液体导热系数测定实验

液体导热系数测定实验

一、实验目的

1、用稳态法测量液体的导热系数

2、了解实验装置的结构和原理，掌握液体导热系数的测试方法。 二、实验原理 如图1所示：

平板试件（这里是液体层）的上表面受一个恒定的热流强度q 均匀加热：

q=Q/A W/㎡ (1)

根据付立叶单向导热过程的基本原理，单位时间通过平板试件面积A 的热流量Q 为：

A T T Q ⎪⎭

⎫

⎝⎛-=δλ21 [W] (2)

从而，试件的导热系数λ为： 图1 原理图

)

(21T T A Q -=

δ

λ [W/m·℃] (3)

式中：A ——试件垂直于导热方向的截面积 [㎡]

T 1——被测试件热面温度 [℃] T 2——被测试件冷面温度 [℃] δ——被测试件导热方向的厚度 [m]

三、实验装置

装置如图2所示，主要由循环冷却水槽、上下均热板、测温热电偶及其温度显示部分、液槽等组成。

为了尽量减少热损失，提高测试精度，本装置采取以下措施：

1、设隔热层进行绝热，使绝大部分热量只向下部传导，上部热损失达到可以忽略。

2、为了减小和避免由于热量向周围扩散所引起的误差，取电加热器中心部分（直径D=0.15m ）作为热量的测量和计算部分，相同电阻率的同根电阻丝在周边作为辅助加热。

3、在加热器底部设均热板，以使被测液体热面温度（T 1）更趋均匀。

4、设循环冷却水槽2，以使被测液体冷面温度（T2）恒定（与水温接近）。

5、被测液体的厚度δ是通过放在液槽中的垫片来确定的，为防止液体内部对流传热的发生，一般取垫片厚度δ≤2—3㎜为宜。

图2实验装置简图

四、试验步骤

1、将选择好的三块垫片按等腰三角形均匀地摆放在液槽内（约为均热板接近边缘处）。

2、将被测液体缓慢地注入液槽中，直至淹没垫片约0.5㎜为止，然后旋转装置底部的调整螺丝，并观察被测液体液面，使被测液体液面均匀淹没三片垫片。

3、将上面加热本体及配电箱轻轻放在垫片上。

4、连接热电偶至接线柱上。

5、接通循环冷却水槽上的进出水管，并调节水量。

6、接通电源，由小至大逐渐调整输入电压（V 1）达到其预定值（注意热面温度不得高于被测液体的闪点温度）。

7、记录测量部位电压V 2及通过的电流I 。

8、人工测量每隔5分钟左右从温度读数显示器上记下被测液体冷、热面的温度值（℃）。建议将它们记入如表一的记录表中，并标出各次的温差ΔT=T 1－T 2。当连续四次温差值的波动≤1℃时，试验即可结束。

温度T 1，T 2读数记录表 （表一）

9、试验完毕后切断电源、水源并关闭电位差计。

注意：1.温控表主要是起超温保护的作用，测试温度设定点要低于温控表设定值（被测液体的闪点温度以下安全值！）。

2.若发现T 1一直在升高（降低），可降低（提高）输入电压或增加（减少）循环冷却水槽的水流速度进行调节。

五、数据整理

1、有效导热面积A 4

2

D A π=

[㎡]

2、平均传热温差T ∆ 4

)

(4

1

21

∑-=

∆T T

T [℃]

3、单位时间通过面积A 的热流量Q Q=V 2·I [W]

4、液体的导热系数λ： T

A Q ∆••=

δ

λ [W/m ·K] 式中：D ——电加热器热量测量部位的直径（取D=0.15m ） [m]

T 1——被测液体热面温度 [K]

T2——被测液体冷面温度[K] V2——热量测量部位的电位差[V] I——通过电加热器电流[A] δ——被测液体厚度[m]