液体导热系数测定实验

液体导热系数测定试验装置（RYD－20）

实验指导书

本装置是用稳态法测量液体导热系数的专用教学实验设备。装置结构简单，操作方便。通过实验，学生可以了解测量液体实验导热系数的基本原理和方法。

实验装置的简图如下图所示：

1－手动平衡螺栓2－循环冷却水槽3－上下均热板4－电加热器

5－隔热保温层6－电控箱7－测温热电偶8－测温垫块9－油液槽

10－进水11－出水12－进水测温13－出水测温

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（简图5）使绝大部分热量只向下部传导；

2、为了减少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=0.0.35m）作为热量的测量和计算部分；

3、在加热器底部设均热板，（简图3）以使被测液体热面温度（T1）更趋均匀；

4、设循环冷却水槽（简图2）以使被测液体冷面温度T2恒定与水温接近；（如用户自备恒温水浴可以直接取水浴的温度与T2接近即可，并拔除本装置上的T3、T4测温线。）

5、被测液体的厚度δ是通过放在液槽中的垫片来确定的，为防止内部对流传热的产生，一般取垫片厚度δ≤4-6㎜。

一、试验装置：

本实验装置由五部分组成：

1、透明有机玻璃护罩；

2、保温热面体箱（含电加热器及均热板隔热棉等）；

3、冷面箱体，冷面箱体和热面箱体各装有K式热电偶一支。设备并备有金属垫块

4、6、8㎜厚的各一组（每组三块）。

4、单独式控电箱；

5、3KVA接触调压器一台。

二、装置特点与用途：

本装置是采用稳态法，对不同厚度的不同液体进行导热系数（ ）的测试（可变换介质和改变测试厚度）本装置的工作表面与介质试样表面现象接触良好，可改变温度测得不同温度值下的导热系数值，并可建立与温度的关系式。本仪器可在一定时间内测定液体的导热系数。具有样品准备容易，操作方便之优点，除可测得均匀介质外，特别适合乳蚀液，含有液体的固体材料的热物理参数，可广泛用于石油、化工建筑、食品、机械、地质等工业部门。还是传热教学和科研的必备设备，并能为生产服务。

三、使用方法与步骤：

1、将选择好一样厚度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、将上热面加热器轻轻放在垫片上。

4、连接热电偶插头及水温测温线并插入水的进口和出口即可。

5、接通循环冷却水槽上的进出水管，并调节出水口阀门流量。（如用户自备恒温水浴可以直接接通即可）

6、接通电源，推动电源加热开关，输入电压旋扭至其予定值（注意热面温度不得高于被测液体的闪点温度）。

7、每隔5分钟左右从温度数显器上记下被测液体冷、热面的温度读值（℃）。将它们记下，并计算出各次的温差△T=T1-T2。当连续四次温差值的波动≤1℃时，试验即可结束。

8、试验完毕后切断电源、水源。

【附】若发现T1一直在升高（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。

四、试验目的：

1、用稳态法测量液体的导热系数。

2、了解试验装置的结构作原理，掌握液体导热系数的测试方法。

五、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：

从而，试件的导热系数λ为：

λ=Q ·δ/A(T1－T2) [W/m ·K] (3) 试件

A

Q

δT 21

T

A — 试件垂直于导热方向的截面积[㎡]

T1 — 被测试件热面温度 [K]

T2 — 被测试件冷面温度 [K]

δ — 被测试件导热方向的厚度 [m]

六、数据处理：

1、有效导热面积A

A=πD ²/4 [㎡]

2、平均传热温差△T

3、单位时间通过面积A的热流量Q

Q=V2·I [W]

4、液体的导热系数λ

式中D —电加热器热量测量部位的直径（取D=0.35m）[m] T1 —被测试件热面温度[K]

T2 —被测试件冷面温度[K]

V —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]