基于Arduino的熱線法測(cè)量流體導(dǎo)熱系數(shù)與熱擴(kuò)散率的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

基于Arduino的熱線法測(cè)量流體導(dǎo)熱系數(shù)與熱擴(kuò)散率的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)基于Arduino的熱線法測(cè)量流體導(dǎo)熱系數(shù)與熱擴(kuò)散率的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)摘要：本文基于Arduino單片機(jī)設(shè)計(jì)了一種利用熱線法測(cè)量流體導(dǎo)熱系數(shù)與熱擴(kuò)散率的實(shí)驗(yàn)方法。通過(guò)將恒定功率的熱線放置于流體中，利用Arduino監(jiān)測(cè)溫度變化，并根據(jù)所得數(shù)據(jù)計(jì)算流體的導(dǎo)熱系數(shù)與熱擴(kuò)散率。研究結(jié)果表明，該實(shí)驗(yàn)方法具有簡(jiǎn)單、便捷的特點(diǎn)，可以有效地測(cè)量流體的導(dǎo)熱性質(zhì)。關(guān)鍵詞：Arduino；熱線法；導(dǎo)熱系數(shù)；熱擴(kuò)散率；實(shí)驗(yàn)方法1.引言熱傳導(dǎo)現(xiàn)象在工程領(lǐng)域中具有重要的應(yīng)用價(jià)值，例如在熱管理、材料研究、能源開(kāi)發(fā)等方面。而測(cè)量流體的導(dǎo)熱系數(shù)和熱擴(kuò)散率是研究流體熱導(dǎo)性質(zhì)的基本方法之一。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法通常使用熱線法進(jìn)行測(cè)量，但其操作復(fù)雜，儀器設(shè)備繁瑣，難以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。因此，本文基于Arduino單片機(jī)設(shè)計(jì)了一種簡(jiǎn)單而可靠的熱線法實(shí)驗(yàn)方法，旨在提高實(shí)驗(yàn)測(cè)量的準(zhǔn)確度和可行性。2.實(shí)驗(yàn)方法2.1實(shí)驗(yàn)原理熱線法是一種常用的測(cè)量流體導(dǎo)熱系數(shù)和熱擴(kuò)散率的方法。其基本原理是利用熱線的恒定功率釋放和流體傳熱過(guò)程中的溫度變化來(lái)計(jì)算導(dǎo)熱系數(shù)和熱擴(kuò)散率。2.2實(shí)驗(yàn)裝置本實(shí)驗(yàn)采用Arduino作為控制單元，利用其PWM輸出控制熱線的功率。實(shí)驗(yàn)裝置包括ArduinoUNO開(kāi)發(fā)板、溫度傳感器、恒壓電源、熱線、恒溫槽和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等。2.3實(shí)驗(yàn)步驟（1）搭建實(shí)驗(yàn)裝置，將Arduino開(kāi)發(fā)板和溫度傳感器連接。（2）調(diào)整恒壓電源使其輸出電壓為恒定值。（3）將熱線置于恒溫槽中，并將溫度傳感器固定在熱線附近。（4）通過(guò)Arduino控制熱線的功率，保持其恒定。（5）記錄溫度傳感器的溫度變化，利用Arduino實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)。（6）根據(jù)所得數(shù)據(jù)計(jì)算流體的導(dǎo)熱系數(shù)和熱擴(kuò)散率。3.實(shí)驗(yàn)結(jié)果根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟得到的數(shù)據(jù)，可以利用計(jì)算公式計(jì)算得到流體的導(dǎo)熱系數(shù)和熱擴(kuò)散率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性受到多種因素的影響，如實(shí)驗(yàn)裝置的穩(wěn)定性、溫度傳感器的精度等。4.討論與分析通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，可以評(píng)估所測(cè)量的流體的導(dǎo)熱性質(zhì)。進(jìn)一步的研究可以探究導(dǎo)熱系數(shù)和熱擴(kuò)散率與流體溫度、壓力等參數(shù)之間的關(guān)系。5.總結(jié)本文設(shè)計(jì)了一種基于Arduino的熱線法實(shí)驗(yàn)方法，用于測(cè)量流體的導(dǎo)熱系數(shù)和熱擴(kuò)散率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法具有簡(jiǎn)單、便捷的特點(diǎn)，可以有效地測(cè)量流體的導(dǎo)熱性質(zhì)。今后的研究可以進(jìn)一步優(yōu)化實(shí)驗(yàn)裝置，提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。參考文獻(xiàn)：[1]李志剛,張麗媛,渠普龍.測(cè)量高性能熱傳導(dǎo)液的導(dǎo)熱系數(shù)[J].工業(yè)用水與廢水,2019,50(4):39