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导热系数的测量实验报告.doc.doc

导热系数的测量实验报告.doc

Abigail艳娜
2017-10-06 0人阅读 举报 0 0 0 暂无简介

简介:本文档为《导热系数的测量实验报告.docdoc》,可适用于综合领域

导热系数的测量实验报告doc【实验目的】用稳态法测定出不良导热体的导热系数并与理论值进行比较。【实验仪器】)、杜瓦瓶、导热系数测定仪、铜康导热电偶、游标卡尺、数字毫伏表、台秤(公用秒表、待测样品(橡胶盘、铝芯)、冰块【实验原理】根据傅里叶导热方程式在物体内部取两个垂直于热传导方向、彼此间相,t距为h、温度分别为TT的平行平面(设T>T)若平面面积均为S在、时间内通过面积S的热量免租下述表达式:,Q(TT),Q,S,,()th,,Q,,式中为热流量即为该物质的导热系数在数值上等于相距单位长度,t的两平面的温度相差个单位时单位时间内通过单位面积的热量其单位是。W(m,K)在支架上先放上圆铜盘P在P的上面放上待测样品B再把带发热器的圆铜盘A放在B上发热器通电后热量从A盘传到B盘再传到P盘由于A,P都是良导体其温度即可以代表B盘上、下表面的温度T、TTT分别、插入A、P盘边缘小孔的热电偶E来测量。热电偶的冷端则浸在杜瓦瓶中的冰水混合物中通过“传感器切换”开关G切换A、P盘中的热电偶与数字电压表的连接回路。由式()可以知道单位时间内通过待测样品B任一圆截面的热流量为TT(,)Q,(),,R,Bth,B式中R为样品的半径h为样品的厚度。当热传导达到稳定状态时T和TBB的值不变遇事通过B盘上表面的热流量与由铜盘P向周围环境散热的速率相,Q等因此可通过铜盘P在稳定温度T的散热速率来求出热流量。实验中,t在读得稳定时T和T后即可将B盘移去而使A盘的底面与铜盘P直接接触。当铜盘P的温度上升到高于稳定时的T值若干摄氏度后在将A移开让P自然冷却。观察其温度T随时间t变化情况然后由此求出铜盘在T的冷却速,T,Tmc率,而,就是铜盘P在温度为T时的散热速率。但要注意这样,t,tT,TT,T,T求出的是铜盘P在完全表面暴露于空气中的冷却速率其散热表面积为,tT,T,R,Rh。然而在观察测量样品的稳态传热时P盘的上表面是被样品BPP覆盖着的并未向外界散热所以当样品盘B达到稳定状态时散热面积仅为:。考虑到物体的冷却速率与它的表面积成正比在稳态是铜盘散热,R,RhPPP速率的表达式应作如下修正:,,(RRh),Q,TPPp(),mc,t,t(,R,Rh),TTPPP将式()代入()得Rhh(),TPpB,,mc(),,tRhTT()(),R,TTPPB【实验内容】、测量P盘和待测样品的直径、厚度测P盘的质量。要求:()用游标卡尺测量待测样品直径和厚度各测次。()用游标卡尺测量P盘的直径和厚度测次按平均值计算P盘的质量。()用电子秤称出P盘的质量、、不良导体导热系数的测量)实验时先将待测样品放在散热盘P上面然后将发热盘A放在样品盘B(上方并用固定螺母固定在机架上再调节三个螺旋头使样品盘的上下两个表面与发热盘和散热盘紧密接触。()在杜瓦瓶中放入冰水混合物将热电偶的冷端插入杜瓦瓶中将热电偶的热端分别插入加热盘A和散热盘P侧面的小孔中并分别将其插入加热盘A和散热盘P的热电偶接线连接到仪器面板的传感器、上。分别用专用导线将仪器机箱后的接头和加热组件圆铝板上的插座间加以连接。()接通电源在“温度控制”仪表上设置加热的上限温度。将加热选择开关由“断”打向“”任意一档此时指示灯亮当打向档时加温速度最快()大约加热分钟后传感器、的读数不再上升时说明已达到稳态每隔分钟记录V和V的值TT()在实验中如果需要掌握用直流电位差计和热电偶来测量温度的内容可将“窗期切换”开关转至“外接”在“外接”两接线柱上接上UJa型直流电位差计的“未知”端即可测量散热铜盘上热电偶在温度变化时所产生的电势差。,Q,,()测量散热盘在稳态值T附近的散热速率。移开铜盘A取下橡胶盘,,,t,,并使铜盘A的底部与铜盘P直接接触当P盘的温度上升到高于稳态值V值若干度后再将铜盘A移开让铜盘P自然冷却每隔秒记录此T,Q时的T值。根据测量值计算出散热速率。,t、金属导热系数的测量()将圆柱体金属铝棒置于发热圆盘与散热圆盘之间。()当发热盘与散热盘达到稳定的温度分布后T、T值为金属样品上下两个面的温度此时散热盘P的温度为T值。因此测量P盘的冷却速率为,Q()T,T,t由此得到导热系数为Rh(),ThPP,,mc(),,tRhTT()(),R,TTPP测T值时可在TT达到稳定时将插在发热圆盘与散热圆盘中的热电偶取出、分别插入金属圆柱体上的上下两孔中进行测量。【数据记录及处理】、铜的比热容c=J(kg)D,散热盘P:质量m=g半径R=cmPPDcmPHcmpD,橡胶盘:半径R=cmBBDcmBhcmB稳态时T、T的值T=T=VTVT散热速率:时间sVTmv、根据实验结果计算出不良导热体的导热系数并求出相对误差。Rhh()T,PPB,mc,,t,RhTT,R,()()PPB

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