导热系数测定法比较
导热系数检测内容及方法
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导热系数检测内容及方法(1)防护热板法检测导热系数本方法适用于处于干燥状态下单一材料或者复合板材等中低温导热系数的测定。
依据标准:《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定防护热板法》GB/T10294-88原理:在稳态条件下,防护热板装置的中心计量区域内,在具有平行表面的均匀板状试件中,建立类似于以两个平行匀温平板为界的无限大平板中存在的一维恒定热流。
为保证中心计量单元建立一维热流的准确测量热流密度,加热单元应分为在中心的计量单元和由隔缝分开的环绕计量单元的防护单元。
并且需有足够的边缘绝热或(和)外防护套,特别是在远高于或低于室温下运行的装置,必须设置外防护套。
通过测定稳定状态下流过计量单元的一维恒定热流量Q、计量单元的面积A、试件冷、热表面的温度差/T,可计算出试件的热阻R 或热导率CA(C1试验仪器:1.1平板导热仪(1)导热系数测定范围:(0∙020~L000)W∕(m∙K)(2)相对误差:±3%(3)重复性误差:±2%(4)热面温度范围:(0-80)℃(5)冷面温度范围:(5~60)℃1.2、钢直尺1.3、游标卡尺2、试件要求:1)尺寸试件测量范围:30OmmX30OnInIXI(10~38)mm试件的表面用适当方法加工平整,使试件与面板紧密接触,刚性试件表面应制作的与面板一样平整,并且整个表面的不平行度应在试件厚度的±2%。
试件的尺寸应该完全覆盖加热单元的表面,由于热膨胀和板的压力,试件的厚度可能变化,在装置中在实际的测定温度和压力下测量试件厚度。
热敏感材料不应暴露在会改变试件性质的温度下,当试件在实验室空气中吸收水分显著(如硅酸盐制品),在干燥结束后尽快将试件放入装置中以避免吸收水分。
3、试件加工试验前,将试件加工成30OnlnI(长)×300mm(宽)的正方形,并且保证冷热两个传热面的平行度,特别是硬质材料的试件,如果冷热两个测试面不平行,这种情况下必须将试件磨平后才能做实验。
【2017年整理】导热系数的测定(1)
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实验二 导热系数的测定热量传输有多种方式,热传导是热量传输的重要方式之一,也是热交换现象三种基本形式(传导、对流、辐射)中的一种。
导热系数是反映材料导热性能的重要参数之一,它不仅是评价材料热学特性的依据,也是材料在设计应用时的一个依据。
熔炼炉、传热管道、散热器、加热器,以及日常生活中水瓶、冰箱等都要考虑它们的导热程度大小,所以对导热系数的研究和测量就显得很有必要。
导热系数大、导热性能好的材料称为良导体,导热系数小、导热性能差的材料称为不良导体。
一般来说,金属的导热系数比非金属的要大,固体的导热系数比液体的要大,气体的导热系数最小。
因为材料的导热系数不仅随温度、压力变化,而且材料的杂质含量、结构变化都会明显影响导热系数的数值,所以在科学实验和工程技术中对材料的导热系数常用实验的方法测定。
测量导热系数的方法大体上可分为稳态法和动态法两类。
本实验介绍一种比较简单的利用稳态法测材料导热系数的实验方法。
稳态法是通过热源在样品内部形成一个稳定的温度分布后,用热电偶测出其温度,进而求出物质导热系数的方法。
【实验目的】1、掌握稳态法测材料导热系数的方法2、掌握一种用热电转换方式进行温度测量的方法 【实验仪器】YBF -2型导热系数测试仪,杜瓦瓶,测试样品(硬铝、橡皮)、游标卡尺、物理天平等。
【实验原理】早在1882年,法国科学家丁·傅里叶就提出了热传导定律,目前各种测量导热系数的方法都建立在傅里叶热传导定律基础上。
当物体内部各处温度不均匀时,就会有热量从温度较高处传向较低处,这种现象称为热传导。
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Z o 处取一个垂直截面积dS ,以d dT表示在Z 处的温度梯度,以dtdQ 表示该处的传热速率(单位时间内通过截面积dS 的热量),那么热传导定律可表示成:(1-1)式中的负号表示热量从高温区向低温区传导(即热传导的方向与温度梯度的方向相反),比例数λ即为导热系数,可见导热系数的物理意义:在温度梯度为一个单位的情况下,单位时间内垂直通过截面单位面积的热量。
混凝土的导热系数
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混凝土的导热系数混凝土作为一种常见的建筑材料,在建筑和结构工程中得到了广泛的应用。
其导热系数是衡量其绝热性能的重要指标之一。
下面将详细介绍混凝土导热系数的相关知识。
一、什么是混凝土的导热系数混凝土的导热系数(thermal conductivity)是指混凝土材料单位面积、单位时间内由一个侧面向另一个侧面传递热量的能力。
导热系数越小,材料的绝热性能越好。
二、混凝土导热系数的测定方法实验法:实验法是测定混凝土导热系数的一种主要方法。
通过在实验室制备一定规格的混凝土试块,利用导热仪器对混凝土的导热系数进行测试。
实验法的优点是准确性高,能够得到较为精确的导热系数数值。
但是实验方法存在成本高、时间长等缺点,适用于科研和工程项目中的重要检测。
经验公式法:经验公式法是通过已有的实验数据,采用数学公式计算出混凝土的导热系数。
该方法具有计算简便、成本低等优点,适用于简单的建筑和结构工程中的导热系数估算。
三、影响混凝土导热系数的因素混凝土导热系数的大小与混凝土中各种成分的物理特性、孔隙度、含水率等因素有关。
其中,对混凝土导热系数影响较大的因素主要有:混凝土密度:密度越大,导热系数越小。
水分含量:含水率越大,导热系数越小。
粗集料种类:粗集料种类不同,导热系数也不同。
如:河砂、山砂、碎石等导热系数都不同。
细集料种类:细集料种类不同,导热系数也不同。
如:石灰石、石英、粉煤灰等导热系数都不同。
孔隙度:孔隙度越大,导热系数越大。
混凝土含气量:含气量越大,导热系数混凝土导热系数的影响因素混凝土导热系数的大小主要受以下几个因素影响:(1)水胶比:水胶比越小,混凝土中的孔隙率越小,固体颗粒之间的接触面积也越大,因此导热系数会相应增大。
(2)混凝土密度:密度越大,混凝土中孔隙率越小,因此导热系数也会相应增大。
(3)混凝土中的骨料种类和大小:骨料的种类和大小对混凝土导热系数影响较大,因为骨料是混凝土中导热性较差的组成部分。
当骨料的种类和大小相同,混凝土的导热系数会较小;当骨料种类和大小不同,混凝土的导热系数则会增大。
导热系数的测定方法
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导热系数的测定方法导热系数(thermal conductivity)是指物质传导热量的能力,是描述物质热传导性能的重要参数。
测定物质的导热系数有多种方法,下面将介绍其中常用的几种方法。
1.热板法测定导热系数热板法是一种常用的测定导热系数的方法。
该方法需要将待测物质包裹在两块热板之间,首先加热其中一块热板,保持另一块热板的温度恒定,然后通过测量两块热板之间传导的热流量和温度差来计算导热系数。
该方法适用于导热系数在0.03-200W/m·K范围内的材料。
2.平板法测定导热系数平板法是另一种常用的测定导热系数的方法。
该方法将待测物质切割成平板状,在平板两侧施加不同温度,通过测量两侧温度差和传导热流量来计算导热系数。
该方法适用于导热系数在0.1-500W/m·K范围内的材料。
3.横向比热差法测定导热系数横向比热差法是一种用于测定导热系数的动态方法。
该方法将待测物质制成棒状,在其表面施加周期性的热源和热沉,通过测量棒状物体两处的温度差和周期性热流量来计算导热系数。
该方法适用于导热系数在0.2-10W/m·K范围内的材料。
4.传导-对流法测定导热系数传导-对流法是一种用于测定导热系数的方法。
该方法将待测物质加工成圆柱形,通过测量圆柱的传热速率和端部的温度差来计算导热系数。
在传热过程中考虑了传导和对流两个因素。
该方法适用于导热系数在0.03-100W/m·K范围内的材料。
5.热流计法测定导热系数热流计法是一种常用的测定导热系数的方法。
该方法使用热流计进行测量,将待测物质放置在热流计中,通过测量热流计两侧温度的变化和流过的热量来计算导热系数。
该方法适用于导热系数在0.1-500W/m·K范围内的材料。
除上述方法外,还有一些其他测定导热系数的方法,例如横向比热法、横向热流测量法、测量材料的导电系数然后通过Wiedemann-Franz定律计算导热系数等。
这些方法各有优缺点,选择合适的方法需要考虑待测物质的性质、测试条件和测量精度等因素。
导热系数的测定讲解
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导热系数的测定导热系数(热导率)是反映材料导热性能的物理量,它不仅是评价材料的重要依据,而且是应用材料时的一个设计参数,在加热器、散热器、传热管道设计、房屋设计等工程实践中都要涉及这个参数。
因为材料的热导率不仅随温度、压力变化,而且材料的杂质含量、结构变化都会明显影响热导率的数值,所以在科学实验和工程技术中对材料的热导率常用实验的方法测定。
测量热导率的方法大体上可分为稳态法和动态法两类。
本测试仪采用稳态法测量不同材料的导热系数,其设计思路清晰、简捷、实验方法具有典型性和实用性。
测量物质的导热系数是热学实验中的一个重要内容。
【实验目的】1、了解热传导现象的物理过程2、学习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、掌握一种用热电转换方式进行温度测量的方法【实验仪器】1、YBF-3导热系数测试仪一台2、冰点补偿装置一台3、测试样品(硬铝、硅橡胶、胶木板)一组4、塞尺一把【仪器简介】仪器的面板图上面板图下面板图加热温度的设定:①.按一下温控器面板上设定键(S ),此时设定值(SV )显示屏一位数码管开始闪烁。
②. 根据实验所需温度的大小,再按设定键(S )左右移动到所需设定的位置,然后通过加数键(▲)、减数键(▼)来设定好所需的加热温度。
③.设定好加热温度后,等待8秒钟后返回至正常显示状态。
仪器的连接连线图从铜板上引出的热电偶其冷端接至冰点补偿器的信号输入端,经冰点补偿后由冰点补偿器的信号输出端接到导热系数测定仪的信号输入端。
【实验原理】为了测定材料的导热系数,首先从热导率的定义和它的物理意义入手。
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Z 0 处取一个垂直截面积d S (如图1)以 表示在Z 处的温度梯度,以 表示在该处的传热速率(单位时间内通过截面积d S 的热量),那么传导定律可表示成:(S1-1)式中的负号表示热量从高温区向低温区传导(即热传导的方向与温度梯度的方向相反)。
导热系数测量方法与应用分析
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鲜影响最大,影响顺序为C>A>B。最优水平为A282C.。
3结论
笔者研究了壳聚糖涂膜处理对毛酸浆果生理及贮藏效 果的影响,并通过正交实验确定了最佳保鲜条件。结果表 明,壳聚糖涂膜处理对毛酸浆果各项保鲜指标均有明显作 用,最佳保鲜条件为:涂膜保鲜剂浓度为1.5%,保鲜助剂(防 腐剂)为1%,贮藏温度为4℃。
入。:—业堕里!一
(4)
4叮rd0。(1.)
式中:入m-待测物导热系数,W/m;q一单位长度电阻丝
的发热功率,W;0。一测得的电阻丝温升的总体平均值;下一 测定时间,s。
测量热线温升的方法一般有3种。其中,交叉线法是用 焊接在热线上的热电偶直接测量热线的温升;平行线法是 测量与热线隔着一定距离的一定位置上的温升;热阻法是 利用热线(多为铂丝)电阻与温度之间的关系得出热线本身 的温升。热线法适用于测量不同形状的各向同性的固体材 料和液体。 2.2热带法
热带法的测量原理类似于热线法。取两块尺寸相同的 方形待测样品,在两者间夹入一条很薄的金属片(即热带), 在热带上施加恒定的加热功率,作为恒定热源,热带的温度 变化可以通过测量热带电阻的变化获得,也可以直接用热 电偶测得。热带法测量物质导热系数的数学模型与热线法 相类似,故在获得温度响应曲线后由(4)式可以得出待测物 的导热系数。
热材料和保护层(也可以用辅助加热器替代),从而保证了
样品测试区域的一维热流,提高了测量精度和测试范围。但
是该法需要对测定单元进行标定。利用该法对中密度纤维
板的导热系数进行了测定[3],在严格满足各种技术条件(试
样厚度、入范围、温度规定等)时,材料导热系数相对误差小
于土3.8%,满足中国材料测试学会CT77—76(1989)标准规定
差也有很大影响。
实验47 导热系数和比热的测定
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热传导是热传递三种基本方式之一. 导热系数定义为单位温度梯度下每单位时间内由单 位面积传递的热量,单位为 W / (m· K) .它表征物体导热能力的大小. 比热是单位质量物质的热容量.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) . 以往测量导热系数和比热的方法大都用稳态法,使用稳态法要求温度和热流量均要稳 定, 但在学生实验中实现这样的条件比较困难, 因而导致测量的重复性、 稳定性、 一致性差, 误差大.为了克服稳态法测量的误差,我们使用了一种新的测量方法——准稳态法,使用准 稳态法只要求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, 就可通过简单 计算得到导热系数和比热.
T T ( R, t ) T (0, t )
1 qc R 2 k
(47-5)
由式(47-5)可以看出,此时加热面和中心面间的温度差 T 和加热时间 t 没有直接关 系,保持恒定.系统各处的温度和时间是线性关系,温升速率也相同,我们称此种状态为准 稳态. 当系统达到准稳态时,由式(47-5)得到
qc
V2 1.7r s
其中 s 为加热膜的加热面积,V 为加热膜两端的加热电压. 4. 查表,将热电偶的电势差换算为相对应的温度,或由实验室提供的参数,直接计算样品 的导热系数及比热.
【思考题】
1. 2. 如果实验中不测量中心面和加热面间的温差电动势, 而是直接测量加热面相对于室温的 对比实验所用的测量方法,试分析这样接线的优劣.
图
【实验内容与步骤】
1. 仪器介绍 (1)设计考虑 仪器设计必须尽可能满足理论模型. 无限大平板条件是无法满足的, 实验中总是要用有限尺寸的试件来代替. 根据实验分析, 当试件的横向尺寸大于试件厚度的六倍以上时,可以认为传热方向只在试件的厚度方向进
非良导体导热系数实验数据处理方法比较
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式中, 铝为 A 盘质量 ,nR h 、 为 B盘 的厚 度 和底
面圆半径, R 为 A盘厚度和半径 , h 、 这些数据都
可 以从 实验 中轻松 获得 。铝是 A 盘 比热 , 已知 C 为 常数 c 一 0 94Jk 铝 .0 / g・。 因此 , Ci 只要 求 出 T d
,
温度高处传到温度低处 , 这就是热传导现象。 对于
传感器引线
’
4 : ℃ 84 取下待测样品 B后 A与 C直接接触 , 让 继续升温到 5 ℃ 以上 , C拿掉后 , A 自 6 把 让 然冷 却, 当温度下降到 5. 44℃ 时开始记数据 , 直到温 度下降到 4 ℃为止。 l 记录下的温度和时间的对应
图 1 实验原理简图
d Q d
{ e 真 tri) / n a
表 l 散 热 盘 自然 冷 却 时 的 测 量 数据
代人公 式 ( ) : = 02 2W/K ・ 2得 . 2 ( m)
.
相对误 差 '一 7
。
^参 考
≈ 13 . %。
() 3 最小 二乘 法
0 n M
设 T与 t的线性关 系 为 : T— a +at其 中 , 。 ,
一
式中, Q是热量 , 是导热系数。
实 验 原 理 示 意 图 如 图 1所 示 , 待 测 样 品 将 B 橡皮 材质 ) ( 放在 加热 盘 C和铝 质散 热盘 A之 间 升温 后 , 待其 达到热 稳定 状态 , 出样 品盘上 下表 测 面 的温度 T 和 丁 , 。 2然后 采用 测 定 散 热 盘在 温 度
2 实验数据及其处 理
测量得各参数值分别为: 一 482 、A一 张 5.6 h g
导热系数测定方法
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导热系数测定方法导热系数(也称热传导系数)是一个物质导热性能的重要参数,它用来描述物质在单位梯度温度下导热的能力。
导热系数的测定是热传导学研究的基础,也是工程技术和科学实验中一个常见的测量参数。
本文将介绍几种常用的导热系数测定方法。
一、稳态法稳态法是最常用的测定导热系数的方法,适用于导热系数较大(大于0.5W/m·K)的材料。
它根据热传导定律,通过测量物质两侧的温度差、导热面的面积和厚度,以及所施加的热功率,计算物质的导热系数。
其基本原理为稳定状态下单位时间内通过物质的单位面积的热流量等于物质两侧的温度差除以物质的厚度。
稳态法测定导热系数的装置构成主要包括热源、测试样品、温度测量装置和热流量测量装置等。
二、半稳态法半稳态法也是一种常用的测定导热系数的方法,适用于导热系数较小(小于0.5W/m·K)的材料。
它通过测量测试样品在不同时间下的温度变化,根据瞬态热传导方程计算导热系数。
相比稳态法,半稳态法测定导热系数的装置相对较复杂,包括热源、测试样品、温度测量装置、热流量测量装置和时间测量装置等。
三、横向法横向法是一种适用于导热系数测定较小的薄膜材料的方法。
在横向法中,将测试样品分为两段,一段作为热源,另一段作为冷源,通过测量两段样品的温度差和施加的热功率,计算样品的导热系数。
横向法测定导热系数的装置包括热源、冷源、测试样品、温度测量装置和热流量测量装置等。
四、纵向法纵向法是一种适用于导热系数测定较小的长棒材料的方法。
在纵向法中,将测试样品竖直放置,一侧作为热源,另一侧作为冷源,在不同的位置测量温度,并计算导热系数。
纵向法测定导热系数的装置主要包括热源、冷源、测试样品、温度测量装置和热流量测量装置等。
除了上述方法外,还有其他一些测定导热系数的方法,如射频导热法、光热法、红外线测温法等,这些方法在特定情况下具有特殊的应用优势。
在导热系数测定过程中,测量装置的热源和冷源的选择、温度测量装置的灵敏度和准确度、热流量测量装置的准确度等因素都会对测定结果产生影响,需要综合考虑并进行合理的控制和校正,以保证测定的准确性和可靠性。
导热系数的测量实验报告
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导热系数的测量【实验目的】用稳态法测定出不良导热体的导热系数,并与理论值进行比较。
【实验仪器】导热系数测定仪、铜-康导热电偶、游标卡尺、数字毫伏表、台秤(公用)、杜瓦瓶、秒表、待测样品〔橡胶盘、铝芯〕、冰块【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T 1、T 2的平行平面〔设T 1>T 2〕,假设平面面积均为S ,在t ∆时间内通过面积S 的热量Q ∆免租下述表达式:hT T S t Q )(21-=∆∆λ 〔3-26-1〕 式中,tQ ∆∆为热流量;λ即为该物质的导热系数,λ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)(K m W ⋅。
在支架上先放上圆铜盘P ,在P 的上面放上待测样品B ,再把带发热器的圆铜盘A 放在B 上,发热器通电后,热量从A 盘传到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T 1、T 2,T 1、T 2分别插入A 、P 盘边缘小孔的热电偶E 来测量。
热电偶的冷端则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〔3-26-1〕可以知道,单位时间内通过待测样品B 任一圆截面的热流量为221)(B BR h T T t Q πλ-=∆∆ (3-26-2) 式中,R B 为样品的半径,h B 为样品的厚度。
当热传导到达稳定状态时,T 1和T 2的值不变,遇事通过B 盘上外表的热流量与由铜盘P 向周围环境散热的速率相等,因此,可通过铜盘P 在稳定温度T 2的散热速率来求出热流量tQ ∆∆。
实验中,在读得稳定时T 1和T 2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T 2值假设干摄氏度后,在将A 移开,让P 自然冷却。
准稳态法比热与导热系数测定
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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。
各种方法导热系数检测简介
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各种方法导热系数检测简介实验室常用的热传导性材料包括导热硅胶片、导热膏和导热塑料等,其导热系数测试方法主要有稳态热板法和激光闪射法。
国际通用标准为XXX(ASTM)的ASTM-D5470、ASTM-E1461和ASTM-E1530三种常用标准。
不同测试方法和标准得出的数据存在较大差异,其中ASTM-D5470与ASTM-E1461的测试值较为相近,国内生产导热硅胶片的企业主流采用ASTM-D5470标准,因为这种测试方式更能模拟实际使用状态,通过热阻反映导热系数。
ASTM-D5470采用稳态热流计法,对样品施加一定的热流量、压力和温度差,得到样品的导热系数,需要样品为较大的块体以获得足够的温度差。
ASTM-E1461采用激光闪射法,反映的是材料自身内部的热传导性,但没有考虑界面接触热阻的影响。
ASTM-E1530评定材料的耐传热性能,导热硅胶片领域一般用得较少,测出来的数据相对ASTM D5470和ASTM E1461的数据要大很多。
虽然测试标准一样,但不同设备测试出来的数据存在很大差异。
XXX生产的导热测试仪器可作为行业标杆,XXX就拥有这台德国进口的耐驰激光导热系数仪,已经为国内众多知名企业提供导热系数测试服务,数据可靠稳定。
其他测试厂商标榜的导热系数只能作为参考,还是需要按实际使用为准。
国外大多数导热材料生产厂家采用ASTM-D5470标准,因为这种测试方式更能模拟实际使用状态反映导热系数。
测量材料的热导率通常采用稳态法和动态法两种方法。
本测试仪采用稳态法测量不同材料的导热系数,设计简单,操作方便,具有典型性和实用性。
测量材料的导热系数是热学实验中的一个重要内容。
该测试仪器由加热器、数显温度表、数显计时器等组成,采用一体化设计。
其技术参数包括电源AC 220V,50HZ,热源为安全电压36V的加热铜块,测试材料包括硅橡胶、胶木板、金属铝、空气等,可检测粉状、颗粒状、胶状材料。
测量温度范围为室温~100℃,精度为±1℃;计时部分范围为0.1s~999.9s,分辨率为0.1s;导热系数测量精度为≤10%;试样尺寸为Φ13×(1-100)mm,导热系数测试范围为0.1~300w/m·k。
导热系数的测定方法
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导热系数的测定方法导热系数测定方法是用于测量材料导热性能的一种方法,它反映了材料传热过程中导热性能的好坏。
导热系数(也称热传导系数)是指单位面积上单位温度梯度所传热量的大小,通常以W/(m·K)作为单位。
导热系数的测定对于材料的工程应用和科学研究有着重要意义。
导热系数的测定方法主要包括静态法和动态法两种。
静态法主要包括平板法、线热源法和电导率法;动态法主要包括热板法、热流法和横向热阻法。
下面将分别对这些测定方法进行详细介绍。
首先是静态法的测定方法。
平板法是一种常用的测定导热系数的方法,它通过测量在一个稳态条件下材料两侧的温度差及导热板上的热流量来计算导热系数。
具体实验步骤为:首先,将样品固定在一个热源上,使之与导热板接触,然后,在导热板上施加适当的热流,通过测量导热板上和样品两侧的温度差,计算出样品的导热系数。
线热源法是另一种常用的测定导热系数的方法,它通过测量样品上一点处的温升及与之相邻两点的温差来计算导热系数。
具体实验步骤为:首先,在样品中加热一条线热源,然后在与该热源相邻的两点处测量温度差,并测量热源上一点处的温升,通过计算这些数据可以得到样品的导热系数。
电导率法是一种通过测量导体的电阻来计算其导热系数的方法。
此方法适用于导电性能良好的材料,例如金属。
具体实验步骤为:首先,在样品上施加一个稳定的电流,然后测量样品两侧的电压差,并根据样品的几何尺寸计算出其电阻,进而得到导热系数。
其次是动态法的测定方法。
热板法是一种常用的动态法测定导热系数的方法,它通过测量热板上的温度变化来计算导热系数。
具体实验步骤为:首先,将样品夹在两块热板之间,并施加一个恒定的热流,然后通过测量热板上的温度变化,结合样品的几何尺寸和材料的热容量,计算出样品的导热系数。
热流法是一种通过测量固体材料上的传热流量来测定导热系数的方法。
具体实验步骤为:首先,在样品上施加一个恒定的热流,然后通过测量热流的大小和样品两侧的温度差,计算出样品的导热系数。
导热系数的测定
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导热系数的测定导热系数通常表示为λ,是指单位时间单位面积内的热量在温度差为1度时通过该材料的能力。
导热系数是材料热传导过程中的一个重要参数,它反映了热传导的速率和效率。
在工程实际中,导热系数的测定是一项重要的研究内容。
1. 热板法热板法是一种静态测量法,即样品两侧的温度分别保持一定的差值,在一定时间内测量样品内的温度变化,以求得样品的导热系数。
瞬态热法是将一个热脉冲注入样品中,然后测量样品的温度响应,根据时间-温度响应曲线来计算导热系数。
二、热板法测定导热系数的原理和步骤热板法是常见的测定导热系数的方法之一。
它根据样品的厚度和面积、热板的温度差、热板材料的导热系数和热容量等参数,测算出样品的导热系数。
(一)测定原理热板法通过测量测试样品中的温度场分布,计算测试样品的导热系数。
在实验装置中,两个寸头平整的热板相互接合,在热板之间放置测试样品,测试样品的上下表面与热板接触,实验时保持一定的温度差,通过记录在热板的加热或冷却过程中,测试样品中温度场变化,以推算测试样品的导热系数。
(二)测定步骤1. 制作测试样品,将样品定向放在两片平行的热板夹具之间,两片热板夹紧。
2. 测定热板间距,两热板表面需用电子秤进行测量,确定热板间的距离。
3. 测定热板温差,在实验前,将装置达到稳定温度,温差保持一致。
4. 记录测试样品的温度分布,在热板的加热或冷却过程中,进行数据采集和处理,记录测试样品的温度变化。
5. 计算测试样品的导热系数,通过计算温度分布,以及相关参数的测量,计算出测试样品的导热系数。
热流计法是通过施加一定的热流密度,测量材料不同位置的温度和不同时间点的温度变化,求解材料的导热系数。
其基本原理是著名的傅里叶热传导定律,该定律表述了物质中热量的传递与媒质的导热系数成正比,与媒质的面积和温度变化成正比,与媒质的厚度成反比。
热流计法是一种直接测量法,即施加定量的热量到测试样品中,记录不同位置的温度变化。
实验中将两片金属薄片紧贴在测试样品表面,接口处数值间隙极小,而金属薄片内部均布热电偶,能够精密观察温度变化。
导热系数的测定方法
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实验时,在直径为 d1 和 d2 的两个同心圆球的圆壳之间均匀地填 充被测材料(可为粉状、粒状或纤维状),在内球中则装有球形电 炉加热器。当加热时间足够长时,球壁导热仪将达到热稳定状态, 内外壁面温度分别恒为 t1 和 t2 。根据这种状态,可以推导出导热系 数λ的计算公式。
根据傅立叶定理,经过物体的热流量有如下的关系: (44-1)
式中: Q ── 单位时间内通过球面的热流量,W ; λ ── 绝热材料的导热系数,W/m·℃ ; dt/dr — 温度梯度,℃/m ; A ── 球面面积,A = 4πr2,m2 。
对(44 -1)式进行分离变量,并根据上述条件取定 积分得 (44 - 2)
其中:r1、r2分别为内球外半径和外球内半径。积分得:
5.测定并绘制绝热材料的导热系数和温度之间的关系
6.关闭电源,结束实验。
Q( d 2 d1 ) 2 ( t1 t 2 ) d1 d 2
(44-3)
其中:Q为球形电炉提供的热量。只要测出该热量,即可计算出所测隔热材料 的导热系数。 事实上,由于给出的λ是隔热材料在平均温度 tm =(t1+t2)/2时的导热系数。因 此,在实验中只要保持温度场稳定,测出球径d1和d2 ,热量Q以及内外球面温度 即可计算出平均温度tm下隔热材料的导热系数。改变 t1 和 t2 ,则可得到导热系数 与温度关系的曲线。
1.将被测绝热材料放置在烘箱中干燥,然后均匀地装入球壳的夹 层之中。 2.按图44-1安装仪器仪表并连接导线,注意确保球体严格同心。 检查连线无误后通电,使测试仪温度达到稳定状态(约3~4小时)。 3.用温度计测出热电偶冷端的温度t0。 4.每间隔5~10分钟测定一组温度数据(内上、内下、外上、外 下)。读数应保证各相应点的温度不随时间变化(实验中以电位差 计显示变化小于0.02 mv为准),温度达到稳定状态时再记录。共测 试3组,取其平均值。
导热系数的测定是什么原理
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导热系数的测定是什么原理导热系数是物质传导热量的能力的量化指标。
它描述了物质在单位时间内单位面积上的热量传导量。
导热系数的测定常用的方法有热传导法、横贯热阻法、热板法、热流计法、激光闪烁法等。
下面我将分别介绍这些方法的原理和应用。
首先是热传导法。
这种方法是通过测量材料中的温度梯度来计算导热系数。
原理是将样品加热到一定的温度,使其产生一个稳定的温度梯度。
然后使用两个温度传感器来测量样品的表面温度和内部温度。
根据温度差、样品厚度和样品的热导率,可以计算出导热系数。
这种方法可以测量不同温度下材料的导热系数变化,并且适用于固体材料的测量,比如金属、陶瓷等。
其次是横贯热阻法。
这种方法是将所要测量的样品夹在两个热源之间,通过测量样品之间的温度差来计算导热系数。
原理是通过热源加热样品的一侧,然后通过热测电阻仪或热电偶来测量另一侧的温度。
根据加热功率、温度差和样品厚度来计算导热系数。
这种方法适用于测量薄膜、涂层等材料的导热系数。
第三是热板法。
这种方法是利用热板的两侧温度差和热功率来计算导热系数。
原理是将样品夹在两个热板之间,其中一个热板加热,而另一个热板保持恒定的温度。
然后通过测量两个热板之间的温度差和加热功率来计算导热系数。
这种方法适用于固体和液体等不同状态的材料。
第四是热流计法。
这种方法是通过测量流经材料的热流量和温度来计算导热系数。
原理是将样品夹在两个热源之间,其中一个热源加热样品,然后使用热流计来测量流经样品的热流量和温度。
根据流量、温度差和样品厚度来计算导热系数。
这种方法适用于测量固体和液体的导热系数。
最后是激光闪烁法。
这种方法是利用激光在材料中的散射和吸收来测量热传导性。
原理是通过激光的闪烁现象来测定材料的热导率。
根据激光在材料中的传播距离和传播时间,以及材料的热扩散系数来计算导热系数。
这种方法适用于对液体、薄膜和纳米材料等的导热系数进行测量。
总体来说,导热系数的测定方法各有不同的原理和适用范围。
在实际应用中,根据不同材料和实验条件的需求选择合适的测量方法是十分重要的。
蒸汽-水总传热系数K及导热系数λ的测定的测定
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实验四 蒸汽-水总传热系数K 及导热系数λ的测定的测定一、实验目的1、掌握传热系数K 和导热系数λ的测定原理;2、掌握传热系数K 和导热系数λ的测定方法及数据处理。
3、比较保温管和水套管的传热速率,并进行讨论。
二、实验原理1、传热系数K 的测定根据传热基本方程,已知传热设备的结构尺寸,只要测得传热速度Q ,以及各有关的温度,即可算出K (W/(m 2·℃))。
K=mt A Q∆。
式中,A ——传热面积,m 2;△t m ——冷、热流体的平均温差,℃; Q ——传热速率,W 。
Q= q m 汽R 。
式中,q m 汽——冷凝液流量,kg/s ;R ——冷凝液潜热,J/kg 。
21ln 1221ln )2()1(tT tT tt t T t T t T t T m t ---=-----=∆A=πl d 外。
2、导热系数λ的测定根据圆管壁的热传导方程,已知传热设备的结构尺寸,只要测得传热速速率Q 以及各有关的温度,即可算出λ(W/(m·℃))。
QbA (T t )m λ=-内外T 内,t 外——分别为保温层两侧的温度,℃; b ——保温层的厚度,m ;Am ——保温层内外壁的平均面积,m 2。
三、实验装置及流程实验装置主体设备为“三根管”:汽-水套管、裸管和保温管。
这“三根管”与加热器、汽包、测温计等组成整个测试系统,见图4-1。
加热器3将水加热成为水蒸汽后,水蒸汽进入到汔包5中,阀11排除不凝气。
水蒸汽分别在保温管、裸管和套管冷凝传热,用量筒和秒表记录冷凝量和时间。
在套管中,水经过高位槽由转子流量计计量后进入套管换热器壳层。
本试验使用蒸气—水套管测定K值,观察收集汽—水套管数据。
蒸气—水套管设备结构尺寸如下:(1)汽-水套管:d外=16mm的紫铜管;(2)管长l=0.6m。
保温管设备结构尺寸:内管为d外=16mm的紫铜管;外管为D内=34mm, D外=40mm的有机玻璃管;管长l=0.60m。
散热膜热辐射系数和导热系数的测定
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散热膜热辐射系数和导热系数的测定引言:散热膜的热辐射系数和导热系数是表征材料热传导和热辐射性能的重要参数。
准确测定散热膜的热辐射系数和导热系数对于热管理、散热设计以及材料开发具有重要意义。
本文将介绍散热膜热辐射系数和导热系数的测定方法和相关实验技术。
一、热辐射系数的测定热辐射系数是材料通过热辐射传导热量的能力的物理量。
常见的测定方法有反射法和辐射法。
1. 反射法反射法是通过测量材料对外界热辐射的反射能力来间接计算热辐射系数。
该方法适用于具有高反射率的材料,如金属。
2. 辐射法辐射法是直接测量材料的辐射功率和温度差,通过斯特藩-玻尔兹曼定律计算热辐射系数。
该方法适用于各种材料,尤其适用于具有较低反射率的材料。
二、导热系数的测定导热系数是材料导热传导能力的物理量。
常见的测定方法有传导法和非传导法。
1. 传导法传导法是通过测量材料两侧的温度差、材料厚度和导热面积,应用傅立叶热传导定律计算导热系数。
该方法适用于固体材料。
2. 非传导法非传导法是通过测量材料两侧的温度差以及导热膜的导热性能,应用换热理论计算导热系数。
该方法适用于液体和气体等非固体材料。
三、实验技术在进行散热膜热辐射系数和导热系数的测定时,需要使用一些实验技术和仪器设备。
1. 实验技术常见的实验技术包括热辐射测量技术、热传导测量技术、温度测量技术等。
这些技术能够准确地测量材料的热辐射和导热性能。
2. 仪器设备常用的测定仪器设备有热辐射计、导热仪、温度计等。
这些仪器设备能够提供准确的测量数据,帮助确定散热膜的热辐射系数和导热系数。
四、应用领域散热膜的热辐射系数和导热系数在热管理和散热设计中具有重要的应用价值。
1. 热管理散热膜的热辐射系数和导热系数决定了散热膜的热传导能力和散热效率。
通过准确测定散热膜的热辐射系数和导热系数,可以优化热管理系统,提高散热效果。
2. 散热设计散热膜的热辐射系数和导热系数对于散热设计具有指导意义。
通过合理选择具有适当热辐射系数和导热系数的散热膜材料,可以满足散热需求,提高散热效果。
液体导热系数的测定
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液体导热系数的测定
液体导热系数的测定方法有许多种,下面介绍其中两种常见的方法:
1.热板法测定液体导热系数:
热板法是一种直接测定液体导热系数的方法,它是利用热板对液体进
行恒温加热,在不同时间内测量热板温度变化对应的时间,然后根据导热
方程计算出液体的导热系数。
具体步骤:
1)将试验装置准备好,包括热板、温度计、加热电源等。
2)将热板垂直浸入待测液体中,使其与液体表面接触。
3)打开加热电源,使热板表面保持恒定温度,通常设置为60℃左右。
4)在不同的时间点,用温度计测量热板表面温度,并记录下来。
5)根据导热方程计算液体的导热系数。
2.管道法测定液体导热系数:
管道法是一种间接测定液体导热系数的方法,它是利用管道对液体进
行恒温加热,在管道内测量进出口的温度差,然后根据传热方程计算出液
体的导热系数。
具体步骤:
1)将试验装置准备好,包括加热器、管道、温度计等。
2)将待测液体加热至恒定温度,通常设置为60℃左右。
3)将待测液体通过加热器送入管道内,进出口分别安装温度计,记录下各自的温度,并计算温度差。
4)根据传热方程计算出液体的导热系数。
以上两种方法都需要考虑实验误差和数据处理方法,确保测量结果的准确性和可靠性。
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稳态热流法:除固体材料,还可用于多孔纤维、聚合物基复合材料、高分子材料等导热系数的测定。
其优点在于制样简单,操作方便,测试结果精确且重现性好。
缺点在于导热系数测试局限于纵向导热,测试范围较窄,温度范围有限,测试对象偏向于低导热系数材料和绝热保温材料。
防护热板法:是测量固体规则样品导热系数常用的方法之一,与稳态热流法比,具有温度范围更高,量程更广的优点。
缺点是仪器价格昂贵,稳定时间较长,并且不能测定含水材料的导热系数。
样品厚度对测试结果有较大影响,无法精确测试厚度较小的不良导热材料、薄膜和涂层等材料。
闪光法:其特点是所需样品尺寸小,制样简单,检测速度快,测量范围宽测试温度广,同时可以测量热扩散速率等参数。
缺点是只适用于各向同性、均质、不透光的材料,重复性和准确性比较差,人为因素影响明显。