多點熱流儀測定材料的當量導熱系數(shù)

1、熱流儀法測定材料的當量導熱系數(shù)一、實驗目的鞏固和深化導熱過程的基本理論，學習熱流儀測定材料的導熱系數(shù)，并觀察非穩(wěn)定條件下物體表面熱流與溫度的變化情況 。二、實驗原理熱流儀原理如圖1-1所示：圖11.熱流儀原理簡圖當穩(wěn)定熱流Q穿過一面積F值大于厚度三個數(shù)量級以上的正方薄形導熱體時，我們可以認為該薄形導熱體內(nèi)處于一維穩(wěn)定導熱狀況，于是根據(jù)付利葉定律： w （11） 對用作熱流儀探頭的具體薄形導熱材料（通常為硅橡膠），由于其面積、厚度及導熱系數(shù)都是固定的，因此經(jīng)過技術(shù)處理，其兩表面的溫差熱電堆（若干對熱電偶串聯(lián)以增加靈敏度）信號就能直接顯示出流過其內(nèi)部單位面積上的熱流量即熱流密度:q= f(t) （

2、12）導熱系數(shù)是表征材料導熱能力的物理量。對于不同的材料，導熱系數(shù)是各不相同的，對同一材料，導熱系數(shù)還會隨著溫度、壓力、濕度、物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和重度等因素而變異。各種材料的導熱系數(shù)都用實驗方法來測定，如果要分別考慮不同因素的影響，就需要針對各種因素加以試驗，往往不能只在一種實驗設(shè)備上進行。本實驗就是用熱流儀來測定復合材料的當量導熱系數(shù)：K= f(1, 2, 3,、,n) （13）本實驗是根據(jù)在一維穩(wěn)態(tài)情況下，用熱流儀測量通過冰箱門壁的熱流量q及其兩面的溫差與厚度，來確定由防護塑料、發(fā)泡保溫材料以及鋼板等復合而成的冰箱門導熱系數(shù)。我們知道，通過平板的穩(wěn)定導熱量為 w （14）測試時，如果將平板兩面溫差

3、 t=t1-t2、平板厚度、垂直熱流力向和通過平板的熱流量q測定以后，就可以根據(jù)下式得出導熱系數(shù)， （15）需要指出的是，由于導熱系數(shù)會隨溫度變化，所以我們必須定義上式所得的導熱系數(shù)是在當時的平均溫度下材料的導熱系數(shù)值，此平均溫度為： （16） 三、實驗裝置及測量儀器該實驗的電器連接圖和實驗裝置如圖12。 圖12 試驗臺的電器聯(lián)接圖 熱流儀探頭 電位差計 多點熱流儀（HFM-215） 熱電偶 加熱器 冰箱以及卡尺等 四、實驗方法和步驟 1先測被測件的厚度。(本實驗冰箱門厚度n=55mm)2按圖1-1聯(lián)接并仔細檢查各接線電路。用電位差計測熱電偶兩端的電壓確定溫差。本實驗所用的熱電偶的壓溫轉(zhuǎn)換系數(shù)是：33uV/。3從熱流儀上讀取穩(wěn)態(tài)時的熱流密度和冰箱內(nèi)表面溫度。 4計算當量導熱系數(shù)與平均溫度5.切斷冰箱內(nèi)加熱器后， 每隔一段時間(1015min)進行一次熱流、溫度記錄，至少測6點數(shù)據(jù)。6. 測試結(jié)束后，關(guān)閉各帶電的儀器設(shè)備。五、實驗記錄及結(jié)果處理 測定當量導熱系數(shù)q= ;n= ;u= t1=t2= ； k= 實驗表格 序號時間內(nèi)壁溫度（）外壁溫度（）電位差