，在一定时间内测量样品内的温度变化，以求得样品的导热系数。

瞬态热法是将一个热脉冲注入样品中，然后测量样品的温度响应，根据时间-温度响应曲线来计算导热系数。

二、热板法测定导热系数的原理和步骤热板法是常见的测定导热系数的方法之一。

它根据样品的厚度和面积、热板的温度差、热板材料的导热系数和热容量等参数，测算出样品的导热系数。

（一）测定原理热板法通过测量测试样品中的温度场分布，计算测试样品的导热系数。

在实验装置中，两个寸头平整的热板相互接合，在热板之间放置测试样品，测试样品的上下表面与热板接触，实验时保持一定的温度差，通过记录在热板的加热或冷却过程中，测试样品中温度场变化，以推算测试样品的导热系数。

（二）测定步骤1. 制作测试样品，将样品定向放在两片平行的热板夹具之间，两片热板夹紧。

2. 测定热板间距，两热板表面需用电子秤进行测量，确定热板间的距离。

3. 测定热板温差，在实验前，将装置达到稳定温度，温差保持一致。

4. 记录测试样品的温度分布，在热板的加热或冷却过程中，进行数据采集和处理，记录测试样品的温度变化。

5. 计算测试样品的导热系数，通过计算温度分布，以及相关参数的测量，计算出测试样品的导热系数。

热流计法是通过施加一定的热流密度，测量材料不同位置的温度和不同时间点的温度变化，求解材料的导热系数。

其基本原理是著名的傅里叶热传导定律，该定律表述了物质中热量的传递与媒质的导热系数成正比，与媒质的面积和温度变化成正比，与媒质的厚度成反比。

热流计法是一种直接测量法，即施加定量的热量到测试样品中，记录不同位置的温度变化。

实验中将两片金属薄片紧贴在测试样品表面，接口处数值间隙极小，而金属薄片内部均布热电偶，能够精密观察温度变化。

材料导热系数是衡量物质导热性能的重要指标之一。

它描述了物质在温度梯度下导热的能力，通常用热传导方程来描述。

准确测定材料导热系数对于工程设计、材料选择和热传导机制研究都是至关重要的。

一、引言导热系数的测定是通过实验方法获得的。

根据国内外标准，主要有以下几种测定方法：热板法、热流计法、热电偶法和热阻率法等。

本文将对这些方法进行详细介绍，并对其适用范围、操作步骤和注意事项进行说明。

二、热板法热板法是一种直接测量材料导热系数的方法，适用于导热系数较小的材料。

其原理是以平板为测试样品，在两侧施加温差，通过测量温度和热流量来计算导热系数。

操作步骤包括样品制备、实验装置搭建、温度控制和数据采集等。

三、热流计法热流计法是一种间接测量材料导热系数的方法，适用于导热系数较大的材料。

其原理是将测试样品嵌入热流计中，通过测量热流量和温度来计算导热系数。

操作步骤包括样品制备、热流计校准、实验装置搭建和数据处理等。

四、热电偶法热电偶法是一种间接测量材料导热系数的方法，适用于导热系数较小的材料。

其原理是在测试样品两端安放热电偶，通过测量温度差和热流量来计算导热系数。

操作步骤包括样品制备、实验装置搭建、温度控制和数据采集等。

五、热阻率法热阻率法是一种间接测量材料导热系数的方法，适用于导热系数较大的材料。

其原理是将测试样品夹在两块金属板之间，通过测量温度差和热流量来计算导热系数。

操作步骤包括样品制备、实验装置搭建和数据处理等。

六、注意事项1. 实验过程中应保证样品与环境的热交换条件稳定，避免外界因素干扰结果的准确性。

2. 样品制备应注意材料的均匀性和尺寸的一致性，以确保实验结果的可靠性。

3. 实验前应仔细了解所选测量方法的原理和操作步骤，并进行必要的设备校准和实验装置调试。

4. 数据采集和处理过程中应注意数据的准确性和有效性，采用合适的统计方法进行结果分析。

七、总结材料导热系数测定方法标准包括热板法、热流计法、热电偶法和热阻率法等。

• 测量加到热板上的能量、温度梯度及两片样品的厚度，便能够算出材料的导热 系数。
• ，保护热板法比热流法的优点是温度范围宽(-180～650℃)与量程广（最高可 达 2W/m·K）。此外，保护热板法使用得是绝对法——无需对测量单元进行 标定
热线法原理示意图
试样
热线
热线法是一种广泛使用的测定不良导体导热系
导热系数测定
（三）导热系数测定
当接触的物体之间或物体内部有温度梯度存在时，就有热量从高 温处传递到低温处，这种现象称为热传导。热传导是热交换的三 种（热传导、对流和辐射）基本形式之一。
• 导热系数定义:单位面积、单位厚度的试样在温差为1K时， 单位时间内通过的热量即导热系数。单位是W/(m·K)
导热系数(又称导热率)是反映材料热传导能力的重要物理量。
当接触的物体之间或物体内部有温度梯度存在时，就有热量从高温处传递到低温处，这种现象称为热传导。
（样三品） 放导置热在系主数热材测板质定和方辅法助热板之导间。热系数/λW
材质
导热系数/λW(m. K)
(m. K) 高导热系数材料与／或在高温条件下测量。
此外，保护热板法使用得是绝对法——无需对测量单元进行标定
便能够计算出材料的导热系数。
（导三热） 系导数黄热定系义金数:单测位定面方积法、单位厚3度1的5试样在温差为1K时，单位硬时间质内聚通过氨的热酯量即泡导热系数0。.020 沬 辅助加热器后是散热器和辅助加热器，确保热量的移除与改善控制。
测量通过样品的温度差及两片样品的厚度。
使用两块样品是为了获得向上与向下方向对称的热流，并使加热器的能量被测试样品完全吸收。
数的方法。例如测量非金属固体材料导热系数
• 原理：在匀质均温的物体内部放置一电阻丝，即热线，对其以恒 定功率加热时，热线及其附近试样的温度将随时间变化。根据时 间与温度的变化关系，可以确定该试样的导热系数。

导热系数的测定是什么原理导热系数是物质传导热量的能力的量化指标。

它描述了物质在单位时间内单位面积上的热量传导量。

导热系数的测定常用的方法有热传导法、横贯热阻法、热板法、热流计法、激光闪烁法等。

下面我将分别介绍这些方法的原理和应用。

首先是热传导法。

这种方法是通过测量材料中的温度梯度来计算导热系数。

原理是将样品加热到一定的温度，使其产生一个稳定的温度梯度。

然后使用两个温度传感器来测量样品的表面温度和内部温度。

根据温度差、样品厚度和样品的热导率，可以计算出导热系数。

这种方法可以测量不同温度下材料的导热系数变化，并且适用于固体材料的测量，比如金属、陶瓷等。

其次是横贯热阻法。

这种方法是将所要测量的样品夹在两个热源之间，通过测量样品之间的温度差来计算导热系数。

原理是通过热源加热样品的一侧，然后通过热测电阻仪或热电偶来测量另一侧的温度。

根据加热功率、温度差和样品厚度来计算导热系数。

这种方法适用于测量薄膜、涂层等材料的导热系数。

第三是热板法。

这种方法是利用热板的两侧温度差和热功率来计算导热系数。

原理是将样品夹在两个热板之间，其中一个热板加热，而另一个热板保持恒定的温度。

然后通过测量两个热板之间的温度差和加热功率来计算导热系数。

这种方法适用于固体和液体等不同状态的材料。

第四是热流计法。

这种方法是通过测量流经材料的热流量和温度来计算导热系数。

原理是将样品夹在两个热源之间，其中一个热源加热样品，然后使用热流计来测量流经样品的热流量和温度。

根据流量、温度差和样品厚度来计算导热系数。

这种方法适用于测量固体和液体的导热系数。

最后是激光闪烁法。

这种方法是利用激光在材料中的散射和吸收来测量热传导性。

原理是通过激光的闪烁现象来测定材料的热导率。

根据激光在材料中的传播距离和传播时间，以及材料的热扩散系数来计算导热系数。

这种方法适用于对液体、薄膜和纳米材料等的导热系数进行测量。

总体来说，导热系数的测定方法各有不同的原理和适用范围。

在实际应用中，根据不同材料和实验条件的需求选择合适的测量方法是十分重要的。