FD-TC-B导热系数测定仪(温度控制)说明书

FD-TC-B

导热系数测定仪

说

明

书

上海复旦天欣科教仪器有限公司

中国上海

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FD-TC-B 导热系数测定仪

一、概述

导热系数是表征物质热传导性质的物理量。材料结构的变化与所含杂质对导热系数值都有明显的影响，因此材料的导热系数常常需要由实验具体测定。测量导热系数的方法一般分为两类：一类是稳态法；一类是动态法。在稳态法中，先利用热源在待测样品内部形成一个稳定的温度分布，然后进行测量。在动态法中，待测样品温度分布是随时间变化的。

本实验仪是用稳态法测不良导体导热系数的实验仪器，FD-TC-B 型是FD-TC-II 型改进型，加热盘原手工操作改为单片机自适应控制测温传感器，读数显示为摄氏度，精度是0.1C ，散热盘测温传感器由另一单片机控制，读数精度也为0.1C 。该仪器结构牢固、测控方便，已广泛应用于大专院校普通物理热学实验。

二、用途

(1) 测量不良导体的导热系数，本仪器附有橡皮样品供教学测试用。

(2) 学习用物体散热速率求热传导速率的实验方法。

(3) 学习温度传感器的应用方法。

三、仪器组成与技术指标

1．仪器组成（如图1所示）

(1) 热源：电热管、加热铜板;

(2) 样品架：样品支架、样品板;

(3) 测温部分：单片电脑测温及控制仪。

(4）橡皮样品、导热硅脂（配件）

2．技术指标

A.温控仪与测温仪

(1)温度计显示工作温度：0℃－100℃

C

(2)恒温控制温度：室温－80o

图1 FD-TC-B 导热系数测定仪装臵图

(3)控制恒温显示分辨率：0.1℃

B.温度传感器DS18B20的结构与技术特性（控温及测量用）：

(1)温度测量范围：-55℃— +125℃

(2)测温分辨率：0.0625℃

(3)引脚排列(如图2所示)：

图2

(4)封装形式：TO-92

详细应用软硬件请参阅相关资料

C.不良导体导热系数测量

不确定度：%

10

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四、安装步骤

(1) 取下固定螺丝，将样品放在加热盘与散热盘中间，然后固定；调节底部的三个

微调螺丝，使样品与加热盘、散热盘接触良好，不宜过紧或过松；

(2) 插好加热板的电源插头；再将2根连接线的一端与机壳相连，另一端的传感器

分别插在加热盘和散热盘小孔中（注意：要一一对应，不可互换） ；

(3) 开启电源后，左边表头显示从FDHC →当时温度→b = =〃 =其含义是告知用户

请设定控制温度。右边表头显示散热盘的测量温度。

五、实验方法

(1) 设定加热器控制温度：按升温键左边表显示由B00.0可上升到B80.0摄氏度。

一般设定75-80C 较为适宜。根据室温选择后，再按确定键，显示变为AXX.X 之值，即表示加热盘此刻的温度值，加热指示灯闪亮，打开电扇开关，仪器开始加热。

(2) 加热盘的温度上升到设定温度值时，开始记录散热盘的温度，可以每隔一分钟

记录一次，待在10分钟内加热盘和散热盘的温度都基本保持不变，可以认为已经达到稳定状态了。

(3) 按复位键停止加热，取走样品，调节三个螺栓使加热盘和散热盘接触良好，再

设定温度到80C 加快加热C 盘的温度上升(按升温键和确定键)使散热盘在原温度上升20C 左右即可以了。

(4) 移去加热盘，让散热盘在风扇作用下冷却，每隔10秒（或者稍长时间，如20

秒或者30秒）记录该盘的温度。作散热曲线，计算散热盘的冷却速率。 当传热达到稳定状态时，样品上下表面的温度1θ和2θ不变，这时可以认为加热盘C 通过样品传递的热流量与散热盘P 向周围环境的散热量相等。因此可以通过散热盘P 在稳定温度2θ时的散热速率来求出热流量t

Q ∆∆。

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在达到稳态的过程中，P 盘的上表面并未暴露在空气中，而物体的冷却速率与它的散热表面积成正比，为此，稳态时铜盘P 的散热速率表达式应作面积修正：

)22()

2(222P P P P P p h R R h R R t m c t Q ππππθθθ++∆∆=∆∆= (7)

其中P R 为散热盘P 的半径，P h 为其厚度。

由（3）式和（7）式可得：

)22()

2(2222

12P P P P P p B B h R R h R R t m c R h ππππθπθθλθθ++∆∆=-= (8)

所以样品的导热系数λ为： 2211)()22()2(2

B B P P P p R h h R h R t mc πθθθλθθ-++∆∆== (9) 六、注意事项

(1) 该测定仪用单片电脑控制，最高控制温度为80C ，读数误差为0.1C 。电加

热时加热指示灯闪亮，随着与设定值的接近，闪亮变慢，超过设定温度1C 即自动关加热电源，低于设定温度自动开启。

(2) 加热盘和散热盘侧面两个小孔安装数字式温度传感器，不可插错。近电源开关

的接插件为加热传感器,应插入加热盘上，另一个传感器插在散热盘上的小孔，特别注意插小孔之前涂上少许导热硅脂或者硅油，使其接触良好。

(3) 使用前将加热盘与散热盘及样品的表面擦干净，可以涂上少量硅油或者导热硅

脂，以保证接触良好。在固定安装加热盘、散热盘和样品时三个调节螺丝不宜过紧过松，用力要均匀(手感一致)。

(4) 在实验过程中，需移开加热盘时，请先关闭加热电源，移开热圆筒时，手应握

固定轴转动，以免烫伤手；实验结束后，切断总电源，保管好测量样品，不要使样品两端面划伤，以至影响实验的精度。