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