导热系数的测量PPT讲稿.ppt

导热系数的测量第1页，共17页，编辑于2022年，星期六 预预 备备 知知 识识 导热系数（热导率）是反映材料导热性导热系数（热导率）是反映材料导热性能的物理量。在科学实验和工程技术中对材能的物理量。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。大体上分料的热导率常用实验的方法测定。大体上分为稳态法和动态法。本实验采用稳态法测量为稳态法和动态法。本实验采用稳态法测量材料热导率。通过实验可以加深对热传导规材料热导率。通过实验可以加深对热传导规律的理解，体会使用参量转换法的设计思想，律的理解，体会使用参量转换法的设计思想，掌握用温度传感器测量的方法。掌握用温度传感器测量的方法。第2页，共17页，编辑于2022年，星期六导热系数的测量导热系数的测量n n实验目的n n实验仪器n n实验原理n n实验内容及操作n n数据处理第3页，共17页，编辑于2022年，星期六实实 验验 目目 的的n n1、掌握稳态法测材料导热系数的方法n n2、掌握一种用热电转换方式进行温度测量的方法。第4页，共17页，编辑于2022年，星期六实实 验验 仪仪 器器n nYBF2型导热系数测试仪n n杜瓦瓶n n测试样品（硬铝、橡皮）n n游标卡尺等第5页，共17页，编辑于2022年，星期六仪器简介n n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第6页，共17页，编辑于2022年，星期六瓶的冰水混合物中，热端插入样品上下的两个小孔中。热电偶的两个接线端分别插在仪器面板上的相应插座内，利用面板上的开关可方便地直接测出两个温差电动势。温差电动势采用量程为20mV的数字电压表测量，再根据铜康铜分度表转换成对应的温度值。第7页，共17页，编辑于2022年，星期六热传导定律热传导定律:如果热量沿着如果热量沿着x方向传导，那方向传导，那么在么在x轴上任意位置轴上任意位置x0处取一个垂直截面处取一个垂直截面S（如图），以如图），以 表示在表示在x处的温度梯度，以处的温度梯度，以 表示在该处传表示在该处传热率（单位时间通热率（单位时间通过截面过截面S的热量），的热量），实实 验验 原原 理理第8页，共17页，编辑于2022年，星期六式中负号表示热量从高温区向低稳区传式中负号表示热量从高温区向低稳区传导（即传导的方向与温度梯度的方向相导（即传导的方向与温度梯度的方向相反）。式中比例系数反）。式中比例系数 极即为热导率，亦极即为热导率，亦称导热系数。称导热系数。那么热传导定律可以表示成那么热传导定律可以表示成第9页，共17页，编辑于2022年，星期六 本实验的关键是给样品造成一个稳本实验的关键是给样品造成一个稳定的传热状态（如图）在此状态下，温定的传热状态（如图）在此状态下，温度梯度度梯度T1、T2是样品上下表面的稳定温度，是样品上下表面的稳定温度，h是是样品的厚度。样品的厚度。实实 验验 思思 路路第10页，共17页，编辑于2022年，星期六则样品的传热速率则样品的传热速率热导率热导率令样品的半径为令样品的半径为R,高度为高度为h 铜盘的半径为铜盘的半径为RP,高度为高度为hP第11页，共17页，编辑于2022年，星期六 1、用游标卡尺测量待测样品和散热盘的直径和高度。2、安装、调整整个实验装置。安放样品时，须使插入热电偶的小孔与杜瓦瓶、数字电压表位于同一侧。调节散热盘下面的三个螺旋测微头，使待测样品的上下表面与加热盘和散热盘紧密接触。热电偶热端插入小孔底，保证热电偶热端与样品或铜盘接触良好。热电偶冷端插入杜瓦瓶中浸入冰水混合物中。实实 验验 内内 容容 与与 操操 作作第12页，共17页，编辑于2022年，星期六3、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1=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1读数在0.03mv范围内，同时每隔30秒读2的数值，如果在2分钟内样品下表面温度2示值不变，即可认为已达到稳定状态。记录稳态时与1，2对应的T1，T2值。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。第13页，共17页，编辑于2022年，星期六4、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。5、求冷却速率。以时间为X轴温度为Y轴作出散热盘的冷却曲线，画出经过冷却曲线上T3点的切线，其斜率即为温度T3时散热盘的冷却速率。第14页，共17页，编辑于2022年，星期六 1、根据计算及其不确定度，正确表示结果。2.将测得样品的与标准值比较，计算相对误差。0：硬铝热导率的参考值（：硬铝热导率的参考值（273K时时），0=140W/(mK)数数 据据 处处 理理第15页，共17页，编辑于2022年，星期六1、热电偶丝较细，应尽量避免弯折。2、热电偶测温点必须与被测物体接触良好。3、实验中加热盘、样品、散热盘等温度比较高，注意避免烫伤。4、不要划伤样品端面，以免影响实验精度。5、电压表出现不稳定或加热时数值不变化，应先检查热电偶及各个环节的接触是否良好。注注 意意 事事 项项第16页，共17页，编辑于2022年，星期六1、测导热系数要满足哪些条件？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。思思 考考 题题第17页，共17页，编辑于2022年，星期六