稳态平板法测定绝热材料导热系数指导书(2012)VIP专享VIP免费

稳态平板法测定绝热材料导热系数一、实验目的及要求1．实验目的：1）学习在稳定热流的情况下，用平板稳定导热法测定材料的导热系数的方法。2）确定试验材料导热系数与温度的关系。2．实验要求：1）测定试验材料的导热系数。2）作出图。3）能说出影响导热系数的几个因素。二、实验原理稳态平板导热是没有内热源的一维稳定导热，其导热微分方程具有最简单的形式：方程的通解为：t=c1x+c2（1）c1、c2——积分常数，由边界条件确定。由平板导热的边界条件为（第一类边界条件）x=0，t=t1（2）x=δ，t=t2（3）t1，t2为平壁两界面的温度。将（2）、（3）代入（1）得：c1=，c2=t1故平壁的温度分布为：t=t1－由傅立叶导热定律表达式，有：q=－λ=(t1－t2)(W/m2)在第一类边界条件下，平壁的温度分布与材料的导热系数无关，热流密度关系与x无关;各种物质的λ值都是温度的函数.—λ=W/(m·℃)三、实验装置及测量仪表稳态平板法测定绝热材料导热系数的试验装置如图1和图2所示。被试验材料做成二块方形薄壁平板试件，面积为265×265），实际导热计算面积F为200×200），板的厚度为=20，平板试件分别被夹紧在加热器的上下热面和上下水套的冷面之间。加热器的上下面和水套与试件的接触面都设有铜板，以使温度均匀。利用薄膜式加热片来实现对上、下试件热面的加热，而上下导热面积水套的冷却面是通过循环冷却水（或通过自来水,科研使用最好通过自来水或大的自备水箱）来实现的。在中间200×200）部位上安设的加热器为主加热器。为了让主加热器的热量能够全部单向通过上下两个试件，并通过水套的冷水带走，在主加热器四周（即200×200之外的四侧）设有四个辅助加热器，测试时调节其加热功率使得主加热器四周的温度与主加热器中间的温度保持一致，以免热流量向旁侧散失。主加热器的中心温度t1(或t2)和水套冷面的中心温度t3(或t4)用四个A级Pt100（0.1）热电阻埋设在铜板上来测量：辅助加热器1和辅助加热器2的热面也分别设置两个辅助A级Pt100（0.1）热电阻t5和t6（埋设在铜板的相应位置上）。其中辅助热电阻t5(或t6)接到温度巡检仪上，与主加热器中心的主热电阻t2（或t1）的温度相比较，通过跟踪调节使全部辅助加热器都跟踪与主加热器的温度相一致。而在试验进行时，可以通过热电阻t1(或t2)和热电阻t3(或t4)测量出一个试件的两个表面的中心温度。也可以再测量一个辅助热电阻的温度，以便与主热电阻的温度相比较，从而了解主、辅加热器的控制和跟踪情况。温度是利用万能信号输入8路巡检仪测量的，主加热器的电功率可以用直流稳压电源的电压表和电流表来测量。Q=IU（W）图1试验台结构示意图[附]试验台主要参数1.试验材料：2.试件外型尺寸：265×265旧实验台200×200新实验台3.导热计算面积F：200×200（即主加热器的面积）旧实验台100×100（即主加热器的面积）新实验台4.试件厚度δ：（实测）≈20mm5.主加热器电阻值：Ω（实测）6.辅加热器（每个）电阻值：4×Ω（实测）7.热电阻：A级Pt100（分辨率0.1）8.试件最高加热温度：≤809.主加热器电源电压直流0—50V，电流0—5A（可调）10.辅助加热器电源电压直流0—50V，电流0—5A（可调）四、实验方法和步骤1.将两个平板试件仔细地安装在加热器的上下面，试件表面应与铜板严密接触，不应有空隙存在。在试件、加热器和水套等安装入位后，应在上面加压一定的重物，以使它们都能紧密接触。（注意：请将图2按实际实验台描画在实验报告中）图2试验台面板电路联结图2.联接和仔细检查各接线电路。将主加热器的两根导线接到仪表箱的主加热器电源接线端子上：而两个辅助加热器是经两两并联后再串联组成的串联电路（实验台上已联接好），同样将辅助加热器的两根导线接到仪表箱的辅助加热器电源接线端子上。电压表和电流表（或电功率表）应按要求接入电路。将测温.热电阻t1、t2、t3、t4、t5、t6、的导线接到配电箱对应的接线端子上。关闭主、辅加热电源开关及水泵开关；打开总电源开关。并检查各热电阻信号（温度）是否正常（基本一致）。3.打开水泵开关，检查冷却水水泵及其通路能否正常工作，调节阀门的开度要尽量一致。4.接通主加热器电源，并调节到合适的电压开始加...