内科大传热学实验指导01平板稳态法材料导热系数测定实验.docx

传热学实验指导实验一 平板稳态法材料导热系数测定实验一、实验目的1 .巩固和深化稳态导热过程的基本理论，掌握平板稳态法材料导热系 数的测定方法。2 .掌握使用热电偶测量温度的方法。二、实验原理导热系数是表征材料导热能力的物理量,对不同的材,料，导热系数是不同的。 对于同一种材料，导热系数还随着温度、压力、物质的结构、重度等因素而变化。 各种材料的导热系数都采用实验的方法进行测定。本实验是根据第二类边界条件，无限大平板的导热问题来设计的，设平板厚 度为2 6,初始温度为to,平板两面受恒定热流密度%均匀加热，求任何瞬间沿 平板厚度方向的温度分布t(x,t)o导热微分方程、初始条件和第二类边界条件如 下：dt(x.t) _ d T)dt dx2dx xdx对上述方程求解得:丸二旦巨 24t式子中入平板的导热系数（w/m ） （w/m k）8平板厚度（m）At稳态时平板上下温度（°C）实际上，无限大平板是无法实现的，实验总是用有限尺寸的试件。一般认为, 试件的横向尺寸为厚度的6倍以上时，两侧散热对试件中心的温度影响可以忽略 不记。试件两端中心处的温度差就等于无限大平板时两端面的温度差。三、实验装置本实验装置是由上海绿兰教学设备厂生产，主要由平板试件1-4,绝热层, 热电偶，加热器，稳压电源等组成。如图所示：油热层力口热器稳压电源热电偶2次年厂热电偶1 I试件2试件3k-I绝热层1 .试件试件采用有机玻璃板制成，其尺寸为：1。0mmX lOOmmX 10mm,共四块， 尺寸完全相同。2 .加热器加热器采用高电阻康铜制成，其形状与试件相同，尺寸也是lOOmmX lOOmmo两个加热器的电阻值及尺寸都相同，阻值约为100s （详细请见设备标 注）。3 .绝热层绝热层采用导热系数比试件小的材料制成，力求减少热量通过。使试件1-4与绝热层的接触面接近绝热，这样就可以假定式2 =靠中的热量等于加热器发热量的l/2o4 .电热偶利用电热偶测量试件2两侧的温度。热电偶由0.1mm的康铜铜丝组成，可 以采用电位差计进行热电势的测量，由此查阅热电偶分度表得到对应的温度值， 热电偶的冷却端（自由端）放在冰瓶中，保持零度。四、实验步骤1 .实验前期的准备工作，包括接好电源线，放好试件，接通加热器、 热电偶等的线路，准备好冰瓶并保持零度。2 .校对电位差计（详见电位差计使用说明）。3 .接通加热器开关K,给加热器通以恒定的电流（实验过程中，电流 不允许变化），约30分钟后，每隔5分钟测试试件2上、下面的温度，当两 温度读数几乎保持不变时导热达到稳定状态，此时记下两温度读数，以及电 加热器的电流值。4 .改变电加热器电流的大小，重复上述步骤两到三次。5 .实验结束，关闭电源开关，整理仪器设备。五.实验数据记录与处理1.实验数据记录将实验数据记录在下表中加热器电阻R（Q）加热器电流I（mA）试件2ti ()试件2t2（）123453.实验数据处理Q = PrA电加热器有效加热面积At= tQ -24t六.问题讨论1 .不同温度下导热系数是否相同，为什么?2 .造成实验误差的原因有那些，采取哪些措施能够消除误差?