液体导热系数的测量

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教学实验2006 液体导热系数测定实验

指导书

液体导热系数测定实验

实验指导书

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、工作原理 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·K] (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5,使绝大部分热量只向下部传导。

2、为了减小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。

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(T 2)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

1.循环水出口

2.均流循环水槽

3.被测液体

4.加热热源

5.绝热保温材料

6.冷面热电偶

7.加热导线

8.电源指示灯

9.电源开关10.保险丝11.巡检仪(仅供计算机接口的用户)12.温控表13功率调节旋钮14.电流转换开关15.电压表16.电流表17.支架18. 循环水进口19—调整水准的螺丝

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(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,应是被测液体液面均匀淹没三片垫片。

3、将上热面加热器轻轻放在垫片上。

4、连接热电偶插头及电位差计(用户自备)。

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,调整输入电压(V1)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、按下14.电流转换开关,并记录测量部位电压V 2及通过的电流I 。

8、每隔5分钟左右从温度读数显示器记下被测液体冷、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 [附]

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。

五、数据整理 1、有效导热面积A

2

4

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 ∆••=δλ [W/m ·K]

式中:

D——电加热器热量测量部位的直径(取D=0.15m)[m] T1——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] 六、实验的讨论与分析:

液体导热系数测定装置

测试计算例题

一、测试记录

被测液体:润滑油 液体厚度:δ=0.003m 有效导热面积的计算直径: D=0.29m 电加热器的输入电压: V 1=100V 相应有效导热面积的加热器电位差:V 2=40V 加热器工作电压: I=2.5A

热面、冷面温度T 1、T 2读数记录表

二、数据处理

4

)

(4

1

21

∑-=

∆T T

T =36℃

126.0364

29

.0003

.05.2402

=•⨯⨯=

πλW/m ·℃ 测试时间: 年 月 日

镍铬-铜镍(鏮铜)热电偶(E型)温度-微伏对照表

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