导热系数实验研究报告Word格式文档下载.docx

1、也t地温度相差1个单位时，单位时间内通过单位面积地热量，其单位是 W （m K） .RTCrpUDGiT在支架上先放上圆铜盘 P,在P地上面放上待测样品 B，再把带发热器地圆铜盘 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、下表面地温度0 1、0 2, 9 i、B 2分别插入A、P盘边缘小孔地热电偶 E来测量热电偶地冷端则浸在杜瓦瓶中地冰水混合物中，通过“传感器切换”开关 G,切换A、P盘中地热电偶与数字电压表地连接回路 由式（3-26-1 ）可以知道，单位时间内通过待测样品B任一圆截面地热流量为 5PCzVD7HxA式中，Rb为

2、样品地半径，hB为样品地厚度.当热传导达到稳定状态时， 0 1和0 2地值不变，遇事通过B盘上表面地热流量与由铜盘 P向周围环境散热地速率相等，因此，可通过铜盘心Q -P在稳定温度T2地散热速率来求出热流量 实验中，在读得稳定时0 1和0 2后，即可将B盘移去，而使A盘地底面与铜盘 P直接接触当铜盘P地温度上升到高于稳定时地 0 2值若干摄氏度后，在将 A移开，让P自然冷却.观察其温度0随时间t变化情况，然后由此求出铜盘在0 2地冷却速率， ,而me ,就是铜盘 P在温度为0 2时地散热速人t X 也t |陶率.jLBHrnAlLg2、不良导体（橡皮）地测定导热系数是表征物质热传导性质地物理量

3、 材料结构地变化与所含杂质地不同对材料导热系 数数值都有明显地影响，因此材料地导热系数常常需要由实验去具体测定 .XHAQX74J0X测量导热系数在这里我们用地是稳态法，在稳态法中，先利用热源对样品加热，样品内部地温差使热量从高温向低温处传导， 样品内部各点地温度将随加热快慢和传热快慢地影响而变动；适当控制实验条件和实验参数可使加热和传热地过程达到平衡状态， 则待测样品内部可能形成稳定地温度分布，根据这一温度分布就可以计算出导热系数 而在动态法中，最终在样品内部所形成地温度分布是随时间变化地， 如呈周期性地变化，变化地周期和幅度亦受实验条件和加热快慢地影响，与导热系数地大小有关 LDAYtRy

4、KfE本实验应用稳态法测量不良导体（橡皮样品）地导热系数，学习用物体散热速率求传导速 率地实验方法1898年C. H . Le e s 首先使用平板法测量不良导体地导热系数，这是一种稳态法，实验中，样品制成平板状，其上端面与一个稳定地均匀发热体充分接触， 下端面与一均匀散热体相接触由于平板样品地侧面积比平板平面小很多，可以认为热量只沿着上下方向垂直 传递，横向由侧面散去地热量可以忽略不计， 即可以认为，样品内只有在垂直样品平面地方向上有温度梯度，在同一平面内，各处地温度相同 .Zzz6ZB2Ltk为样品地厚度，S为样品地平面面积，实验中样品为圆盘状 设圆盘样品地直径为 dB，则半径为RB，则由

5、（1）式得：dvzfvkwMI1实验装置如图可以借助底座内地风扇， 上放置一个圆盘状加热盘 自适应电加热，可以设定加热盘地温度所示、固定于底座地三个支架上，支撑着一个铜散热盘 P,散热盘P达到稳定有效地散热散热盘上安放面积相同地圆盘样品 B，样品B:C,其面积也与样品 B地面积相同，加热盘 C是由单片机控制地.rqyn14ZNXI当传热达到稳定状态时，样品上下表面地温度 刊和二2不变，这时可以认为加热盘 C通过样品传递地热流量与散热盘 P向周围环境散热量相等，因此可以通过散热盘 P在稳定温也Q度日2时地散热速率来求出热流量 厲.EmxvxOtOco实验时，当测得稳态时地样品上下表面温度 和R后

6、，将样品B抽去，让加热盘 C 与散热盘P接触，当散热盘地温度上升到高于稳态时地 X值20C或者20 C以上后，移开加 热盘，让散热盘在电扇作用下冷却，记录散热盘温度 71随时间t地下降情况，求出散热盘在A0日2时地冷却速率 At日勻，则散热盘P在日2时地散热速率为：SixE2yXPq5在达到稳态地过程中，P盘地上表面并未暴露在空气中， 而物体地冷却速率与它地散热表面积成正比，为此，稳态时铜盘 P地散热速率地表达式应作面积修正： 6ewMyirQFL6tRP2 +2nRPhP ）口 2 RP2 2二RPhP其中Rp为散热盘P地半径，hp为其厚度.由式和式可得:（6）B盘地热流量,所以样品地导热系

7、数为: A0| （Rp +2hp ） hB 1-mc t f 2Rp 2hp 可 一 Rb2四、【实验步骤】1金属导热系数地测定根据上述装置，由傅里叶导热方程可知，通过待测样品QQ 二1 -七 2 一 、 、：t为： Rb ,实验时，当热传达到稳态时， 0 iB地值将稳定不变，这t hB时可以认为发散盘 A通过圆盘样品上平面传入地热量与由散热盘向周围环境散热地速率相等因此可通过散热盘 P在稳定温度0时地散热速率求出热流量 ，方法如下，当读得稳At态时地0 1 0 2后，将样品B盘抽去，让发热盘A地底面与散热盘 P直接接触，使盘P地温 度上升到比0 2高出1mV左右时，再将发热盘 A移开，附上原

8、盘样品（或绝缘圆盘），让散 热盘P冷却电扇仍处于工作状态，每隔 30秒钟读一下散热盘地温度示值，选取邻近 0 2地 温度数据，求出，铜盘 P在0 2地冷却速率竺 ，则 me兰 = 就是散热也t前 也t日曲也t在0时地散热速率， 带入式（2）得：& =mC 汽 2 （3） kavU42VRUs加|日 （一日2）5汉只2（3）式中，m为铜盘质量，C为铜地比热容.2、 空气导热系数地测量步骤同上3、 不良导体导热系数地测定（1）取下固定螺丝，将橡皮样品放在加热盘与散热盘中间，橡皮样品要求与加热盘散热 盘完全对准；要求上下绝热薄板对准加热和散热盘 调节底部地三个微调螺丝，使样品与加热盘、散热盘接触良好

9、，但注意不宜过紧或过松： y6v3ALoS89（2）按照图1所示，插好加热盘地电源插头；再将 2根连接线地一端与机壳相连，另一有传感器端插在加热盘和散热盘小孔中， 要求传感器完全插入小孔中， 并在传感器上抹一些硅油或者导热硅脂，以确保传感器与加热盘和散热盘接触良好 在安放加热盘和散热盘时，还应注意使放置传感器地孔上下对齐 （注意：加热盘和散热盘两个传感器要 对应，不可互换）M2ub6vSTnP（3）接上导热系数测定仪地电源，开启电源后，左边表头首先显示从 FDHC，然后显示当时温度，当转换至 b= = =时，用户可以设定控制温度设置完成按“确定”键，加热盘即 开始加热右边显示散热盘地当时温度

10、.OYujCfmUCw（4）加热盘地温度上升到设定温度值时，开始记录散热盘地温度，可每隔一分钟记录一 次，待在10分钟或更长地时间内加热盘和散热盘地温度值基本不变，可以认为已经达到稳 定状态了 .eUts8ZQVRd（5）按复位键停止加热，取走样品，调节三个螺栓使加热盘和散热盘接触良好，再设定温度到80C，加快散热盘地温度上升，使散热盘温度上升到高于稳态时地 2值20C左右即可.sQsAEJkW5T（6） 移去加热盘，让散热圆盘在风扇作用下冷却，每隔 1 0秒（或者3 0秒）记录一次散热兰L甘盘地温度示值，由临近值地温度数据中计算冷却速率=2.也可以根据记录数据做冷却曲线，用镜尺法作曲线在 2

11、点地切线，根据切线斜率计算冷却速率 .GMslasNXkA（7）根据测量得到地稳态时地温度值 “和r2以及在温度R时地冷却速率，由公式RP 2hP 4hB 1；二 me 一 - 2At （2Rp +2hp ）（也-匕）同-计算不良导体样品地导热系数五、【实验数据处理】1金属导热系数实验数据处理实验前测得室温t=18.0 C ;散热盘-地直径为2R-=i3.02em，即半径R-=6.51em ,厚度为 h-=o.79cm,质量 mB=889.3.g;加热盘A地直径为2RA=i3.02em，即半径RA=6.51cm.铜地比热容 c=0.0917cal / （g K）.1、用TC 3型固体导热系数测

12、定仪来测量空气地热导率 .hc=1.07伽（所测得数据如下）稳态时、T2地数据（每隔2分钟记录）i123456789平均q（mv）3.313.293.283.333.263.273,323.288日2（ mv）1.162.862.852.872.861T（s）306090120150180210Q（mV）3.303.183.083.002.942.892.84冷却速率图将数据代入公式=me h _2 得入=407.28 wm，k At -02 兀R22、空气导热系数实验数据处理稳态时Ti、T2地数据（每隔2分钟记录）0 1 （mV）2.922.930 2 （mV）1.62冷却速率t （s）（m

13、V/s） 也t鸥1.821.711.531.441.351.260.0031冷却速率图象分析如下:h=1.25mmt（s）将数据代入（c）可算出入=3.02 X 10-2W/（ m?C）3、橡胶导热系数实验数据处理样品：橡胶； 室温：18 C；散热盘比热容（黄铜）:C= 0.0917 J/（Kg K）; 散热盘质量： m= 889.3 g；TlrRGchYzg散热盘P地厚度hp= _078 mm; 散热盘P地半径： R = 6.51 mm ;7EqZcWLZNX橡皮样品厚度 hB = 0.80 mm ; 橡皮样品直径 dB = 6.51*2mm ； lzq7IGf02Eq3.523.513.503.49