穩(wěn)態(tài)平板法測(cè)定絕熱材料導(dǎo)熱系數(shù)

1、實(shí)驗(yàn)一 穩(wěn)態(tài)平板法測(cè)定絕熱材料導(dǎo)熱系數(shù)一. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.學(xué)習(xí)用平板法測(cè)定絕熱材料導(dǎo)熱系數(shù)。2.測(cè)定實(shí)驗(yàn)材料的導(dǎo)熱系數(shù)。3.確定實(shí)驗(yàn)材料導(dǎo)熱系數(shù)與溫度的關(guān)系。二.實(shí)驗(yàn)原理穩(wěn)態(tài)平板法是應(yīng)用一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過(guò)程的基本原理來(lái)測(cè)定材料導(dǎo)熱系數(shù)的方法，可以用來(lái)進(jìn)行導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)定試驗(yàn)，測(cè)定材料的導(dǎo)熱系數(shù)及其和溫度的關(guān)系。 試驗(yàn)設(shè)備是根據(jù)在一維穩(wěn)態(tài)情況下通過(guò)平板的導(dǎo)熱量和平板兩面的溫差成正比，和平板的厚度成正比，以及和導(dǎo)熱系數(shù)成正比的關(guān)系來(lái)設(shè)計(jì)的。我們知道，通過(guò)薄壁平板（壁厚小于十分之一壁長(zhǎng)和壁寬）的穩(wěn)定導(dǎo)熱量為： W （1）測(cè)定時(shí)，如果將平板兩面的溫差（）為加熱面中心溫度的平均值，為冷卻面中心溫度的平均值）、平

2、板厚度、垂直熱流方向的導(dǎo)熱面積和通過(guò)平板的熱流量測(cè)定以后，就可以根據(jù)下式得出導(dǎo)熱系數(shù)： （2）需要指出，上式所得的導(dǎo)熱系數(shù)是在當(dāng)時(shí)的平均溫度下材料的導(dǎo)熱系數(shù)值，此平均溫度為： （5）在不同的溫度和溫差條件下測(cè)出相應(yīng)的值，然后將值標(biāo)在坐標(biāo)圖內(nèi)，就可以得出 的關(guān)系曲線。 三.實(shí)驗(yàn)裝置穩(wěn)態(tài)平板法測(cè)定材料導(dǎo)熱系數(shù)裝置圖如圖1所示。圖1 穩(wěn)態(tài)平板法測(cè)定材料導(dǎo)熱系數(shù)裝置圖1.水冷箱；2.輔助加熱器；3.主加熱器；4.銅板；5.試件； 實(shí)驗(yàn)臺(tái)主要參數(shù)：1.主加熱器電阻值：100 2.輔加熱器（每個(gè)）電阻值：503.熱電偶： 4.試件最高加熱溫度：805.主加熱器電壓直流： 6.輔助加熱器電壓直流： 試驗(yàn)材料

3、做成兩塊方形薄壁平板試件，面積為300×300 mm2，實(shí)際導(dǎo)熱計(jì)算面積A=200×200mm2，上下平板厚度均為=（實(shí)測(cè)），平板試件分別被夾緊在加熱器的上、下熱面和上、下水套的冷面之間。加熱器的上下面和水套與試件的接觸面都設(shè)有銅板，以使溫度均勻。利用薄膜式加熱片來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)上、下試件熱面的加熱，而上下水套的冷卻面是通過(guò)循環(huán)冷卻水（或自來(lái)水）來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在中間200× 200mm2部位上安設(shè)的加熱器為主加熱器。為了使主加熱器的熱量能夠全部單向通過(guò)上下兩個(gè)試件，并通過(guò)水套的冷水帶走，在主加熱器四周(即200× 200mm2之外的四側(cè))設(shè)有四個(gè)輔助加熱器，測(cè)試時(shí)控

4、制使主加熱器以外的四周保持與中間主加熱器的溫度相一致，以免熱流量向旁側(cè)散失。主加熱器的中心溫度 (或)和水套冷面的中心溫度 (或)用四個(gè)鎳鉻-康銅熱電偶埋設(shè)在銅板上來(lái)測(cè)量：輔助加熱器1和輔助加熱器2的熱面也分別設(shè)置兩個(gè)輔助鎳鉻-康銅熱電偶和（埋設(shè)在銅板的相應(yīng)位置上）。其中輔助熱電偶(或)接到溫度巡檢儀上，與主加熱器中心的主熱電阻 (或)的溫度相比較，通過(guò)跟蹤調(diào)節(jié)使全部輔助加熱器都跟蹤與主加熱器的溫度相一致。而在試驗(yàn)進(jìn)行時(shí)，主加熱器的中心溫度和用兩個(gè)熱電偶來(lái)測(cè)量，而兩個(gè)試件的冷面溫度和也用兩個(gè)熱電偶來(lái)測(cè)量。溫度是利用萬(wàn)能信號(hào)輸入電巡檢儀測(cè)量的，主加熱器的電功率可以用直流穩(wěn)壓電源的電壓表和電流表來(lái)

5、測(cè)量。四.實(shí)驗(yàn)方法與步驟1.將兩個(gè)平板試件仔細(xì)地安裝在加熱器的上下面，試件表面應(yīng)與銅板嚴(yán)密接觸，不應(yīng)有空隙存在。在試件、加熱器和水套等安裝入位后，應(yīng)在上面加壓一定的重物，以使它們都能緊密接觸。 2.聯(lián)接和仔細(xì)檢查各接線電路。將主加熱器的兩根導(dǎo)線接到儀表箱的主加熱器電源接線端子上，同樣將輔助加熱器的兩根導(dǎo)線接到儀表箱的輔助加熱器電源接線端子上。將測(cè)溫?zé)犭娕嫉膶?dǎo)線接到配電箱對(duì)應(yīng)的接線端子上。關(guān)閉主、輔加熱電源開關(guān)及水泵開關(guān)；打開總電源開關(guān),并檢查各熱電阻信號(hào)（溫度）是否正常（基本一致）。 3.打開水泵開關(guān)，檢查冷卻水水泵及其通路能否正常工作，調(diào)節(jié)水閥門開度應(yīng)盡量一致。 4.接通主加熱器電源，并調(diào)節(jié)

6、到合適的電壓（建議由低至高間隔5V或10V逐漸分段加熱，調(diào)整電壓到30V至40V左右），開始加溫，然后開啟輔助加熱電源使加溫電壓與主加熱器電壓接近，一段時(shí)間后，觀察輔助加熱面的溫度是否與主加熱面的溫度一致（嚴(yán)禁一次性加溫超過(guò)75），然后適當(dāng)調(diào)整輔助加熱器的電壓（高則降低、低則增加）來(lái)跟蹤調(diào)整使主、輔加熱溫度相一致。在加溫過(guò)程中，可通過(guò)各測(cè)溫點(diǎn)的測(cè)量值來(lái)控制和了解加熱情況。開始時(shí)，可先不啟動(dòng)冷水泵，待試件的熱面溫度達(dá)到一定水平后，再啟動(dòng)水泵（或接通自來(lái)水），向上下水套通入冷卻水。試驗(yàn)經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，試件的熱面溫度和冷面溫度開始趨于穩(wěn)定。在這個(gè)過(guò)程中可以適當(dāng)調(diào)節(jié)主加熱器電源、輔助加熱器電源的電壓，

7、使其更快或更利于達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。待溫度基本穩(wěn)定后，就可以每隔一段時(shí)間進(jìn)行一次電功率W（或電壓和電流I）讀數(shù)記錄和溫度測(cè)量，從而得到穩(wěn)定的測(cè)試結(jié)果。 5.一個(gè)工況實(shí)驗(yàn)后，可以將設(shè)備調(diào)到另一工況，既調(diào)節(jié)主加熱器功率后，再按上述方法進(jìn)行測(cè)試得到另一工況的穩(wěn)定測(cè)試結(jié)果。調(diào)節(jié)的電功率不宜過(guò)大，一般在510W為宜。 6.根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，進(jìn)行多次工況的測(cè)試。（工況以從低溫到高溫為宜）。 7.測(cè)試結(jié)束后，先切斷加熱器電源，經(jīng)過(guò)10分鐘左右再關(guān)閉水泵（或停放自來(lái)水）。實(shí)驗(yàn)報(bào)告一一、實(shí)驗(yàn)名稱：二、實(shí)驗(yàn)日期：三、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模核摹?shí)驗(yàn)儀器設(shè)備實(shí)驗(yàn)設(shè)備名稱： 設(shè)備編號(hào)： 試件材料： 試件厚度： mm試件外型尺寸： mm2 導(dǎo)熱計(jì)算面積A： mm2 五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與處理 穩(wěn)態(tài)平板法測(cè)定導(dǎo)熱系數(shù)實(shí)驗(yàn)記錄計(jì)算表 熱面溫度冷面溫度輔助加熱器（）（）主加熱器（）（）（）（）（）（）（）（）U（V）I（A）注：（1）導(dǎo)熱量（即主加熱器的電功率）： W