实验二凹板法绝热材料导热系数测定.docVIP

实验二　凹板法绝热材料导热系数测定 Measuring thermal conductivity of adiabatic material in flat 一、实验目的 1、掌握凹板法测定导热系数的原理和方法。巩固课堂上所学的关于稳定导热的概念和特点，测定非金属材料的导热系数。 2、掌握和了解凹板导热仪造成一维、单向稳定导热的方法。 3、熟悉电加热方法及其热量的计算方法和测量方法。 4、了解热电偶测温方法及本实验中所使用的测温仪表。 二、实验原理 根据傅立叶定律，如图一所示的一维凹板稳定导热的计算公式为： （1） 上式中热流[W]，F－面积[m2],温差[℃]，L－凹板厚度[m],导热系数[w/m..℃] 如果我们用实验的方法测得凹板高低温面上的温度 t 1 ,t2 ,通过凹板的导热量，根据已知试件的几何参数F、L就可求得在平均温度为(t 1 +t2)/2状态下材料的导热系数。 （2） 本实验中 , L在实验课给定，这就是凹板法测定材料导热系数的原理。 图1 凹板测试示意图 三、实验装置、测试仪器及实验方法 实验装置本体如图二所示，由主加热器、环形边加热器、底加热器及上、下冷却水套等部件组成。加热器上均有用高导热系数材料（铜或银）制成的均热板，已保证各截面上温度均匀，并能缩短稳定时间。在主边加热器之间装有两付极性反接的串联温差热电偶，以监视试件的端面导热。主、底加热器之间的温差热电偶是监视主加热器加热量的向下泄漏，以保证主加热器的加热量在热稳定状态下全部通过试件。上、下冷却水套的冷却水串连并与恒温水浴中的恒温水构成闭路循环，保证了系统的温度稳定。主加热器由直流稳压电源供电加热。边、底加热器由调压变压器供电加热。 3.1测量系统 加热量的测量是根据供电回路中电流、电压的测量值而确定的。 [W] (3) I－电流[A],V－电压降[V] 测量电路如图3所示，电流的测量，，为已知阻值的标准电阻，在实验中测得电压降，便可算得电流I,由于值很小，属于毫伏级，又为直流，所以可用精确度很高的直流电位差计测量。 3.2电压的测量 由图3可知V:=100000:100,V=1000,由于的数值也属于毫伏级的，也可用直流电位差精确测量，测得，便可求得V。已知I和V后，便可根据公式（3）求得加热量Q。 3.3温度的测量 试件高低温面的温度t1及t2是用镍铬镍硅热电偶测量，测量热电偶电动势和的数值的指示仪表为HP万用表。主、边及主、底温差热电偶的输出端也直接由HP万用表读出。 图 3 主加热器加热量测量原理图 四、实验步骤 1、由于本实验所需的热稳定试件较长，因此在课前已预先加热。学生在实验进行之前要根据实验设 备仔细了解仪器的电路系统、测试系统和监控系统的操作方法。 正HP万用表的精度。 次按下转换开关的主边、主底的按键检查主边、主底加热器之间的平衡情况，如不平衡，调整有关加热器供电线路中的微调旋钮，使其达到平衡。这时用HP万用表测量其电势值应该在0附近。 用数字万用表测量温度T1及T2。 过10分钟后，重复步骤2)-4)，如果测得的t1及t2的毫伏值与前一次步骤4)测得的数据相差不大于0.08毫伏时，即可认为已达到稳定状态，就可以测录有关数据。 用HP 万用表分别测出的值。 记录主加热器的电流电压，边、底加热器的电流及恒温水浴的水温。 根据计算所测试件的导热系数。 检查所有的测试数据和计算结果，确认自己这次实验无误后，按顺序关闭主、边、底加热器的电源，但这时不要关闭恒温水浴的电源。 在计算机上填写实验报告，并回答报告中的问题。 11、在完成报告，确认无误后，按提交实验报告按钮，系统将自动给出实验分数，完成此次实验。 五、注意事项 1、学生要按说明书。规定的操作程序进行实验。 2、为保证实验设备的安全运行，实验中要注意检查冷却水路是否始终在正常工作。 3、主加热器的加热电流不能超过1.5安培，边、底加热器的电流不能超过2安培。 4、学生实验完毕后，必须将测量得到的温度毫伏值按表转换为温度值。 六、书写实验报告并回答下列问题 1、在采用主炉首先加热，边炉和底炉后加热的加热顺序，如果没有达到热稳定状态就进行测量，这时获得的导热系数结果比真实值大还是小？为什么？ 2、本实验在测量过程中没有考虑有接触热阻的影响，请问由于接触热阻的存在，使得实际导热系数的测量结果比实际要大还是要小？为什么？ 3、本实验设备能不能用来测定金属材料的导热系数？为什么？ 4、主加热器用直流电源加热有那些优点？？ 七、实验报告内容及格式 1、实验目的 2、实验内容 3、实验装置 4、实验原理（测试实验系统图） 5、实验步骤 6