金属导热系数的测定1

金属导热系数的测定1金属导热系数的测定1 金属导热系数的测定实验原理 1、傅里叶热传导方程导热系数(热导率)是反映材料导热性能的物理量。测定材料的导热系数在设计和制造加热器、散热器、传热管道、冰箱、节能房屋等工程技术及很多科学实验中都有非常重要的应用。如图(一)所示。设一粗细均匀的圆柱体横截面积为，高S TTT,T为。经加热后，上端温度为，下端温度为，，热量h1122 从上端流向下端。若加热一段时间后，内部各个截面处的温度达到恒定，此时虽然各个截面的温度不等，但相同的时间内流过各截面的热量必然相等(设侧面无热量散失...

金属导热系数的测定1 金属导热系数的测定实验原理 1、傅里叶热传导方程导热系数(热导率)是反映材料导热性能的物理量。测定材料的导热系数在设计和制造加热器、散热器、传热管道、冰箱、节能房屋等工程技术及很多科学实验中都有非常重要的应用。如图(一)所示。设一粗细均匀的圆柱体横截面积为，高S TTT,T为。经加热后，上端温度为，下端温度为，，热量h1122 从上端流向下端。若加热一段时间后，内部各个截面处的温度达到恒定，此时虽然各个截面的温度不等，但相同的时间内流过各截面的热量必然相等(设侧面无热量散失)，这时热传递达到动态平衡，整个导体呈热稳定状态。法国数学家，物理学家傅里叶给出了此状态下的热传递方程 TT,,Q12 (1) ,,S,th ,Q是时间内流过导体截面的热量，叫传热速,Q,t,t 率。比例系数就是材料的导热系数(热导率)，单位是, 瓦w()TT。在此式中，、和、容易测得，Sh12mK米开 ,Q关键是如何测得传热速率。 ,t 2、用稳态法间接测量传热速率如图二所示，将待测样品夹在加热盘与散热盘之间，且设热传导已达到稳态。由(1) 2TTTTdTT,,,,,(),Q12121212,,,Sd式可知，加热盘的传热速率为 (2) ,,,,thhh44 为样品的直径，为样品的厚度。 dh 散热盘的散热速率为 ,,QT,Cm (3) ,,ttTT,2 ,T mT为散热盘材料的比热，为散热盘的质量，表示散热盘在温度是时的冷C2,tTT,2却速率。 (2)、(3)两式右边相等: 2,,dTT(),,T12,Cm， 4ht,TT,2 4CmhT,,？, (4) 2dTTt(),,,TT,122 ,QT(4)式表明，无需直接测量传热速率，但必须测量散热盘在稳态温度时的冷2,t ,TTT却速率，测量冷却速率的方法是，在读取稳态温度、后。将样品盘抽走，用加热12,t T盘与散热盘直接接触，给散热盘加热，使散热盘的温度升高到高于的某个适当值;然后2再移开加热盘，让散热盘在空气中作自然冷却，每隔一定的时间测一次温度值，即可求出 ,TT在附近的冷却速率。但必须注意的是，散热盘在稳态时的冷却上表面是被样品覆盖2,t 着的，只有下表面和侧面散热，现在自然冷却所有的表面都是暴露的。考虑到冷却速率还与散热面积成正比，根据本实验使用的散热盘的尺寸。 3、用温差电偶将温度测量转化为电压测量如图三所示，把两种不同的金属丝彼此熔接，组成一个闭合回路。若两接点保持在不同的温度和下，则会产生温差电动势，回路中有电流。如果将回路断开(不在接点处)，虽无电流，但在断开处有电动势。这种金属导线组合体称为温差电偶或热电偶。在温度范围变化不大时热电偶产生的温差电动势与两接点间的温度差成正比， ,,,,()TT， 0 ,T为冷端温度，为热端温度，叫温差电系数。 T0 ,在本实验中，使用两对相同的铜—康铜热电偶，相同，它们的冷端均放在浸入冰水 T混合物的细玻璃管中，也相同。当两个热端分别接触加热盘和散热盘时，可得样品上下0 ,,12表面的温度分别为:，，所以 TT,，TT,，1020,, ,,,12 TT,,12, ,,或， T,, , 4Cmh,, ,，0.555,这样，式(5)可以写为 (6) 2dt(),,,,,,,,122 m(6)式就是本实验所依据的公式。和分别为样品的直径和厚度，和分别为dhC ,,散热铜盘的比热和质量，和分别为加热至稳态时通过热电偶测出的两个温差电动势12 ,, ,,,(由数字电压表读出)，为散热盘在时的冷却速率。 2,t,,,2 实验仪器导热系数测定仪(TC—3)、杜瓦瓶、游标卡尺(见图片) 实验内容 (1)先将两块树脂圆环套在金属圆筒两端(见下图)，并在金属圆筒两端涂上导热硅胶，然后置于加热盘A和散热盘P之间，调节散热盘P下方的三颗螺丝，使金属圆筒与加热盘A及散热盘P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，热端分别插入金属圆筒侧面上、下的小孔中，并分别将热电偶的的接线连接到导热系数测定仪的传感器I、II上。 (3)接通电源，将加热开关置于高档，当传感器I的温度T约为3.5mV时，再将加热开1 关置于低挡，约40min。 (4)待达到稳态时(T与T的数值在10min内的变化小于0.03mV)，每隔2min记录T121和T的值。 2 (5)测量散热盘P在稳态值T2附近的散热速率，移开加热盘A，先将两测温热端取下，再将T2的测温热端插入散热盘P的侧面小孔，取下金属圆筒，并使加热盘A与散热盘P直接接触，当散热盘P的温度上升到高于稳态T的值约0.2mV左右时，再将加热盘A移2 开，让散热盘P自然冷却，每隔30s记录此时的T值。 2 (6)用游标卡尺测量金属圆筒的直径和厚度，各5次。 (7)记录散热盘P的直径、厚度、质量。思考题 1、采用温差电偶测量温度的原理是什么, 2、具体分析本实验产生误差的原因可能有哪些。 3、散热盘下方的轴流式风机起什么作用,若它不工作实验能否进行, 注意事项 1、如用了导热硅胶，用后一定要搽干净。 2、热电偶温度计用后不要拆下。数据处理相关知识导热系数是指在稳定传热条件下，1m厚的材料，两侧表面的温差为1度(K,?C),在1秒内，通过1平方米面积传递的热量，单位为瓦/米?度(W/m?K,此处的K可用?C代替)。导热系数与材料的组成结构、密度、含水率、温度等因素有关。非晶体结构、密度较低的材料，导热系数较小。材料的含水率、温度较低时，导热系数较小。通常把导热系数较低的材料称为保温材料，而把导热系数在0.05瓦/米摄氏度以下的材料称为高效保温材料。金属的热传导系数表: 银 429铜 401金 317铝 237铁 80锡 67铅 34.8 各种物质导热系数～ material conductivity K (W/m.K) diamond 钻石 2300 silver 银 429 cooper 铜 401 gold 金 317 aluminum 铝 237

                    本文档为【金属导热系数的测定1】，请使用软件OFFICE或WPS软件打开。作品中的文字与图均可以修改和编辑，
                    图片更改请在作品中右键图片并更换，文字修改请直接点击文字进行修改，也可以新增和删除文档中的内容。 
 该文档来自用户分享，如有侵权行为请发邮件ishare@vip.sina.com联系网站客服，我们会及时删除。

                    [版权声明] 本站所有资料为用户分享产生，若发现您的权利被侵害，请联系客服邮件isharekefu@iask.cn，我们尽快处理。

                    本作品所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权，请谨慎使用。

                    网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽..)目的在于配合国家政策宣传，仅限个人学习分享使用，禁止用于任何广告和商用目的。
                

下载需要：免费已有0 人下载

立即下载

金属导热系数的测定1

你可能还喜欢