实验一.高分子材料传热系数的测定.docx

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1、实验一、高分子材料传热系数的测定一、实验目的用稳态法测定出不良导热体的导热系数，并与理论值进行比拟。二、实验仪器导热系数测定仪、铜-康导热电偶、游标卡尺、台秤（公用）、秒表、 待测样品（橡胶盘、铝芯）、冰块三、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T1T2）,假设平面 面积均为S,在时间内通过面积S的热量。免租下述表达式：A/h式中，些为热流量；2即为该物质的导热系数，4在数值 t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W/（%K）。在支架上先放上圆铜盘P（散热板），

2、在P的上面放上待测样品B 盘（样品），再把带发热器的圆铜盘A放在B盘上，发热器通电后， 热量从A盘（加热板）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、下外表的温度Ti、T2, Ti、T2分别插入A、 P盘边缘小孔的热电偶E来测量。热电偶的冷端那么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（1）可以知道，单位时间内通过待测样品B任一局部面的执沛曷为=A RM hD式中，Rb为样品的半径，hB为样品的厚度。当热传导到达稳定状 态时，T1和T2的值不变，说明通过B盘上外表的热流量与由铜盘P向 周围环境散热的

3、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。实验中，在读得稳定时Ti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值假设干摄氏度后，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T2AT的冷却速率加AT的冷却速率加AT met=t2 Tf就是铜盘P在温度为T2时的散热速率。但要注意,这样求出的等是铜盘P在完全外表暴露于空气中的冷却速率，其散热外表 t=t2Ap AF=meM MAp AF=meM M（成；+2叫叫）r.r、（2成，+ 2九Rhp） (3)积为2左；+2成尸与。然而，在观察测

4、量样品的稳态传热时，P盘的上外表是被 样品覆盖着的，并未向外界散热，所以当样品盘B到达稳定状态时，散热面积 仅为：冗/+2Rpkp。考虑到物体的冷却速率与它的外表积成正比，在稳态是铜 盘散热速率的表达式应作如下修正：将式（3）代入（2）,得(Rp + 2% )儿1 5 (2/?p+2Af)(7-7； )就()四、实验内容1 .测量P盘和待测样品的直径、厚度，测P盘的质量。1）用游标卡尺测量待测样品直径和厚度，各测5次。2）用游标卡尺测量P盘的直径和厚度，测5次，按平均值计算P盘的质量。3）用电子秤称出P盘的质量、.不良导体导热系数的测量1）实验时，先将待测样品放在散热盘P上面，然后将加热盘A放

5、 在样品盘B上方，并用固定螺母固定在机架上，再调节三个螺旋头， 使样品盘的上下两个外表与发热盘和散热盘紧密接触。2）在杜瓦瓶中放入冰水混合物，将热电偶的冷端插入杜瓦瓶中， 将热电偶的热端分别插入加热盘A和散热盘P侧面的小孔中，并分别 将其插入加热盘A和散热盘P的热电偶接线，连接到仪器面板的传感 器I、II上。分别用专用导线将仪器机箱后的接头和加热组件圆铝板上 的插座间加以连接。3）接通电源，在“温度控制”仪表上设置加热的上限温度。对于 薄样品加热盘温度一般比室温高20C,厚样品一般高25-30。将加热选择开关由“断”打向“1-3”任意一档，此时指示灯亮，当打向3档 时，加温速度最快4）大约加热

6、40分钟后，传感器I、II的读数不再上升时，说明已 到达稳态，每隔5分钟记录VT1和VT2的值5）在实验中，如果需要掌握用直流电位差计和热电偶来测量温度 的内容，可将“窗期切换”开关转至“外接”，在“外接”两接线柱上 接上UJ36a型直流电位差计的“未知”端，即可测量散热铜盘上热电偶 在温度变化时所产生的电势差。6）测量散热盘在稳态值Tz附近的散热速率。移开铜盘A,取下橡 胶盘，并使铜盘A的底部与铜盘P直接接触，当P盘的温度上升到高 于稳态值以值假设干度后，再将铜盘A移开，让铜盘P自然冷却，每隔 30秒记录此时的T2值。根据测量值计算出散热速率。五、数据记录及处理1、铜的比热容c=393J/(kg )散热盘P：质量m= 909.2 g半径Rp=Lf)p= cm212345Dp / cmhp / cm样品橡胶盘：半径Rb=，）b= cm 2 b12345Db / cmHb / cm稳态时Ti、T2的值， T产T2二12345Tl/ T2 / 散热速率:时间/ s3()6090120150180210240270300330T3 /2、根据实验结果，计算出不良导热体的导热系数，并求出相对误差。”他更（品+2心加At （2Rp+2hp）（TT2）的