圓球法測定絕熱材料導熱系數

圓球法測定絕熱材料導熱系數一、實驗目的鞏固穩(wěn)定導熱的基本理論，學習用圓球法測定材料導熱系數的實驗方法，學會利用標準電阻精密測量電功率的方法以及用熱電偶測溫的技術；測量試材的導熱系數，以及隨溫度變化的規(guī)律。二、實驗原理圓球法就是應用沿球壁半徑方向一維穩(wěn)態(tài)導熱的基本原理測定顆粒狀以及纖維狀材料導熱系數的實驗方法。在兩個同心圓球所組成的夾層中，填入顆粒狀或纖維狀試材，內外球直徑分別為dj80mm，d2=150mm，內球表面溫度為弓外球表面溫度為弓，根據傅立葉定律，當實驗處于穩(wěn)態(tài)時，通過夾層的導熱量為t—t_!—_!2兀人(dd)、12/通過上式可推導出在平均溫度t通過上式可推導出在平均溫度t=匕*t尸下的材料的導熱系數人G)=若改變加熱量Q，就可以改變壁面溫度使其處于另一種狀態(tài)t「t2,這樣可以測出在各種不同平均溫度t=匕*七下試材的導熱系數，因此可以得出一條人G)?,間的關系曲線。三、實驗裝置與測量儀表實驗裝置如圖所示。圓球內球中電加熱器由高精度晶體管直流穩(wěn)壓電源供電。需要測量的量包括以下參數。功率W的測量用直流穩(wěn)壓電源加熱，功率用精確度為0.01%標準電阻法測量，標準電阻為％、r2、r3,R2J(R+RV2R322連接線路如圖1，用電位差計測出匕、R2J(R+RV2R322f匕-匕]如+104V2=(10V-0.1V)x103V"0.110J10122如果選擇R]=0.01。

那么W^(100匕—0.1V2)x103V2。溫度測量在內外球壁分別埋有鎳格一鎳鋁熱電偶，測出它們的熱電勢uti、ut2,查熱電偶分度表圓球法測量導熱系數的實驗裝置得出相應的溫度t1、t2。上述計算功率時用到的V1、V2（即電流電壓）以及熱電偶的熱電勢Uti、Ut2均采用UJ-33a型電位差計測量。四、實驗步驟將試材烘干；根據給定的被測材料的容重，算出儀器內所需裝填的試材重量，并將試材均勻裝入球內;連接并檢查線路系統(tǒng)以及測量儀表。接通電源，觀察各項測量數據的變化情況；當各項數據基本不隨時間變化時，說明系統(tǒng)已達穩(wěn)定狀態(tài)，開始測量并記錄，每隔5分鐘測一次，共測三次；整理數據，選擇一次測量的數據代入公式計算人6），由于熱系統(tǒng)的穩(wěn)定時間較長，所以在做實驗時前四項準備工作，在另一套設備上進行，并利用EX型記錄儀觀察其升溫過程。五、數據處理與結論分析電壓V1/mVV2/mVt1/mVt2/mV第一組27.48723.0923.5811.41第二組27.4923.0963.581.407第三組27.49323.0973.5771.405平均27.4923.0953.5793331.407333溫度/°c\\84.898535.1057Q=W=（10匕-0.1V）x103匕=6.2955W:*Q32-?）=0.11738（W/m-K）2兀dd2（「七）誤差分析與討論：本實驗中的主要數據有四個：V、V、t、t,其中V、V的精度主要取決于電阻R、1212121R2的精確度，以及測量設備的精度。溫度匕的精度也主要取決于測量儀器的精確程度，而溫度t2測的是與環(huán)境直接接觸的外側溫度，這個溫度收外界影響比較大，因此提高該實驗的精確度的主要措施在于提高它的精確度，主要方法如下：避免空氣對流。盡量減少周圍空氣的流動，避免在實驗室中來回