导热系数课件
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导热系数的测定ppt
导热系数最小
54%
29%
text
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
77%
text
导热系数都需要用实验的方法 精确测定。测量导热系数的实 验方法一般分为稳态法和动态 法两类。
导热系数测量Analysis Of Teaching Materials
Ppt template for blackboard teaching Illusory Rain
导热系数测定Analysis Of Teaching Materials
text
一般来说，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。而且 金属的导热系数比非金 属的要大，固体导热系 数比液体的要大，气体
理与方法
Sample text
掌握热电偶测 温原理及导热 系数测定仪的
使用方法
Sample text
掌握用热电转 换的方式进行 温度测量的方
法
Sample text
学习用作图法 求冷却速率
02
实验原理
Teaching Curriculum Design
02.实验原理Teaching Curriculum Design
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左和两块铜板 的温度T、T，就可以确定温度梯度。
02.实验原理The Whole Process Of Teaching
关于传热效率
单位时间内通过某一截面积的 热量是一个无法直接测定的量， 我们设法将这个量转化为较容 易测量的量。为了维持一个恒 定的温度梯度分布，必须不断 地给高温侧铜板加热，热量通 过样品传到低温侧铜板，低温 侧铜板则将热量不断地向周围 环境散出。当加热速率、传热 速率与散热速率相等时，系统 就达到一个动态平衡，称之为 稳态、此时低温侧铜板的散热 速率就是样品内的传热速率。 这样、只要测量低温侧铜板在 稳态温度T2下散热的速率，也 就间接测量出了样品内的传热 速率
54%
29%
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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
77%
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导热系数都需要用实验的方法 精确测定。测量导热系数的实 验方法一般分为稳态法和动态 法两类。
导热系数测量Analysis Of Teaching Materials
Ppt template for blackboard teaching Illusory Rain
导热系数测定Analysis Of Teaching Materials
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一般来说，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。而且 金属的导热系数比非金 属的要大，固体导热系 数比液体的要大，气体
理与方法
Sample text
掌握热电偶测 温原理及导热 系数测定仪的
使用方法
Sample text
掌握用热电转 换的方式进行 温度测量的方
法
Sample text
学习用作图法 求冷却速率
02
实验原理
Teaching Curriculum Design
02.实验原理Teaching Curriculum Design
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左和两块铜板 的温度T、T，就可以确定温度梯度。
02.实验原理The Whole Process Of Teaching
关于传热效率
单位时间内通过某一截面积的 热量是一个无法直接测定的量， 我们设法将这个量转化为较容 易测量的量。为了维持一个恒 定的温度梯度分布，必须不断 地给高温侧铜板加热，热量通 过样品传到低温侧铜板，低温 侧铜板则将热量不断地向周围 环境散出。当加热速率、传热 速率与散热速率相等时，系统 就达到一个动态平衡，称之为 稳态、此时低温侧铜板的散热 速率就是样品内的传热速率。 这样、只要测量低温侧铜板在 稳态温度T2下散热的速率，也 就间接测量出了样品内的传热 速率
第二节__导热精品PPT课件
r2 r1
dt dr
r1 r
t1
r2
t2
由傅立叶定律得
Q S dt
dn
Q 2rL dt
dr
Q 1 dr 2Ldt
r
Q r2 r1
1dr r
2L
t2
t1
dt
Q 2L t1 t2
ln r2 r1
第二节 导热
例3—3 某炼油厂管式加热炉辐射式的炉管为Φ127×8钢管，
炉管外壁温度为400℃，若辐射管外表面单位时间单位面积传热量
第二节 导热
四、多层平面壁的导热
依据单层平面壁导热速率方程可计
算每一层导热速率。
S
t1
t2
t3
t4
λ1 λ2 λ3
δ1 δ2 δ3
由于是稳定传热过程，所以通过每一 Q
层所传递的热量相等。即Q1=Q2=Q3=Q
第一层
Q
1 1
S
t1
t2
Q
1 1 S
t1
t2
…1
第二层
Q
2 2
S
t2
t3
Q
2 2 S
564 C
第二节 导热
五、单层圆筒壁的导热
沿传热方向传热面积在不断的发生变化，在
计算过程中可以取平均面积进行计算。由单层平
面壁计算式子得：
L
Q
Sm
t1
t2
……1
r1
r2
Sm
S外 S内 ln S外 S内
2r2L 2r1L ln 2r2L 2r1L
2Lr2 r1
ln r2 r1
…2
t1
r2 r1 ……3
3、物质导热系数大小比较： 纯金属的导热系数最大，合金次之，固体非金属的导热系数 较小，液体导热系数更小，而气体的导热系数最小。
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由傅立叶定律得
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ln r2 r1
第二节 导热
例3—3 某炼油厂管式加热炉辐射式的炉管为Φ127×8钢管，
炉管外壁温度为400℃，若辐射管外表面单位时间单位面积传热量
第二节 导热
四、多层平面壁的导热
依据单层平面壁导热速率方程可计
算每一层导热速率。
S
t1
t2
t3
t4
λ1 λ2 λ3
δ1 δ2 δ3
由于是稳定传热过程，所以通过每一 Q
层所传递的热量相等。即Q1=Q2=Q3=Q
第一层
Q
1 1
S
t1
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Q
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t1
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…1
第二层
Q
2 2
S
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Q
2 2 S
564 C
第二节 导热
五、单层圆筒壁的导热
沿传热方向传热面积在不断的发生变化，在
计算过程中可以取平均面积进行计算。由单层平
面壁计算式子得：
L
Q
Sm
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……1
r1
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S外 S内 ln S外 S内
2r2L 2r1L ln 2r2L 2r1L
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…2
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r2 r1 ……3
3、物质导热系数大小比较： 纯金属的导热系数最大，合金次之，固体非金属的导热系数 较小，液体导热系数更小，而气体的导热系数最小。
导热系数测定优选PPT
环境温度低，热板的热损失大。 热板周围的保护加热器与样品的放置方式确保从热板到辅助加热器的热流是线性的、一维的。 测量加到热板上的能量、温度梯度及两片样品的厚度，便能够算出材料的导热系数。 导热系数(又称导热率)是反映材料热传导能力的重要物理量。 测量加到热板上的能量即是通过样品的热流量、主热板的板面积。
保护热板法实验原理
• 样品放置在主热板和辅助热板之间。仪器控制辅助热板的温度，并 保持主热板和保护热板处于更高的温度。保护热板围绕主热板，以 减小侧面的热流量。外部的保护提供辅助性的隔热。热板周围的保 护加热器与样品的放置方式确保从热板到辅助加热器的热流是线性 的、一维的。
• 测量通过样品的温度差及两片样品的厚度。测量加到热板上的能量 即是通过样品的热流量、主热板的板面积。便能够计算出材料的导 热系数。
导热系数测定
（三）导热系数测定
当接触的物体之间或物体内部有温度梯度存在时，就有热量从高 温处传递到低温处，这种现象称为热传导。热传导是热交换的三 种（热传导、对流和辐射）基本形式之一。
• 导热系数定义:单位面积、单位厚度的试样在温差为1K时， 单位时间内通过的热量即导热系数。单位是W/(m·K)
导热系数(又称导热率)是反映材料热传导能力的重要物理量。
偏大。 • 试样厚度 不能小于5mm，太薄易造成热通道，太厚，热导率偏大。
材质
导热系数/λW (m. K)
材质
导热系数/λW(m. K)
铂 黄金
玻璃
71.4 315
0.61-0.71
PVC
0.16
硬质聚氨酯泡 0.020 沬
玻璃钢
0.52
普通砖
0.600
轻质软木
0.050
（三）导热系数测定方法
保护热板法实验原理
• 样品放置在主热板和辅助热板之间。仪器控制辅助热板的温度，并 保持主热板和保护热板处于更高的温度。保护热板围绕主热板，以 减小侧面的热流量。外部的保护提供辅助性的隔热。热板周围的保 护加热器与样品的放置方式确保从热板到辅助加热器的热流是线性 的、一维的。
• 测量通过样品的温度差及两片样品的厚度。测量加到热板上的能量 即是通过样品的热流量、主热板的板面积。便能够计算出材料的导 热系数。
导热系数测定
（三）导热系数测定
当接触的物体之间或物体内部有温度梯度存在时，就有热量从高 温处传递到低温处，这种现象称为热传导。热传导是热交换的三 种（热传导、对流和辐射）基本形式之一。
• 导热系数定义:单位面积、单位厚度的试样在温差为1K时， 单位时间内通过的热量即导热系数。单位是W/(m·K)
导热系数(又称导热率)是反映材料热传导能力的重要物理量。
偏大。 • 试样厚度 不能小于5mm，太薄易造成热通道，太厚，热导率偏大。
材质
导热系数/λW (m. K)
材质
导热系数/λW(m. K)
铂 黄金
玻璃
71.4 315
0.61-0.71
PVC
0.16
硬质聚氨酯泡 0.020 沬
玻璃钢
0.52
普通砖
0.600
轻质软木
0.050
（三）导热系数测定方法
傅立叶定律和导热系数.ppt
•其实 M= BiV /Bi
6. 时间常数
Θ
0
hA
e cV
e
c
c
cV
hA
为时间常数
0
反映温度变化快慢的指标
36.8%
d 0
c
c 0, tg , / 2
c ,tg 0, 0,Θ 1
0 c , / 2 0 温度变化越慢
例题1 一直径为5cm的钢球，初始温度为4500C，忽然被置于温 度为300C的空气中。设钢球表面与周围环境被置于温度为300C的 空气中。设钢球表面与周围环境间的传热系数为24W/(m2.K)，试 计算钢球冷却到3000C所需的时间。已知钢球的 c=0.48kJ/(kg.K),
5. 集总参数法适用条件
h(V / A)
BiV 0.1M
体Biot 数
特征长度 V/A
平板
圆柱
V A (平板厚度的一半)
AA
V R2l R
A 2Rl 2
球 V 4R3 / 3 R A 4R2 3
•平板BiV= Bi 圆柱 BiV= Bi/2 球 BiV= Bi/3
•M分别 取平板 1、圆柱 1/2 和球1/3
t 晶格振动 阻碍自由电子运动
•液体机理不清
金属 非金属
固体> 液体 > 气体 取决于物质的种类和温度
热绝缘（保温）材料 insulation material：
<0.2W/(mK)(50年代）
<0.14W/(mK)（GB84） <0.12W/(mK)（GB84）
是随温度变化的
物性
工程处理：
1. 物理问题
常物性、 Bi 0 、h=const. 求t=f()
材料导热系数的测定课件
样品制备
01
02
03
样品选择
选择具有代表性的材料样 品，确保样品表面平整、 无瑕疵。
样品尺寸
将样品切割成规定尺寸的 试样块，以便于进行实验 操作。
表面处理
对样品表面进行清洁处理， 确保无灰尘、油脂等杂质 影响实验结果。
实验设备介绍
导热系数测定仪
用于测量材料的导热系数， 主要由加热器、散热器、 测量系统和控制系统组成。
启动实验设备，记录温度数据， 观察试样块的温度变化情况。
数据处理与分析
根据采集到的温度数据，计算 导热系数，并进行数据分析与
处理。
导热系数的测量原理
导热系数的基本定义
01
导热系数（或热传导系数）是描 述材料传导热量的能力，其值取 决于材料的热物理性质，如密度、 比热容和热传导率等。
02
导热系数是材料的重要参数，对 于研究和应用具有重要意义，特 别是在建筑、电子和食品等领域。
在一些要求隔热、保温的场合，如建筑保温材料、高温窑炉的隔热层等，应选择导 热系数较低的材料。
导热系数在保温隔热中的应用
导热系数是评价保温材料性能 的重要指标，较低的导热系数 可以有效降低热传导，提高保 温效果。
在建筑保温领域，聚苯乙烯、 矿棉、硅酸盐等材料的导热系 数较低，具有良好的保温效果。
高温窑炉的隔热层通常由耐火 材料构成，其导热系数较低， 可以有效减少热量损失。
技术创新 随着科技的发展，未来导热系数的测定将更加依赖于技术 创新，如发展更精确的测量设备和方法，以提高测量精度。
新材料的应用 随着新材料的不断涌现，对新材料导热性能的研究将更加 重要，测定新材料导热系数的技术也将得到进一步发展。
跨学科合作 导热系数的测定涉及到材料科学、物理学、化学等多个领 域，未来需要加强跨学科的合作和交流，共同推动导热系 数测定技术的发展。
不良导体的导热系数的测定 PPT课件
2020/4/1
10
【 实验内容 】
1 用游标卡尺分别测出样品盘（橡胶盘）和散热盘
的直径 DB 、DP与厚度 hB 、hP各测6次，然后取平均值。
数据记录见表格2.5.1。
2 按下图所示连接实验装置。
接主机后面板电源输出
加热
上铜板 样品
下铜板
MCTH20 不良导体导热系数实验仪
+- T1 + - T2
测量导热系数的方法大体上可分为稳态法和动态法两 类。本实验采用稳态法测量不良导体的导热系数。
2020/4/1
3
【 实验目的 】
1. 学习一种测量不良导体导热系数的方法-稳态 法；体会绕过不便测量的量（使用参量转换法） 的设计思想。 2. 学会用最小二乘法求散热速率。
2020/4/1
4
【 实验仪器 】
6 “列表”：分别查看三个实验过程的数据，按上
下键翻页。“曲线”：分别回放三个实验过程采集
的T-t曲线，并显示平衡时上下温度。
7 在 T2 值临近处上下各取三个温度值，用最小
二乘法求出铜盘的冷却速率（T t） ，并计算
样品的导热系数。
T T2
2020/4/1
15
表2.5.2 平衡温度以及冷却时时间、温度记录
测量冷却速率 T t 的方法：自然冷却法
2020/4/1
9
考虑到冷却速率还与散热面积成正比， 2.5.5式应 乘以面积因子进行修正，导热系数有
DP 4hp 4cmhB T
（2.5.6）
2DP 4hp DB2( T1 T2 ) t T T2
其中 DP为下铜盘半径，hp为下铜 盘厚度
热平衡时，加热盘温度T1 散热盘温度T2 冷却过程中，数据记录如下：
复习课件-导热系数-
应用稳态法是否可以测量良导体的导热系 数？如可以，对实验样品有什么要求？实 验方法与测不良导体有什么区别？ 答:可以，因为良导体的导热系数比较大，所以 要将金属的厚度做厚一点。 若接触面积不同，其修正项将不同
若待测样品与散热盘、加热盘间有缝隙，对导热系数值有何 影响，导热系数将偏大还是 偏小？
将偏小，因为三者存在间隙，所以热量在 传递过程中将有更多损失，故加热盘和散 热盘的温度值基本不变时， 将偏大大，在 其他情况基本不变的情况下，由公式 可得， 将偏小
2、风扇的作用是什么？
让风扇做强迫对流换热用，减小样品侧面与底面的放热比， 增加样品内部的温度梯度，从而数时，为什么公式要进行面积修正？ 答：由于冷却速率与它的散热表面积成正比：△T/△t∝ S, 2 公式成立时，散热盘的上表面并未暴露在空气中； △T’/△t ∝ RP 2RP hP 而我们实验中，散热盘的上表面暴露在空气中， △T/△t ∝ 2R2 2R h P P P △T’/△t= △T/△t * ( RP 2hP ) /(2RP 2hP )
普物实验复习
——导热系数的测定
实验原理：傅里叶导热方程，加热盘通过 圆盘样品上平面传入的热量与由散热盘向 周围环境散热的速率相等 ，达到我们的稳 态，其时样品上下表面的温度值保持不变
（1）传热速率
（2）散热速率
思考题
1、实验上如何实现A盘、样品B和p盘间的 传热达到稳态？
样品上下表面的温度T1和T2的值将保持不变，这时可以 认为发热盘A通过圆盘样品B上平面传入的热量与由散热 盘P向周围环境散热的速率相等。
浙江大学传热学ppt课件
2 2 2 t t t a ( 2 2 2 ) q ' / c 0 x y z
定解条件：使微分方程获得适合某一特定问题的解的 特定条件。
初始条件： 初始时刻的温度分布，只适用于非稳态导热。 边界条件： 导热物体边界上的温度或换热情况。
1）第一类边界条件：给定边界上的温度值； 2）第二类边界条件： 给定边界上的热流密度值；
t Y方向： dQ dx dz d y y
t dQ t ( ) dy dx dz d y dy y y
t d x d y d z方向: d Q z z t dQ t ( ) dz dx dy d z dz z z
2 2 2 t t t t a ( 2 2 2 ) q ' / c x y z
对无内热源、常物性、一维非稳态导热微分方程
t 2t a x 2
对无内热源、常物性、一维稳态导热微分方程
2t a 0 2 x
对有内热源、常物性、三维稳态导热微分方程
平壁单位面积的导热热 阻
二、多层平壁的导热
q1 1
t1 t2
1
1
2
3
q2 2
q3 பைடு நூலகம்3
t2 t3
2
t3 t4
3
稳态：q1=q2=q3
1
2
3
q
1 1 2 2
t t 1 4
3 3
1 1 2 2
t
3 3
' z dz
2 2 2 t t t t c ( 2 2 2 ) q ' x y z
定解条件：使微分方程获得适合某一特定问题的解的 特定条件。
初始条件： 初始时刻的温度分布，只适用于非稳态导热。 边界条件： 导热物体边界上的温度或换热情况。
1）第一类边界条件：给定边界上的温度值； 2）第二类边界条件： 给定边界上的热流密度值；
t Y方向： dQ dx dz d y y
t dQ t ( ) dy dx dz d y dy y y
t d x d y d z方向: d Q z z t dQ t ( ) dz dx dy d z dz z z
2 2 2 t t t t a ( 2 2 2 ) q ' / c x y z
对无内热源、常物性、一维非稳态导热微分方程
t 2t a x 2
对无内热源、常物性、一维稳态导热微分方程
2t a 0 2 x
对有内热源、常物性、三维稳态导热微分方程
平壁单位面积的导热热 阻
二、多层平壁的导热
q1 1
t1 t2
1
1
2
3
q2 2
q3 பைடு நூலகம்3
t2 t3
2
t3 t4
3
稳态：q1=q2=q3
1
2
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1 1 2 2
t t 1 4
3 3
1 1 2 2
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3 3
' z dz
2 2 2 t t t t c ( 2 2 2 ) q ' x y z
[导热系数讲义]
![[导热系数讲义]](https://img.taocdn.com/s3/m/8f94d4390912a216147929f2.png)
注意：接地线必须接地！ 参考实验讲义二：热电偶温度计的定标
【实验目的】
1． 了解热电偶温度计。 2．对“铜—康铜”热电偶温度计定标。
【仪器描述】
1．图 2 是实验装置示意图 “铜-康铜”热电偶的一个接点（冷端）放在盛有冰 水混合物的保温杯中，使该接点维持在恒定的 0℃。另 一接点（热端）放在 A 盘小孔中。升温由它的加热器来 实现，当手动加热时，将控制方式置“手动” ，然后切 换加热控制开关。或将控制方式置“自动” ，然后由 PID 设定温度自动控制温度。 2. PID 控温(详见附录一) PID 智能温度控制器是一种高性能、高可靠性的智能型调节仪表，广泛应用于机械化工、轻工、冶金、石化、 热处理等行业的温度、流量、压力、液位等的自动控制系统。 3. 铜-康铜热电偶温度差为 100℃时，其温差电动势约 4.0mV，若精度要求不高，可直接用 20mV 数字电压表代替 UJ-36 型携带式直流电位差计。 UJ-36 型携带式直流电位差计的使用简述： 电位差计的工作原理是用滑线电阻上产生的已知压降来补偿热电偶产生的热电动势， 测量精度较高， 仪器使 用方法如下：
【实验内容】
1、量物体在室温 0～100℃多点的热导率，画出曲线。 2、测量不良导体的热导率。本仪器附橡皮、牛筋等样品供教学测试用。 3、测量金属的热导率。 （本仪器附有硬铝测试样品） 。 4、测量空气的热导率。
【测量装置结构】
测量装置样品架的三个螺旋微头是用来调节散热盘 P 和圆筒加热盘 A 之间距离和平整度的。 除测量金属样品 时不用圆筒固定外，其它如测橡皮和空气的热导率时，均需将圆筒的固定轴对准样品支架上的圆孔插入，并用螺 母旋紧。具体步骤是：先旋下螺母，将加热圆筒放下；使固定轴穿过圆孔，再将螺母旋上并拧紧，最后固定筒后 的紧固螺钉，从而由三个螺旋测微头来调节平面和待测样品厚度。
传热学--导热理论基础--ppt课件精选全文
此时表观热导率最小。最佳密度一般由实验确定。
第二章 导热理论基础
第三节 热导率
3、隔热层必须采取防潮措施
（1） 湿材料 干材料或水
因多孔材料很容易吸收水分，吸水后，由于热导率较大的水
代替了热导率较小的介质，加之在温度梯度的推动下引起水分
迁移，使多孔材料的表观热导率增加很多。
0.35
0.599
第二章 导热理论基础
※导热是在温度差作用下依靠物质微粒（分子、原子和 自由电子等）的运动（移动、振动和转动）进行的能 量传递。因此，导热与物体内的温度分布密切相关。 ※本章将从温度场、温度梯度等基本概念出发 阐述导热过程的基本规律 讨论描述物体导热的导热微分方程和定解条件
第二章 导热理论基础
第一节 温度场和温度梯度 一、温度场（P13）
第二章 导热理论基础
第三节 热导率
4、几点说明
（1）保温材料的λ值界定值随时间和行业的不同有所变化。 保温材料热导率的界定值大小反映了一个国家保温材料的生
产及节能的水平。
20世纪50年代我国沿用前苏联标准为0.23W/(m·K)； 20世纪80年代，GB4272-84规定为0.14W/(m·K)， GB4272-92《设备及管道保温技术通则》中则降低到 （0.122）W对/(于m各·K向) 异性材料，其热导率还与方向有关。
1、等温面：同一瞬间，温度场中温度相同的点所连成的面。 2、等温线：等温面与其他任一平面的交线。
3、立体的等温面常用等温线的平面图来表示。
为了在平面内清晰地表示一组等温面，常用这些等温面与一 平面垂直相交所得的一簇等温线来表示。 图2-1是用等温线表示的内燃机活塞和水冷燃气轮机叶片的温度场
第二章 导热理论基础
三、温度梯度（P13-14）
第二章 导热理论基础
第三节 热导率
3、隔热层必须采取防潮措施
（1） 湿材料 干材料或水
因多孔材料很容易吸收水分，吸水后，由于热导率较大的水
代替了热导率较小的介质，加之在温度梯度的推动下引起水分
迁移，使多孔材料的表观热导率增加很多。
0.35
0.599
第二章 导热理论基础
※导热是在温度差作用下依靠物质微粒（分子、原子和 自由电子等）的运动（移动、振动和转动）进行的能 量传递。因此，导热与物体内的温度分布密切相关。 ※本章将从温度场、温度梯度等基本概念出发 阐述导热过程的基本规律 讨论描述物体导热的导热微分方程和定解条件
第二章 导热理论基础
第一节 温度场和温度梯度 一、温度场（P13）
第二章 导热理论基础
第三节 热导率
4、几点说明
（1）保温材料的λ值界定值随时间和行业的不同有所变化。 保温材料热导率的界定值大小反映了一个国家保温材料的生
产及节能的水平。
20世纪50年代我国沿用前苏联标准为0.23W/(m·K)； 20世纪80年代，GB4272-84规定为0.14W/(m·K)， GB4272-92《设备及管道保温技术通则》中则降低到 （0.122）W对/(于m各·K向) 异性材料，其热导率还与方向有关。
1、等温面：同一瞬间，温度场中温度相同的点所连成的面。 2、等温线：等温面与其他任一平面的交线。
3、立体的等温面常用等温线的平面图来表示。
为了在平面内清晰地表示一组等温面，常用这些等温面与一 平面垂直相交所得的一簇等温线来表示。 图2-1是用等温线表示的内燃机活塞和水冷燃气轮机叶片的温度场
第二章 导热理论基础
三、温度梯度（P13-14）
(精编课件)导热系数的测定方法.ppt
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【讨论】：
1．可表示为
t 推动力
Q R
热阻
推动力：t (t1 t2 )
热阻：R
δ
A
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例1-1 现有一厚度为240mm的砖壁，内壁温度 为600℃，外壁温度为150℃。试求通过每平方米 砖壁的热量。已知该温度范围内砖壁的平均导热 系数λ=0.6W/m·℃。
dx
分离变量后积分（设不随t而变）
t2 dt Q
δ
dx
t1
A 0
得
Q
A
δ
(t1
t2 )
Q
式中 Q ─热流量或传热速率，W或J/s；
q A δ (t1 t2 ) A ─平壁的面积，m2；
或
Q
(t1
t2 ) δ
δ ─平壁的厚度，m；
─平壁的导热系数，W/(m·℃) ；
A
t1,t2 ─平壁两侧的温度，℃。
?稳态法平板法热流计法瞬态热线法瞬态热线法瞬态平面热源法探针法激光法3法非稳态法导热系数的测量方法?非稳态法稳态法?球体法?实验仪器球壁导热仪适用材料燥材料在不同填充密度下的导热系数燥材料在不同填充密度下的导热系数燥材料在不同填充密度下的导热系数燥材料在不同填充密度下的导热系数?适用材料用于测定粉状颗粒状纤维状干用于测定粉状颗粒状纤维状干圆球法测定绝热材料的导热系数是以同心球壁稳定导热规律作为基础
4.热电偶热端 8.调压器
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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）。
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【讨论】：
1．可表示为
t 推动力
Q R
热阻
推动力：t (t1 t2 )
热阻：R
δ
A
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例1-1 现有一厚度为240mm的砖壁，内壁温度 为600℃，外壁温度为150℃。试求通过每平方米 砖壁的热量。已知该温度范围内砖壁的平均导热 系数λ=0.6W/m·℃。
dx
分离变量后积分（设不随t而变）
t2 dt Q
δ
dx
t1
A 0
得
Q
A
δ
(t1
t2 )
Q
式中 Q ─热流量或传热速率，W或J/s；
q A δ (t1 t2 ) A ─平壁的面积，m2；
或
Q
(t1
t2 ) δ
δ ─平壁的厚度，m；
─平壁的导热系数，W/(m·℃) ；
A
t1,t2 ─平壁两侧的温度，℃。
?稳态法平板法热流计法瞬态热线法瞬态热线法瞬态平面热源法探针法激光法3法非稳态法导热系数的测量方法?非稳态法稳态法?球体法?实验仪器球壁导热仪适用材料燥材料在不同填充密度下的导热系数燥材料在不同填充密度下的导热系数燥材料在不同填充密度下的导热系数燥材料在不同填充密度下的导热系数?适用材料用于测定粉状颗粒状纤维状干用于测定粉状颗粒状纤维状干圆球法测定绝热材料的导热系数是以同心球壁稳定导热规律作为基础
4.热电偶热端 8.调压器
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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）。
4.2_热传导课件
取环形微元，直径 r， 厚dr，
则： S2prL
由Fourier定律， Q 2πrL dt
dr 积分得:
Q
2πL(t1 t2 )
ln r2
t1 t2 r2 r1
Dt b
Dt R
推动力 阻力
r1
Sm Sm
Q
2πL(t1 t2 )
ln r2
t1 t2 ln r2 / r1
dQ dS dt
dx
表征材料导热性能的物性参数, 越大，导热性能越好。
dQ
ds
t
W m2 ℃
W
m ℃
n
m
讨论：
写成
dQ dS
t n
，可与牛顿粘性定律(P12)类比：
dQ t dt
Dt R
推动力 阻力
r1
2πL
可写成：Q Sm(t1 t2 ) Sm(t1 t2 )
b
r2 r1
Sm 2π rm L
rm
r2 r1 ln r2
r1
Sm
s2 s1 ln s2
s1
（若S2/S1≤2，可用算术均值)
对数平均半径 对数平均面积
P218：算术平均和对数平均
记为 grad t 指向温度升高的方向
热流方向总是与温度梯度方向相反。
一维稳态温度场：
gradt
dt
dx
等温面的特点：
I
（1）温度不同的等温面绝不会相交。 II
n
t+Dt
则： S2prL
由Fourier定律， Q 2πrL dt
dr 积分得:
Q
2πL(t1 t2 )
ln r2
t1 t2 r2 r1
Dt b
Dt R
推动力 阻力
r1
Sm Sm
Q
2πL(t1 t2 )
ln r2
t1 t2 ln r2 / r1
dQ dS dt
dx
表征材料导热性能的物性参数, 越大，导热性能越好。
dQ
ds
t
W m2 ℃
W
m ℃
n
m
讨论：
写成
dQ dS
t n
，可与牛顿粘性定律(P12)类比：
dQ t dt
Dt R
推动力 阻力
r1
2πL
可写成：Q Sm(t1 t2 ) Sm(t1 t2 )
b
r2 r1
Sm 2π rm L
rm
r2 r1 ln r2
r1
Sm
s2 s1 ln s2
s1
（若S2/S1≤2，可用算术均值)
对数平均半径 对数平均面积
P218：算术平均和对数平均
记为 grad t 指向温度升高的方向
热流方向总是与温度梯度方向相反。
一维稳态温度场：
gradt
dt
dx
等温面的特点：
I
（1）温度不同的等温面绝不会相交。 II
n
t+Dt
《导热系数测量》课件
定期校准设备
对测量设备进行定期校准和维护，确 保设备的性能指标满足测量要求。
提高操作技能
加强操作人员的培训和技能提升，提 高其对测量原理和操作技能的理解和 掌握程度。
06 导热系数测量的 最新进展与展望
导热系数测量的新技术
激光闪射法
利用激光脉冲在样品表面产生瞬态热 源，通过测量热扩散系数来计算导热 系数。该方法具有高精度、非接触和 非破坏性等优点。
VS
详细描述
激光法是一种新兴的导热系数测量方法， 利用激光技术对样品进行快速、非接触的 测量，通过分析样品的光学性质与导热系 数的相关性来计算导热系数。激光法具有 测量速度快、非接触等优点，但需要高精 度的光学仪器和复杂的数据处理技术。
03 导热系数的测量 仪器
稳态法测量仪器
稳态法测量仪器是导热系数测量的经典方法之一，其原理基于热传导的稳态特性。
瞬态法测量时间短，适用于快速测量，但对样品有一定损伤。
热线法测量仪器
1
热线法测量仪器利用金属丝作为热线，置于样品 中，通过测量热线上的电流和温度变化来计算导 热系数。
Байду номын сангаас
2
仪器主要包括热线、测温元件和电流源等部分， 通过测量热线上的电阻变化和温度变化，计算导 热系数。
3
热线法测量精度较高，适用于小样品和薄层样品 的测量。
激光法测量仪器
激光法测量仪器利用激光的热效应和光干涉等 技术来测量导热系数。
仪器通常包括激光器、光干涉仪和测温元件等 部分，通过将激光照射到样品表面并记录干涉 条纹的变化和温度变化，计算导热系数。
激光法测量精度高、非接触、无损，适用于各 种材料的测量，但对仪器的稳定性和精度要求 较高。
04 导热系数测量的 实验操作
10讲义(导热系数)
讲义一：导热系数的测定【实验目的】1、 感知热传导现象的物理过程；2、 学习用稳态法测量不良导体的导热系数；3、学习利用物体的散热速率测量传热速率。
【实验仪器及装置】FD-TC-B 型导热系数测定仪、游标卡尺及电子天平等 【实验原理】 1、傅立叶热传导方程傅立叶热传导方程正确的反映了材料内部的热传导的基本规律。
该方程式指出：在物体内部，垂直于热传导方向彼此相距B h ，温度分别是121θθθ（和>）2θ的两个平行平面之间，当平面的面积为S 时，在t δ时间内通过面积S 的热量Q δ满足关系：212124B B B Q S d t h h θθθθδλλπδ--== （1） 其tQ δδ为单位时间传过的热量（又称热流量），与λ为导热系数（又称热导率）、传热面积24B d S π=、距离B h 以及温差12θθ-有关。
而λ的物理意义为：相距单位长度的两个平面间的温度相差一个单位时，每秒通过单位面积的热量，单位为C m W 0//。
不良导体的导热系数一般很小，例如，矿渣棉为0.058，石棉板为0.12，松木为0.15～0.35，混凝土板为0.87，红砖为0.19，橡胶为0.22等。
良导体的导热系数通常比较大，约为不良导体的321010～倍，如铜为4.0×210。
以上各量单位是C m W 0//。
2、稳态温度和热流量的测量（1）稳态温度测量如图（二）所示，当传热达到稳定状态时，样品上下表面的温度21θθ和不变，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 向周围环境散热θθ加热铜盘待测样品 散热铜盘图（二）1θ2θB h速率相等。
因此可以通过散热盘P 在稳态温度2θ时的散热速率来求出通过样品传递的热流量tQδδ。
（2）热流量的测量当测得稳态时的样品上下表面温度1θ和2θ后，将样品B 抽去，让加热盘C 与散热盘P 接触，使散热盘的温度上升高到其稳态2θ时的5℃以上，再移开加热盘，让散热盘在风扇作用下冷却，记录散热盘温度θ随时间t 的下降情况，便可求出散热盘在其稳态2θ处的冷却速率2θθθ=∆∆t ，则散热盘P 在2θ时的散热速率为：2θθθ=∆∆t mc（2）其中m 为散热盘P 的质量，c 为其比热容。
导热系数的测量ppt课件
导热系数的丈量
兰州理工大学物理实验中心
预备知识
导热系数〔热导率〕是反映资料导 热性能的物理量。在科学实验和工程技 术中对资料的热导率常用实验的方法测 定。大体上分为稳态法和动态法。本实 验采用稳态法丈量资料热导率。经过实 验可以加深对热传导规律的了解，领会 运用参量转换法的设计思想，掌握用温 度传感器丈量的方法。
导热系数的丈量
实验目的 实验仪器 实验原理 实验内容及操作 数据处置
实验目的
1、掌握稳态法测资料导热系数 的方法
2、掌握一种用热电转换方式进 展温度丈量的方法。
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〕 游标卡尺等
仪 器 简介
仪器采用低于36V的隔离电压作 为加热电源，固定于底座上的３ 个测微螺旋头支撑着一个散热圆 铜盘，样品上下面可与加热铜盘 及散热铜盘严密接触。散热盘下 方有一轴流式风扇，用来快速散 热，两个热电偶的冷端浸于杜瓦
加热过程中翻开散热盘下面的微型轴流式 风扇，以构成一个稳定的散热环境。稳态后 取下一支热电偶，插入散热盘小孔，记录稳
4、取出样品，使加热盘与散热盘直接接触 ，再加热。当散热盘温度比稳态时的T3高出 约10℃〔电压表读数约添加0.5mV〕时，停顿 加热，并立刻移去加热盘，让散热盘开场自 然冷却，并马上每隔30s记录一次散热盘的温 度值，直到电压表读数比稳态时低约0.5mV为 止。
3、根据稳态法，为得到稳定的温度分布，可 先将电源电压打到“高〞档，几分钟后 θ1=4.00mv即可将开关拨到“低〞档，经过 调理电热板电压“高〞、“低〞及“断〞电 档，使θ1读数在±0.03mv范围内，同时每隔 30秒读θ2的数值，假设在2分钟内样品下外 表温度θ2示值不变，即可以为已到达稳定形 状。记录稳态时与θ1，θ2对应的T1，T2值 。
兰州理工大学物理实验中心
预备知识
导热系数〔热导率〕是反映资料导 热性能的物理量。在科学实验和工程技 术中对资料的热导率常用实验的方法测 定。大体上分为稳态法和动态法。本实 验采用稳态法丈量资料热导率。经过实 验可以加深对热传导规律的了解，领会 运用参量转换法的设计思想，掌握用温 度传感器丈量的方法。
导热系数的丈量
实验目的 实验仪器 实验原理 实验内容及操作 数据处置
实验目的
1、掌握稳态法测资料导热系数 的方法
2、掌握一种用热电转换方式进 展温度丈量的方法。
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〕 游标卡尺等
仪 器 简介
仪器采用低于36V的隔离电压作 为加热电源，固定于底座上的３ 个测微螺旋头支撑着一个散热圆 铜盘，样品上下面可与加热铜盘 及散热铜盘严密接触。散热盘下 方有一轴流式风扇，用来快速散 热，两个热电偶的冷端浸于杜瓦
加热过程中翻开散热盘下面的微型轴流式 风扇，以构成一个稳定的散热环境。稳态后 取下一支热电偶，插入散热盘小孔，记录稳
4、取出样品，使加热盘与散热盘直接接触 ，再加热。当散热盘温度比稳态时的T3高出 约10℃〔电压表读数约添加0.5mV〕时，停顿 加热，并立刻移去加热盘，让散热盘开场自 然冷却，并马上每隔30s记录一次散热盘的温 度值，直到电压表读数比稳态时低约0.5mV为 止。
3、根据稳态法，为得到稳定的温度分布，可 先将电源电压打到“高〞档，几分钟后 θ1=4.00mv即可将开关拨到“低〞档，经过 调理电热板电压“高〞、“低〞及“断〞电 档，使θ1读数在±0.03mv范围内，同时每隔 30秒读θ2的数值，假设在2分钟内样品下外 表温度θ2示值不变，即可以为已到达稳定形 状。记录稳态时与θ1，θ2对应的T1，T2值 。
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（ 3）
式(3)中m是散热黄铜的质量，c是黄铜比热。 这样，只要测出散热黄铜的冷却率
t
2 20
，就可以联
立（1）、（2）及（3）式而得出导热系数λ ，但是， 当散热黄铜处在稳定系统之中时，其冷却率不方便测
量，必须将它独立放在空气中才可以测量，这时相应
的冷却率我们不妨记为 t 2 20
设定的温度
可以通过右边的三个 按键设置加热盘温度
注意测温元件 PT100的插 法
3、打开加热开关加热，等待稳定状态到来； 此过程需要耐心，等真正稳定了才进行测量，对 于所测温度存在小幅波动的情况，可在一段时间 测量多组数据进行平均。
（1）
式（1）中θ10、θ20是传热稳定时的样品上下表面温度， 是
Q t
根据傅立叶的热传导定律，（1）式左边可以写为：
1 2 Q S t h1
（2）
而根据物体的散热率与冷却率之间的关系，（1）
式右边可以写为：
q mc t 2 20 t
2 20
四、实验仪器
（一） 实验仪器 1．THQDC-1型导热系数测定仪。 4．镊子 2．游标卡尺。 3．天平 THQDC-1
数 测 定型 仪导 热 系
（二） 注意事项。 1．加热盘温度设定值不得高于110℃，实验时应随时 观察加热盘温度变化。 2．实验装置温度较高，实验过程中不要触摸高温盘， 以防烫伤。 3．PID智能温度调节器出厂前各参数均设置好，实验 时可以修改加热盘温度设定值SV，修改其它参数时应 谨慎，否则影响控温效果。 4．实验过程中Pt100金属部分不要裸露在外，且插 入深度要一致，否则影响测温精度。
稳态法是在加热和散热达到平衡状态、样品内部形成 稳定温度分布的条件下进行测量。非稳态法则是指在 测量过程中样品内部的温度分布是变化的，变化规律 不仅受实验条件的影响，还与待测样品的导热系数有 关。本实验介绍一种比较简单的利用稳态法测定不良 导体导热系数的方法。
（二）实验目的 1．掌握稳态法测定不良导体导热系数的方法。 2. 了解物体散热速率和传热速率的关系。
（三）科学家简介
傅里叶（Jean Baptiste Joseph Fourier， 1768～1830）,法国数学家、物理学家。 1768年3月21日生于法国中部欧塞尔一 个裁缝家庭，1830年5月16日卒于巴黎。 9岁父母双亡，被当地教堂收养。 12岁 由一主教送入地方军事学校读书。17岁 回乡教数学， 1794 到巴黎，成为高等 师 范 学 校 的 首 批 学 员 ， 次年到巴黎综合工科学校执教。1798年随拿破仑远征埃及时任 军中文书和埃及研究院秘书，1801年回国后任伊泽尔省地方长 官。由于对热传导理论的贡献于1817年当选为科学院院士， 1822年任该院终身秘书，后又任法兰西学院终身秘书和理工科 大学校务委员会主席。主要贡献是在研究热的传播时创立了一 套数学理论。
导热性能较好的物体称为良热导体，导热性能较差的物 体称为不良热导体。 定量描述物体导热性能的物理量是导热系数，一般说 来，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。
导热系数是描述材料性能的一个重要参数，在锅炉制造、房屋 设计、冰箱生产等工程实践中都要涉及这个参数，而且通过研 究物质的导热系数，还可以进一步了解物质组成及其内部结构 等。所以，导热系数的研究和测定有着重要的实际意义。在科 学实验和工程设计中，所用材料的导热系数都需要用实验的方 法精确测定。其测量方法大致上有稳态法和非稳态法两类。
，根据散热率也
即冷却率与表面积成正比的规律，可以有如下的关系
式成立：
t 2 20
R 2 2R h 2 2 2 t 2R 2 2R h 2 2 2 2 20
于是我们可以进一步得出导热系数λ 的表示式为：
5．实验应在室内温度基本稳定及无风的条件下进行， 否则将影响控温效果。
6．测定仪面板上有0～220V加热电源，连接和分开 加热电源线时均应先关闭电源总开关，以防触电。
小心有电！
五、实验内容
（一）基本实验内容和实验操作程序
1、测量样品及散热铜盘的尺寸； 2、设置温度参数，安装仪器，置放温度传感器； 加热盘温度
一、 开篇设问
（一） 预备问题
1．样品的导热系数大小与温度有什么关系？ 2．样品的导热系数大小与导热性能有什么关系？
（二）学生容易出错的问题
1．测定散热盘冷却速率时为什么要在稳态温度θ20 附近选值？
（三）课后要思考的问题或扩展问题。 1．分析本实验中的主要误差来源？ 2．个别仪器的温度计存在的测量误差（并且假定 我们无法对温度计进行调整），这一误差会影响 导热系数的测量精度，对此你有什么好的解决办 法吗？请提出你的方案。 Nhomakorabea、实验原理
加热盘
温 度 1 热流 温 度 2
样品盘
散热盘
图一 导热系数实验装置示意图 当如图一所示的系统达成热平衡时，通过待测样品的传热 率和散热黄铜盘向侧面和下面的散热率相同，即有
Q q t 1 10 t 2 20
样品的传热速率，
q 是黄铜盘散热率。 t
（ 1
R 2h 1 h 2 2 1 mc 2 t 2 R 2 h R 2 2 10 20 1 2 20
（4）
本实验在散热环节散热盘上面未覆盖样品，有些教 科书要求覆盖样品，所得公式与此不同。
二、背景介绍
（一）导热系数及其稳态法测量
热量传递的三种途径：热传导、热对流、以及热辐射。
热传导是指发生在固体内部或静止流体内部的热量交换的过程。 从微观上说，热传导或者说导热过程是以自由电子或晶格振动波 作为载体进行热量交换的过程；从宏观上说，它是由于物体内部 存在温度梯度，而发生从高温部分向低温部分传递热量的过程。