实验指导书(准稳态法测定材料的导热系数)

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稳态法测量导热系数

稳态法测量导热系数方案
分析：
由傅里叶定律可知，要想得出材料的导热系数，首先得知道通过材料上的热流密度q 及其材料的温度变化率/t x 。

热流密度是指单位时间内通过单位面积的热量，热量可由电功率计算，即可通过电压电流表间接测出，面积可由尺具测出。

温度变化率可由测温仪器和计时表测出。

热源可由温度可控的电热管提供。

测量方案：
1. 主要实验器材
电热管、保温箱、电流表、电压表、测温器、计时表
2. 实验步骤：
1.前期准备
检查实验设备能否正常工作，对于固体工件可对其表面进行打磨处理，减少工件表层氧化膜对工件正常导热造成影响，对于液体材料要保证装乘器皿要足够清洁，同时应将实验处的门窗关上，减小实验误差。

2.测量材料导热面积和温度
使用尺具测量材料的边界温度并计算出其面积A ，使用测温仪器测量出材料的初始
中心温度0T
3.加热材料
将电热管的加热温度设定为T 并在保温箱里对材料进行加热，同时用计时表开始计
时，每格t 便对材料的中心处进行温度测量，记录下相应的温度12,,n T T T ……并对
所测得的温度值进行观察。

4.测量热流量
当材料被加热一段时间后，当材料温度超过某一个测得温度后不在升高或者变化幅
度很小的时候，再测5组温度值，并用电流电压表测出材料两端的电流I,电压V 。

5.结束测量
关掉电源停止加热，清理实验设备。

3. 数据处理
将最后测得的5组温度值取平均数得T ，并求出从初始加热到倒数第6组温度所需
要的时间t,则材料的导热系数为：
/(/)IU A T t λ=-
4. 结论
将所测得的温度与标准值进行对比并分析误差。

准稳态法测量比热和导热系数

准稳态法测量比热和导热系数
比热和导热系数是材料物理性质中的两个重要参数。

比热是指单位质量物质在温度变
化下吸收或释放的热量，而导热系数是指在温度梯度下单位面积材料所传导的热量。

准稳
态法是一种常用的测量比热和导热系数的方法。

准稳态法的原理是将材料置于热源和冷源之间，使其温度从热源端到冷源端逐渐降低。

在稳态时，材料的温度分布和热流分布达到了平衡状态，此时材料的导热系数和比热可通
过测量温度和热流来计算得到。

具体实验步骤如下：
1.在实验装置的热源端和冷源端分别接上热源和冷却器，并在中间加装被测材料。

2.启动热源和冷却器，使其保持恒定的温度。

3.通过热电偶等温度计测量被测材料的温度分布。

通常可以在材料表面粘贴一定数量
的热电偶，并通过微型电脑采集数据。

4.通过热流计测量热源和冷源之间传导的热流。

热流计是一种基于热电效应的电子仪器，可以测量电导率和温度梯度来计算热流。

5.通过实验数据计算被测材料的比热和导热系数。

根据热传导定律，可以将热流和导
热系数表示为以下关系：Q=λ×A×(T1-T2)/L，其中Q为热流，λ为导热系数，A为横截
面积，T1和T2分别为热源和冷源的温度，L为材料长度。

由于准稳态法测量过程中需要维持恒定的温度和热流，因此实验装置的设计和操作都
需要具备一定的技术水平。

此外，不同材料的比热和导热系数可能有很大的差异，因此在
实验计算中需要注意各项参数的精确度和精度。

非稳态准稳态法测材料的导热性能实验

非稳态(准稳态)法测材料的导热性能实验非稳态(准稳态)法是一种测量材料导热性能的实验方法，它通过在材料的一侧施加热量，测量另一侧的热流量来计算材料的导热系数。

这种方法相对于稳态法，具有设备简单、操作方便、测量速度快等优点。

下面是关于非稳态(准稳态)法测材料的导热性能实验的详细描述。

一、实验目的本实验的目的是通过非稳态(准稳态)法测量材料的导热性能，包括导热系数、热扩散系数和比热容等参数。

这些参数对于材料的热设计、能源利用和工程应用具有重要意义。

二、实验原理非稳态(准稳态)法基于热传导的傅里叶定律，其基本公式为：q=-k AΔT/L，其中q为热流量，k为导热系数，A为传热面积，ΔT为两侧温度差，L为材料的厚度。

在实验中，通过测量材料的传热面积和两侧温度差，可以计算出材料的导热系数。

三、实验步骤1.准备材料：选择待测材料，并准备相应的支架、加热器和温度传感器等设备。

2.安装样品：将待测材料放置在支架上，将加热器和温度传感器分别与材料的两侧接触，并固定好。

3.开始测量：打开加热器，使加热器输出的热量均匀地施加到材料的左侧，同时使用温度传感器测量材料的右侧温度。

记录下加热时间和温度变化。

4.数据处理：根据测量的数据，绘制温度随时间变化的曲线。

通过曲线可以计算出材料的导热系数、热扩散系数和比热容等参数。

四、实验结果与分析通过实验测量和数据处理，我们可以得到待测材料的导热系数、热扩散系数和比热容等参数。

这些参数可以用来评估材料的导热性能和热特性。

例如，导热系数高的材料可以更好地传递热量，适用于需要高效散热的场合；比热容大的材料可以吸收更多的热量，适用于需要储存和释放热量的场合。

在分析实验结果时，需要注意以下几点：1.实验结果的准确性受到多种因素的影响，如测量设备的精度、环境温度和湿度等。

因此，需要对实验结果进行误差分析，以确定其可信度。

2.对于不同种类的材料，其导热性能和热特性可能存在差异。

因此，需要对不同种类的材料进行分别测量和分析。

用准稳态法测介质的导热系数和比热的实验报告

用准稳态法测介质的导热系数和比热的实验报告实验目的本实验旨在通过准稳态法来测量介质的导热系数和比热。

实验原理介质热传导定律可以表示为:$\frac{dQ}{dt}=-kA\frac{dT}{dx}$其中$dQ$表示通过横截面$A$传导的热量、$dT/dx$表示温度梯度，$k$表示介质的导热系数。

考虑一根长为$L$、半径为$r$的柱形介质，将其放置在恒定温度$T_1$的热源上，使其与热源建立稳定热流，由于介质与外界的热交换可能会影响温度场的分布，但如果用温度计沿柱形介质的径向测量，可以保证温度场分布近似于径向对称的形态。

当恒定稳态建立后，热传导方程的解析解可以表示为:$T(r)=T_1+\frac{dQ}{2\pi kL}ln{\frac{r}{r_0}}$其中$r_0$表示温度计的距离。

同时根据恒定稳态条件，热流向是恒定的，可以通过测量温度差得到热流，即:$q=-k\frac{A}{\Delta x}(T_2-T_1)$其中$A$表示圆柱体的横截面积，$\Delta x$表示$\Delta T$的距离。

结合以上两式，可以得到介质的导热系数$k$为:$k=\frac{qd}{2\pi T_1 L ln{\frac{r_2}{r_1}}}$其中$d$为材料的直径，$T_1$为热源的温度，$r_1$和$r_2$为温度计的测量位置。

而比热则是通过热平衡条件给出的:$q_1t_1=q_2t_2$其中$q$为热流，$t$为温度，1和2表示两个状态。

在本实验中，温度上升了$\Delta T$，热流在某一时间间隔$t$内对介质的热量为$q=mC_p\Delta T$，其中$m$为穿过某一截面的质量，$C_p$为比热容。

因此可以得到比热:$C_p=\frac{q}{m\Delta T}$实验步骤1.准备材料：圆柱形样品和两台K型热电偶。

2.组装实验装置：将圆柱形样品嵌入加热炉中，将热电偶分别穿过样品并与数据采集仪相连。

稳态平板实验指导说明

第二步：检查平板是否对正，是否有间隙存在
第三步：添加重物
第四步：检查线路接口有无松动，在确定无误后打开总电源。
确保无误后
第五步：插上仪器插头，打开插座电源，打开仪器电源。
第六步
3 调节合适的 5调节加温电 2 打开主加热开关电压开始加温压，使与主加 1 打开电源开关热器电压接近 4开启辅助加热开关 6 热面温度达到一定水平后，启动水泵
实验数据
工况时间 T1（℃） T2（℃） T3（℃）
T4 （℃）
T5 （℃）
T6 （℃）
△T （℃）
V (v)
I (A)
Q (W)
设定电压 1
平均温度
设定电压 2
平均温度
设定电压 3
平均温度
设定电压 4
平均温度
1、为了建立一维稳定的温度场，本实验装置采取了哪些措施？
2、本实验装置为什么限于测定非金属材料的热导率？对被测试件的热导率范围有无限制？为什么？
第七步：一个工况试验后，可以将设备调到另一工况，调节主加热器功率后，再按上述方法进行测试得到另一工况的稳定测试结果。每次增加的电功率不宜过大，一般在5～10V为宜。
调节主加热器功率
最后关闭电源的总开关
4 关闭电源开关 1 切断加热器电源
3 十分钟后，关闭水泵
2 切断加热器电源
一段时间后，观察辅助加热面的温度是否与主加热面的温度一致，根据两加热面的温度情况适当调整辅助加热器的电压（高降低、低增加）, 跟踪调整使主、辅加热温度相一致。在加温过程中，可通过各测温点的测量来控制和了解加热情况。试验经过一段时间后，试件的热面温度和冷面温度开始趋于稳定。待温度基本稳定后，就可以进行主加热电压U、主加热电流I和6个温度点的测量记录（一般一个工况大概20分钟左右，此时 T1≈T2≈T5≈T6,T3≈T4，由于实验台的精度导致近似相等的温度点相差0.5℃左右以认为正常），一个工况稳定后需要连续记录3组数据，从而得到稳定的测试结果。

稳态法测导热系数实验报告

稳态法测导热系数实验报告稳态法测导热系数实验报告一、引言导热系数是描述材料导热性能的重要物理量，对于研究材料的热传导特性具有重要意义。

稳态法是一种常用的测量导热系数的方法，通过测量材料在稳定状态下的温度分布和热流量，可以准确计算出导热系数。

二、实验原理稳态法测导热系数的原理基于热传导定律，即热流量与温度梯度成正比。

在实验中，我们使用一个导热材料样品，将其两侧分别加热和冷却，使其达到稳态状态。

通过测量加热侧和冷却侧的温度差以及施加的热流量，可以计算出导热系数。

三、实验装置实验所使用的装置主要包括导热材料样品、热源、冷源、温度传感器和热流量计。

热源和冷源可以是电加热器和冷却水，温度传感器可以是热电偶或者红外测温仪，热流量计可以是热电偶流量计或热平衡法流量计。

四、实验步骤1. 将导热材料样品放置在实验装置中，确保其两侧与热源和冷源接触良好。

2. 施加适当的热流量，保持稳定状态。

3. 使用温度传感器测量加热侧和冷却侧的温度，并记录下来。

4. 根据测得的温度差和施加的热流量，计算出导热系数。

五、实验注意事项1. 确保实验装置的稳定性，避免外界因素对实验结果的影响。

2. 保证导热材料样品的两侧与热源和冷源接触良好，以确保热流量的均匀传导。

3. 使用准确的温度传感器进行测量，并注意测量时的环境温度和湿度。

4. 在进行计算时，要考虑到实验装置的热损失和其他误差。

六、实验结果与讨论根据实验数据计算得到的导热系数可以用于研究材料的热传导性能。

通过对不同材料进行实验测量，可以比较不同材料的导热性能差异，为材料的选择和应用提供参考。

七、实验的局限性与改进方法稳态法测导热系数的实验方法虽然简单易行，但也存在一定的局限性。

例如，在实验过程中可能会受到环境温度和湿度的影响，需要进行相应的修正。

此外，实验装置的热损失和传感器的精度也会对实验结果产生一定的影响。

为了提高实验的准确性和可靠性，可以采取一些改进方法。

例如，在实验过程中可以控制环境温度和湿度，减小外界因素对实验结果的干扰。

准稳态法比热与导热系数测定

准稳态法比热与导热系数测定热传导是一种重要的物理现象，它在工程、物理、化学等领域都有着广泛的应用。

为了研究热传导现象，我们需要测定材料的比热和导热系数。

本文将介绍一种测定材料比热和导热系数的方法——准稳态法。

一、准稳态法的原理准稳态法是测定材料比热和导热系数的一种常用方法。

它的原理是基于热传导的基本方程式：frac{partial T}{partial t} = alphaabla^2 T其中，T是温度，t是时间，alpha是热扩散系数，abla^2是拉普拉斯算子。

在准稳态条件下，即当时间足够长时，温度分布不再随时间变化，即frac{partial T}{partial t} = 0因此，我们可以得到下面的方程：abla^2 T = 0根据边界条件，我们可以求出温度分布，从而计算出材料的比热和导热系数。

二、准稳态法的实验步骤1. 实验装置准稳态法的实验装置主要包括一个热源、一个热传导材料和一个温度传感器。

2. 实验步骤（1）将热源放置在热传导材料的一端，并加热。

（2）等待一段时间，使得温度分布达到准稳态。

（3）在热传导材料的另一端放置一个温度传感器，记录温度随时间的变化。

（4）根据温度分布和时间变化，计算出材料的比热和导热系数。

三、准稳态法的优缺点1. 优点准稳态法测定材料比热和导热系数的方法简单，实验装置也比较容易搭建。

2. 缺点准稳态法需要等待一段时间，使得温度分布达到准稳态，这会导致实验时间较长。

此外，准稳态法对实验环境的影响比较大，需要对实验环境进行控制。

四、结论准稳态法是一种测定材料比热和导热系数的有效方法，它基于热传导的基本方程式，通过测量温度随时间的变化来计算材料的比热和导热系数。

虽然准稳态法需要等待一段时间，但它的实验装置简单，对实验环境的要求也比较低，因此在实际应用中具有一定的优势。

实验指导书(准稳态法测定材料的导热系数)

准稳态法测定材料的导热系数一、实验目的1、通过实验，掌握准稳态法测量材料的导热系数和比热容的方法；2、掌握使用热电偶测量温度的方法；3、加深对准稳态导热过程基本理论的理解。

二、实验原理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2δ(图中为2b)，初始温度为t 0，平板两面受恒定的热流密度q c 均匀加热（见图1）。

求任何瞬间沿平板厚度方向的温度分布t(x ，τ)。

导热微分方程式、初始条件和第二类边界条件如下：22),(),(xx t a x t ∂∂=∂∂τττ0=τ时, 0t t =x=0处， 0=∂∂xtδ=x 处，c q xt-=∂∂-λ方程的解为：)]exp()cos(2)1(63[),(02211220F xx a q t x t n n n n c μδμμδδδδτλτ--+--=-+∞=∑ （1）式中： τ—时间(s)； λ—平板的导热系数(w/m ∙℃)；a —平板的热扩散率(m 2/s)； n μ—πn n=1，2，3，……；F 0—2δτa 傅立叶准则； t 0—初始温度(℃)； c q —沿x 方向从端面向平板加热的恒定热流密度(w/m 2)；随着时间τ的延长，F 0数变大，式（1）中级数和项愈小。

当F 0>0.5时，级数和项变得很小，可以忽略，式（1）变成：)612(),(2220-+=-δδτλδτx a q t x t c （2）由此可见，当F 0>0.5后，平板各处温度和时间成线性关系，温度随时间变化的速率是常数，并且到处相同。

这种状态称为准稳态。

在准稳态时，平板中心面x=0处的温度为：)61(),0(20-=-δτλδτa q t t c 平板加热面x=δ处为：)31(),(20+=-δτλδτδa q t t c （3）此两面的温差为：λδττδc q t t t ∙=-=∆21),0(),( 如已知q c 和δ，再测出Δt ，就可以由式（3）求出导热系数：tq c ∆=2δλ （4）根据势平衡原理，在准态时，有下列关系：τρδd dt CF F q c = 式中：F 为试件的横截面(m 2)；C 为试件的比热(J/kg ∙℃)； ρ为试件的密度(kg/m 3)；τd dt为准稳态时的温升速率(℃/s)；由上式可得比热： τρδd dt q c c=三、实验装置按上述理论及物理模型设计的实验装置如图2所示，说明如下：1）试件试件尺寸为100mm×100mm×δ，共四块，尺寸完全相同，δ=10mm。

准稳态法测量比热和导热系数资料

准稳态法测量⽐热和导热系数资料准稳态法测量⽐热和导热系数准稳态法测量⽐热和导热系数【实验⽬的】1.了解利⽤准稳态⽅法测量物质的⽐热和导热系数的原理；2.学习热电偶测量温度的原理和使⽤⽅法。

【实验背景】本实验内容属于热物理学的内容，热传递的三种基本⽅式包括热传导，热对流和热辐射，⽽衡量物质热传导特性的重要参数是物质的⽐热和导热系数。

以往对于⽐热和导热系数的测量⼤都使⽤稳态法，但是该⽅法要求温度和热流量均要稳定，因⽽要求实验条件较为严格，从⽽导致了该⽅法测量的重复性，稳定性及⼀致性差，误差⼤。

该实验采⽤⼀种新的测量⽅法，即准稳态⽅法，实验过程中只要求被加热物质的温差恒定和温升速率恒定，⽽不必通过长时间的加热达到稳态，就可以通过简单的计算得到该物质的⽐热和导热系数。

⽐热定义为单位质量的某种物质，在温度升⾼或降低1度时所吸收或放出的热量，叫做这种物质的⽐热，单位为J/(kg·K)，它表征了物质吸热或者放热的本领。

导热系数定义为单位温度梯度下，单位时间内由单位⾯积传递的热量，单位为W/(m·K)，即⽡/(⽶·开)，它表征了物体导热能⼒的⼤⼩。

了解物质的热⼒学特性有很多应⽤，如了解⼟壤或岩⽯的热⼒学特性有助于⼈们了解该地区的⼤⽓环境特征。

了解混凝⼟制品的⽐热和导热系数有助于⼈们了解材料的保温特性，开发更好保温或隔热材料。

了解玻璃建筑材料的⽐热和导热系数，有助于⼈们研究和开发更加保温以及安全的玻璃制品。

交通⽅⾯，由于道路结构处于不断变化的温度环境中，了解沥青或沥青混合料的热⼒学特性参数，能够使⼈们精确的模拟道路结构温度场，了解不同状况下道路材料对于各种交通⼯具的影响。

了解橡胶的热⼒学特性参数，有助于⼈们开发出更加安全的交通道路和轮胎材料。

【实验仪器】1. ZKY-BRDR 型准稳态法⽐热、导热系数测定仪；2. 实验样品包括橡胶和有机玻璃各⼀套，(每套四块），加热板两块，热电偶两只，导线若⼲，保温杯⼀个。

准稳态法比热导热系数测定

准稳态法比热导热系数测定准稳态法比热导热系数测定（Steady State Method for Thermal Conductivity Determination，简称SSMT）是一种用于测量物质的比热导热系数的方法。

这种方法基本上是建立在热力学原理和热传导基础之上的，它可以测量物体表面的温度以及深入到物体内部的温度变化，从而可以测量出物体内部的比热导热系数。

准稳态法比热导热系数测定，也称为“热传射”法，是一种采用稳态传热作用原理的测量技术。

它通过检测物体内部的温度分布和外表层的温度变化，来计算出物体的比热导热系数，从而检测物体的热性能。

其基本原理如下：将物体表面施加一较高的温度，然后检测物体内部的温度分布，利用基本的热传导理论，根据物体表面的温度变化和物体内部温度分布，可以得到物体的比热导热系数。

准稳态法比热导热系数测定的基本步骤包括：1. 首先要设计一个可以把物体表面受到一定温度的装置。

2. 测量物体表面的温度，以及物体内部不同位置处的温度。

3. 用所测得的物体表面温度和物体内部温度，结合热传导理论，求出物体的比热导热系数。

因为热传射法的原理涉及到物体的温度分布，所以准稳态法比热导热系数测定需要更加复杂的测量装置。

例如，在针对薄膜或弹性体的测量中，必须使用温度压力测量测定装置，以检测膜或弹性体表层的温度；在针对隔热材料、绝热材料或者实体固体的测量中，必须使用热电偶测试仪，以检测物体内部的温度变化情况。

此外，准稳态法比热导热系数测定还需要有一套完善的计算方法，以实时计算出物体的比热导热系数。

常用的计算方法有：热传导方程的解析解法、有限差分法、有限元法等。

准稳态法比热导热系数测定的优点在于可以直接测量物体表面和内部的温度，并从而求出物体的比热导热系数，而且这种方法对于测量物体表面的温度变化以及物体内部的温度分布都十分精确。

缺点在于需要一套完善的测量装置以及一段较长的测量时间，而且计算过程也比较复杂。

热工基础实验指导书(导热系数测定)

实验二物质导热系数测定实验一、实验目的1．学习在稳定热流条件下测定物质导热系数的原理、方法； 2．确定所测物质导热系数随温度变化的关系；3．学习、掌握相关热工测量仪表的结构与使用方法。

二、实验原理测定物质导热系数的方法有很多，如稳态平板法、球体法、常功率平面热源法等，本实验采用的是稳态多层圆筒壁同心法，如图1－1所示。

图1－1 稳态多层圆筒壁同心原理示意图被测试样装满于试样筒内，则被测试样成一圆筒型。

设试样筒的内外两侧表面温度分别为t h 和t l 。

为防止试样在筒内产生热对流，采用二个很薄的金属套管将其分隔开来，保证热量在试样筒内以导热方式径向传递。

套管壁的热阻很小，可以忽略。

当试样内维持一维稳态温度场时，则有)()()/ln(212l h l h l t t Bt t r r l Q -=-=λπλ （1－1）其中：λ为试样的导热系数，单位W/m ·℃；lr r B π2)/ln(12=为仪器几何常数，本实验所用仪器为DTI －811型导热系数测定仪，其结构简图见图1－2。

图1－2 DTI －811型导热系数测定仪结构简图考虑到测定仪端部的热损失为Q n ，装在试样筒内且与之同心的加热器所提供的热流Q ＝IV ，只有Q l 是由径向经待测试样传出，故Q=Q l +Q n =IV （1－2）仪器端部特性用热阻R （℃/W ）表示，有：)(1l h n t t RQ -=（1－3）把式（1－1）、（1－3）代入式（1－2），并令B/R=C ，得C tBIV-∆=λ W/（m ·℃）（1－4）式中：△t ＝（t h －t l ），单位℃；I 、V ——电加热丝的电流（A ），电压（V ）； C ——热损失修正常数，C=B/R 。

因此，只要维持试样筒内、外侧的温度稳定，测出导热量Q l 以及试样筒内外两侧表面的温度t h 、t l ，即可由式（1－4）求得在温度t m ＝（t h +t l ）/2下试样的导热系数。

准稳态法比热与导热系数测定

准稳态法比热与导热系数测定导热系数和比热是材料物理学中非常重要的参数，它们决定了材料的热传导性能和热容量，对于材料的热工性能和应用具有重要的影响。

因此，准确地测定材料的比热和导热系数是非常重要的。

准稳态法比热测定准稳态法比热测定是一种常用的实验方法，它利用热平衡原理通过测量样品加热后的温度变化来确定样品的比热。

该方法的基本原理是，将加热器加热后的样品放置在绝热容器中，待样品温度达到平衡后，记录下样品的初始温度和加热器的功率，然后关闭加热器，记录下样品的温度随时间的变化曲线，根据热平衡原理，可以得到样品的比热。

具体实验步骤如下：1. 将样品放置在加热器中，记录下初始温度和加热器的功率。

2. 关闭加热器，记录下样品的温度随时间的变化曲线。

3. 根据热平衡原理，计算出样品的比热。

准稳态法导热系数测定准稳态法导热系数测定也是一种常用的实验方法，它利用热平衡原理通过测量样品两端的温度差和导热板的热流量来确定样品的导热系数。

该方法的基本原理是，将样品夹在两个导热板之间，一个导热板加热，另一个导热板冷却，通过测量样品两端的温度差和导热板的热流量，可以得到样品的导热系数。

具体实验步骤如下：1. 将样品夹在两个导热板之间，一个导热板加热，另一个导热板冷却。

2. 记录下样品两端的温度差和导热板的热流量。

3. 根据热平衡原理，计算出样品的导热系数。

实验注意事项1. 实验过程中要保证样品处于稳态状态，不要受到外部干扰。

2. 实验中要注意测量精度，避免误差的产生。

3. 实验结束后要对仪器进行清洗和保养，以保证下次实验的准确性。

总结准稳态法比热与导热系数测定是一种常用的实验方法，通过该方法可以准确地测定材料的比热和导热系数。

这些参数对于材料的热工性能和应用具有重要的影响，因此准确地测定它们是非常重要的。

在实验中要注意稳态状态和测量精度，以保证实验的准确性。

实验稳态法测定材料导热系数实验

实验稳态法测定材料导热系数实验一．实验目的1．了解热传导现象的物理过程；2．掌握用稳态平板法测量材料的导热系数； 3．学习用作图法求冷却速率；4．掌握用热电转换方式进行温度测量的方法；二．实验原理导热系数(热导率)是反映材料热性能的物理量，本实验采用的是稳态平板法测量材料的导热系数。

热传导定律指出：如果热量是沿着Z 方向传导，那么在Z 轴上任一位置Z0 处取一个垂直截面积dS （如图1所示）。

以dT/dz 表示在Z 处的温度梯度，以dQ/dτ 表示在该处的传热速率（单位时间内通过截面积dS 的热量），那么传导定律可表示成：(S1-1)图1 导热示意图式中的负号表示热量从高温区向低温区传导，式中比例系数λ即为导热系数，可见热导率的物理意义：在温度梯度为一个单位的情况下，单位时间内垂直通过单位面积截面的热量。

利用（S1-1）式测量材料的导热系数λ，需解决的关键问题有两个：一个是在材料内造成一个温度梯度dT/dz ，并确定其数值；另一个是测量材料内由高温区向低温区的传热速率dQ/dτ。

1.温度梯度为了在样品内造成一个温度的梯度分布，可以把样品加工成平板状，并把它夹在两块良导体铜板之间（图2）使两块铜板分别保持在恒定温度T1和T2，就可能在垂直于样品表面的方向上形成温度的梯度分布。

样品厚度可做成h ≤D （样品直径）。

这样，由于样品侧面积比平板面积小得多，由侧面散去的热量可以忽略不计，可以认为热量是沿垂直于样品平面的方向上传导，即只在此方向上有温度梯度。

由于铜是热的良导体，在达到平衡时，可以认为同一铜板各处的温度相同，样品内同一平行平面上各处的温度也相同。

这样只要测出样品的厚度h 和两块铜板的温度dt dsdT dQ Z⋅-=0)(λ板板图2铜板导热示意图T1、T2 ，就可以确定样品内的温度梯度度 (T1-T2)/h 。

当然这需要铜板与样品表面的紧密接触，无缝隙，否则中间的空气层将产生热阻，使得温度梯度测量不准确。

稳态法导热系数的测量实验报告

稳态法导热系数的测量实验报告一、实验目的1、了解稳态法测量导热系数的原理和方法。

2、掌握测量导热系数的实验技能。

3、学会使用相关实验仪器，并分析实验误差。

二、实验原理稳态法是利用热源在待测样品内形成稳定的温度场，通过测量传热速率和温度梯度来计算导热系数。

当热量在样品中稳定传递时，根据傅里叶定律，热流密度＄q$ 与温度梯度＄＼frac{dT}｛dx}＄成正比，比例系数即为导热系数＄＼lambda$，即：＄q ＝＼lambda\frac{dT}｛dx}＄在实验中，我们通过测量加热功率＄P$、样品的横截面积＄A$、冷热面之间的温度差＄＼Delta T$ 以及样品的厚度＄d$ 来计算导热系数＄＼lambda$。

其计算公式为：＄＼lambda ＝＼frac{Pd}｛A\Delta T}＄三、实验仪器1、稳态法导热系数测定仪包括加热装置、冷却装置、测温热电偶等。

2、数字电压表用于测量热电偶的热电势。

四、实验步骤1、准备样品选取尺寸合适、表面平整的待测样品，将其安装在导热系数测定仪的样品架上。

2、连接线路将热电偶与数字电压表正确连接，确保测量信号的准确传输。

3、开启仪器打开加热装置和冷却装置，设置合适的加热功率和冷却温度。

4、测量温度待温度稳定后，读取冷热面热电偶的温度值，记录温度差＄＼Delta T$。

5、测量功率同时读取数字电压表上显示的加热功率＄P$。

6、记录数据记录样品的横截面积＄A$ 和厚度＄d$ 等参数。

7、重复测量改变加热功率，重复上述步骤进行多次测量，以提高实验结果的准确性。

五、实验数据处理1、将测量得到的加热功率＄P$、温度差＄＼Delta T$、样品的横截面积＄A$、厚度＄d$ 等数据代入公式＄＼lambda ＝＼frac{Pd}｛A\Delta T}＄，计算出导热系数＄＼lambda$。

2、对多次测量的数据进行平均值计算，以减小随机误差。

3、分析实验数据的误差来源，如热电偶的测量误差、加热功率的不稳定、样品尺寸的测量误差等。

稳态球体法测定材料导热系数

稳态球体法（Steady-State Sphere Method）是一种用于测定材料导热系数的实验方法之一。

该方法基于热传导定律，通过测量材料球体在稳态条件下的温度分布和热流量，计算材料的导热系数。

下面是使用稳态球体法进行材料导热系数测定的基本步骤：
实验装置：准备一个具有热绝缘性能的球形样品，通常是实验材料的球形样品。

球体表面均匀散布一层绝缘材料，以减小热辐射损失。

在球体内部，通过加热装置提供一定的热流量。

稳态条件：待球体达到稳态，即内外温度分布趋于恒定，不再发生显著变化。

这通常需要一定的时间。

温度测量：在球体表面选择多个位置，使用温度传感器测量球体表面的温度。

这些位置应尽可能均匀分布，并且距离球心相等。

热流量测量：通过加热装置提供的热流量需要测量。

可以使用热电偶或热电阻等传感器测量加热装置输入的功率或电流，并计算热流量。

计算导热系数：利用稳态热传导定律和测得的温度分布和热流量，计算材料的导热系数。

根据球体的几何参数和热传导定律的方程式，可以通过求解相应的热传导方程来计算导热系数。

指导书稳态法测固体导热系数.doc

稳态法测固体导热系数【实验目的】1、了解热传导的物理过程和热电偶的工作原理；2、掌握稳态法的测最条件和稳态法测导热系数的原理;3、用稳态法测定出不良导热体的导热系数。

【实验仪器】导热系数测定仪，如图1所示。

防尘罩图1导热系数测定仪【实验原理】根据傅立叶导热方程式，在物体内部，取两个垂直与热传导方向、彼此I'可相距为力、温度分别为7；、T2 的平行平面（设T'f若平面血积均为S,在&时间内通过面积S的热最满足下述表达式：越*・s•旦型（1）A/ h式•!' —为热流量，2即为该物质的热导率（乂称作导热系数），2在数值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Z。

实验仪器如图1所示，在支架上先放上圆铜盘在卩的上而放上待测样品B （圆盘形的不良导体），再把带发热器的圆铜盘/放在B上，发热器通电后，热量从A盘传到B盘，再传到P盘，山于/、P盘都⑺一厂2)ha•兀(2) 察其温度T随时间，变化情况，然后由此求出铜盘在邓冷却速率鈴“\T\tAr ArTT• R]y+2TI• R p• h pF Q TT・R；+27r・Rp・hp)(3) T=T.1(2 心+2 你)•(?；_ 笃)二•爲(4)是良导体，其温度即可以代表3盘上、下表面的温度斤、T? , 7\、7；分别由插入力、户盘边缘小孔热电偶E 来测量。

热电偶的冷端已设计了冰点温度补偿，不必再用杜瓦瓶及冰水混介物。

由式(9-1)可知，单位时间内通过待测样品B任一圆截血的热流量为：式屮心为样品的半径，心为样品的厚度，当热传导达到稳定状态吋，G 和3的值不变，于是通过B盘I：表面的热流量与由铜盘尸向周围环境散热的速率相等，因此，町通过铜盘尸在稳定温度笃时的散热速率來求出热流量詈。

实验中，在读得稳定时的幷和3后，即可将/盘移去，而使盘/的底面与铜盘P直接接触。

当盘卩的温度上升到髙于稳定吋的笃值若T摄氏度后，再将圆盘/移开，让铜盘戶自然冷却。

稳态平板法测定建筑材料的导热系数

实验一、稳态平板法测定建筑材料的导热系数一、实验目的1、巩固和加深稳定导热过程的基本理论。

学习DRP —1型导热系数测定仪的使用方法；2、测定试材的导热系数；3、确定试材导热系数与温度的关系。

二、实验原理导热系数是表征材料导热能力的物理量。

导热系数与材料的种类、性质、结构、密度等因素有关。

同种材料的导热系数又取决于材料的温度，各种材料的导热系数通过实验方法测定。

平板法就是应用一维稳态导热过程的基本原理，测定建筑材料导热系数的一种方法。

在温度变化较小的范围内，可以认为材料的导热系数随温度作直线变化，即： )1(0bt +=λλ （1）式中： 0λ：0℃时材料的导热系数。

b ：材料导热系数随温度变化的系数。

见图一，平板内为一维稳态导热过程由傅立叶定律： dxdt bt q )1(0+-=λ （2）式中： q ：热流密度，w/m 2；dxdt ：试件内的温度梯度，℃/m 。

（2）式分离变量后积分可得： ct b t qx o ++-=)2(2λ （3）代人边界条件：x=0 t=t 1 （4） x=σ t=t 2 （5）消去常数C 可得： ))(21(21210σλt t t t bq -++= σλσλ21210))(1(t t t t bt mm -=-+= （6）或 σλ/)(21t t F Fq Q m -== （7）即 )(21t t F Q m -=σλ （8）其中 F ：平壁表面积，m 2 σ：平壁的厚度，mλm ：平均温度tm=122t t +时材料的导热系数，w/m ℃如果，在实验中，创造一定的条件，使平板试件内维持一维稳态温度场，并测出σ、F 、Q 、t 1和t 2等值，则由（8）可求得tm 下的导热系数。

试件材料的λ=f （t ）是直线关系时，λm 就是λt 1和λt 2 的平均值，即tm 下的真实导热系数λ，进而即可确定λ～t 的关系曲线。

三、实验装置及测量仪表图二实验装置示意图材料为两块圆形平板，直径为200mm ，厚度为20mm （S ＜＜d 可视试件为薄壁厚度）。

稳态法测导热系数实验报告

稳态法测导热系数实验报告实验部分一、实验目的本实验旨在通过稳态法测量不同导热材料的热导系数，并掌握稳态法实验的基本步骤。

二、实验原理导热是热量由高温区流向低温区的物理现象，导热材料的导热性能与温度、物质的热物性等因素密切相关。

稳态法是通过固定一组温度差下的热流量，测量材料的导热系数的一种方法。

实验中，使用恒温水按一定时间间隔浸泡样品，保持样品表面温度不变，测量样品底部放热的热流。

三、实验器材和材料实验器材：导热系数仪、水槽、恒温水槽、电热水壶、电热炉、磨床、切割机、量热仪等。

实验用材料：不同材质导热材料试样、硅胶、石蜡等。

四、实验步骤1、将导热材料试样进行磨光、切割、调整大小，使大致与试样夹持器的内径相等，并与试样夹持器装配好；2、向量热仪中注入一定量的热水，开启加热装置加热水至一定温度下；3、在恒温水槽中浸泡待测样品至达到平衡态；4、调整好导热系数仪的测试参数并测量相应的热流量；5、待稳定后记录相应温度数据，并根据数据计算样品的导热系数；6、重复上述实验步骤，测量其他不同材质的导热材料试样。

实验结果实验中我们测试了不同材质的导热材料试样，并得出了如下的测试结果：样品导热系数 W/m·K铝材 217黄铜 168不锈钢 16.3实验分析通过实验测试，我们可以得到不同材质导热材料的导热系数，铝材、黄铜的导热性能比不锈钢强。

在测量中，需注意调整好测量参数并等待恒定状态下才能测量，避免测试数据的误差。

实验中导热系数仪的规格、仪器的精度等因素也会对测试结果产生一定的影响。

在接下来的实验中需注意这些细节，避免测量数据误差的产生。

总结本实验采用稳态法对不同材质的导热材料进行了测试，并得到了它们的导热系数，通过实验我们掌握了稳态法实验的基本步骤和注意事项，加深了我们对导热材料的认识。

稳态法材料导热系数的测定

稳态法材料导热系数的测定
一、实验目的
用圆管法则测定绝热材料的导热系数。

二、实验原理
稳定条件下园筒壁一维导热的推导:在一园筒壁中取一直径为２r厚为dr的微元件，由付立叶定律
可得园筒壁导热公式
则
在实验中要测定园筒壁材料的导热系数，只要使其内建立稳定的一维（圆柱坐柱系）温度场，测定圆管壁的内外直径，内外壁面温度，有效长度和有效长度上的热流量即可。

由于温度的大小是由电能来控制,故Q=ＩV。

三、实验设备
１、电阻丝２、热电偶３、外圆管４、待测材料5、内圆
管
实验设备包括：实验本体、热电偶测温系统和测量仪表,上面是实验装置示意图。

四、实验步骤
1、熟悉仪表和设备，记下它们的别级、测量范围等,校正各仪表零点;
2、了解试材内外直径；
3、按图接好线路，经老师检查无误后，按通电源加热,逐渐加热,使电压调至20０V；
4、待整个导热表装置达到热稳定时,记录需测数据。

镍铬—银硅（镍铅)热电偶分度表
（参考端温度为０℃)
五、实验报告
1、实验数据记录；
2、实验结果整理；
3、讨论实验结果,分析误差原因。

六、注意:
1、谨防触电,保证安全．
2、实验进行中,尽可能防止干扰圆管周围空气的自由运动。

稳态平板法测定材料导热系数实验指导书

稳态平板法测定材料导热系数实验指导书一. 实验目的1.巩固和深化稳定导热过程的基本理论，学习用平板法测定材料导热系数的实验方法和技能。

2.测定试验材料的导热系数。

3.确定试验材料导热系数与温度的关系。

二.实验原理导热系数是表征材料导热能力的物理量。

对于不同的材料，导热系数是不同的；对同一材料，导热系数还会随着温度、压力、湿度、物质的结构和重度等因素而变异。

各种材料的导热系数都用试验方法来测定，如果要分别考虑因素的影响，就需要针对各种因素加以试验，往往不能只在一种试验设备上进行。

稳态平板法是一种应用一维稳态导热过程的基本原理来测定材料导热系数的方法，可以用来进行导热系数的测定试验，测定材料的导热系数及其和温度的关系。

试验设备是根据在一维稳态情况下通过平板的导热量Q 和平板两面的温差t ∆ 成正比，和平板的厚度δ成反比，以及和导热系数λ成正比的关系来设计的。

我们知道，通过薄壁平板（壁厚小于十分之一壁长和壁宽）的稳定导热量为 Ft Q ⋅∆⋅=δλ [w]测定时，如果将平板两面的温差L R tt t -=∆、平板厚度δ、垂直热流方向的导热面积F 和通过平板的热流量Q 测定以后，就可以根据下式得出导热系数：F t Q ⋅∆⋅=δλ )/(C m W ︒⋅需要指出，上式所得的导热系数是在当时的平均温度下材料的导热系数值，此平均温度为：)(21L R t t t +=][C ︒在不同的温度和温差条件下测出相应的λ值，然后将λ值标在t -λ 坐标图内，就可以得出)(t f =λ 的关系曲线。

四.实验方法和步骤1.将两个平板试件仔细地安装在加热器的上下面，试件表面应与铜板严密接触，不应有空隙存在。

在试件、加热器和水套等安装入位后，应在上面加压一定的重物，或用自动控制压紧装置压紧，以使它们都能紧密接触。

2.联接和仔细检查各接线电路。

将主加热器的两根导线接到仪表箱的主加热器电源接线端子上：而两个辅助加热器是经两两并联后再串联组成的串联电路（实验台上已联接好），同样将辅助加热器的两根导线接到仪表箱的辅助加热器电源接线端子上。