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物物理理实实验验报报告告-稳稳态态法法导导热热系系数数测测定定实实验验
稳态法导热系数测定实验
⼀、实验⽬的
1、通过实验使学⽣加深对傅⽴叶导热定律的识。
2、通过实验,掌握在稳定热流情况下利⽤稳态平板法测定材料导热系数的⽅法。
3、确定材料的导热系数与温度之间的依变关系。
4、学习⽤温差热电偶测量温度的⽅法。
5、学习热⼯仪表的使⽤⽅法
⼆、实验原理
平板式稳态导热仪的测量原理是基于⼀维⽆限⼤平板稳态传热模型,这种⽅法是把被测材料做成⽐较薄的圆板形或⽅板形,薄
板的⼀个表⾯进⾏加热,另⼀个表⾯则进⾏冷却,建⽴起沿厚度⽅向的温差。
三、实验设备
实验设备如图2所⽰。
图2平板式稳态法导热仪的总体结构图
1.调压器
2.铜板
3.主加热板
4.上均热⽚
5.中均热⽚
6.下均热⽚
7.热电偶
8.副加热板
9.数据采控系统10.温度仪表
11.试样装置12.循环⽔箱电位器13.保温材料14.电位器
键盘共有6个按键组成,包括为“5”、“1”、“”3个数据键,“±”正负号转换键,“RST”复位键,“ON/OFF”开关键。
数据键:根据不同的功能对相应的数据进⾏加减,与后⾯的“±”正负号转换键和“shift”功能键配合使⽤。
“±”正负号转换键:当“±”正负号转换键为“+”时,在原数据基础上加相应的数值;为“-”时,减相应的数值。“RST”复位键:复位
数据,重新选择。
控制板上的四个发光⼆极管分别对应四路热电偶,发光⼆极管发光表⽰对应的热电偶接通。由⼀台调压器输出端采⽤并联⽅式
提供两路输出电压,电位器对每路输出电压进⾏调整,作为两个加热板的输⼊电压。
四、实验内容
1、根据提供的实验设备仪器材料,搭建实验台,合理设计实验步骤。调整好电加热器的电压(调节调压器),并测定相关的温
度及电热器的电压等试验数据。
2、对测定的实验数据按照⼀定的⽅法测量进⾏数据处理,确定材料的导热系数与温度之间的依变关系公式。
3、对实验结果进⾏分析与讨论。
4、分析影响制导热仪测量精度的主要因素。
5、在以上分析结论的基础之上尽可能的提出实验台的改进⽅法。
五、实验步骤
1、利⽤游标卡尺测量试样的长、宽、厚度,测试样3个点的厚度,取其算术平均值,作为试样厚度和⾯积。
2、测量加热板的内部电阻。
3、校准热⼯温度仪表。
4、向⽔箱内注⼊冷却⽔。
5、通过调整电位器改变提供给主加热板和副加热板的加热功率,通过4位“ED”显⽰主加热板和副加热板的温度,根据主加热
板的温度,调整电位器改变施加在副加热板的电压,使副加热板的温度与主加热板的温度⼀致。利⽤数字电压表测量并记录主
加热板电压。
6、在加热功率不变条件下,试样下表⾯和循环⽔箱下表⾯的温度波动每5min不超过±1℃时,为达到稳态。此时,记录主加
热板温度、试样两⾯温差。
7、通过数据键输⼊试样⾯积、厚度等相关参数,由试样⾯积、厚度、主加热板的电阻、电压、上表⾯温度及上均热⽚的上表
⾯温度获得试样的导热系数。
8、改变电位器改变提供给主加热板和副加热板的加热功率件,重复步骤(5⾄7)测量并记录多个温度下的材料导热系数。
9、关掉电源。
六、实验要求
1、采⽤精度不低于0.05mm的厚度测量⼯具(游标卡尺),沿试样四周测量四处的厚度,取其算术平均值,作为实验前试样厚
度。
2、⽤酒精将试件及均热⽚擦洗⼲净并晾⼲,晾⼲后在其上均匀涂抹导热油。
3、⽤调压器将电压调⾄⼀定值,保持不变,经⼀段时间后,待跟试件上下表⾯接触的铜⽚各点温度为⼀定值时,即导热过程
达到稳定后记录各点温度及电热器的电压。
4、改变电加热器的电压(调节调压器),即改变电热器热量使之维持在另⼀个数值上,跟试件上下表⾯接触的铜⽚各点温度达
到新的稳定状态后,重复第3项的测量。
5、⽤最⼩⼆乘法计算不同橡胶材料的导热系数随温度变化的关系式。
五、实验报告要求
1、材料温度可取材料上下表⾯温度的平均值,即,其中:Tw1为试样材料下表⾯温度,Tw2为试样上表⾯温度。
2、实验报告需⽤专⽤的实验报告⽤纸进⾏书写;
3、实验报告中必须包含实验⽬的和实验步骤;
4、实验报告中必须包括实验数据的记录;
5、实验报告中必须包括实验数据处理的具体步骤,并有材料的导热系数随温度变化的关系式及关系曲线图;
6、实验报告中必须有对实验数据结果的分析。
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