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。对于同利材料，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,初始温度为to,平板两面受恒定热流密度qc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)_t(x,T)tx2t(x,u)=to阳b")qc=UxXx=0对上述方程求解得:q<d2At式子中入平板的导热系数(wm°C)(wmk)平板厚度(m)t稳态时平板上下温度()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、实验装置绝热层,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,热电偶，加热器，稳压电源等组成。如图所示：热电偶2热电偶1绝热层I一加热器1稳压电源1 .试件试件采用有机玻璃板制成，其尺寸为：10OmmXI(X)mmXIOmm,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IoOmmXIOOmmo两个加热器的电阻值及尺寸都相同，阻值约为IOOs(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=答中的热量等于加热器2r发热量的l2o4 .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=LrA电加热器有效加热面积At=t2-t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?