穩(wěn)態(tài)平板法測(cè)定絕熱材料導(dǎo)熱系數(shù)--鄭州大學(xué)2012

1、穩(wěn)態(tài)平板法測(cè)定絕熱材料導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定穩(wěn)態(tài)平板法測(cè)定絕熱材料導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、?shí)驗(yàn)?zāi)康?. 鞏固和深化穩(wěn)定導(dǎo)熱過程的基本鞏固和深化穩(wěn)定導(dǎo)熱過程的基本理論，學(xué)習(xí)用平板法測(cè)定絕熱材料理論，學(xué)習(xí)用平板法測(cè)定絕熱材料導(dǎo)熱系數(shù)的實(shí)驗(yàn)方法和技能。導(dǎo)熱系數(shù)的實(shí)驗(yàn)方法和技能。 2. 測(cè)定試驗(yàn)材料的導(dǎo)熱系數(shù)。測(cè)定試驗(yàn)材料的導(dǎo)熱系數(shù)。3. 確定試驗(yàn)材料導(dǎo)熱系數(shù)與溫度的確定試驗(yàn)材料導(dǎo)熱系數(shù)與溫度的關(guān)系。關(guān)系。n二、實(shí)驗(yàn)原理二、實(shí)驗(yàn)原理n導(dǎo)熱系數(shù)還會(huì)隨著溫度、壓力、濕度、物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和重度等因素而變異。各種材料的導(dǎo)熱系數(shù)都用實(shí)驗(yàn)方法來測(cè)定，穩(wěn)態(tài)平板法是一種應(yīng)用一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過程的基本原理來測(cè)定材料導(dǎo)熱系數(shù)的方法，

2、可以用來進(jìn)行導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)定實(shí)驗(yàn)，測(cè)定材料的導(dǎo)熱系數(shù)及其和溫度的關(guān)系。穩(wěn)態(tài)平板法測(cè)定絕熱材料導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定穩(wěn)態(tài)平板法測(cè)定絕熱材料導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定 n 實(shí)驗(yàn)設(shè)備是根據(jù)在一維穩(wěn)態(tài)情況下通過平板的導(dǎo)熱量Q和平板兩面的溫差t成正比，和平板的厚度成反比，以及和導(dǎo)熱系數(shù)成正比的關(guān)系來設(shè)計(jì)的。n 我們知道，通過薄壁平板(壁厚小于十分之一壁長(zhǎng)和壁寬)的穩(wěn)定導(dǎo)熱量為：nQ= W穩(wěn)態(tài)平板法測(cè)定絕熱材料導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定穩(wěn)態(tài)平板法測(cè)定絕熱材料導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定 Ft n三、實(shí)驗(yàn)裝置及測(cè)量?jī)x表三、實(shí)驗(yàn)裝置及測(cè)量?jī)x表穩(wěn)態(tài)平板法測(cè)定絕熱材料導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定穩(wěn)態(tài)平板法測(cè)定絕熱材料導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定 被試驗(yàn)材料做成二塊方形薄壁平板試件，被試驗(yàn)材料做成二塊

3、方形薄壁平板試件，面積為面積為3003002，實(shí)際導(dǎo)熱計(jì)算，實(shí)際導(dǎo)熱計(jì)算面積面積F為為2002002，板的厚度為，板的厚度為。平板試件分別被夾緊在加熱器的上下熱面和平板試件分別被夾緊在加熱器的上下熱面和上下水套的冷面之間。加熱器的上下面和水上下水套的冷面之間。加熱器的上下面和水套與試件的接觸面都設(shè)有銅板套與試件的接觸面都設(shè)有銅板 n試驗(yàn)臺(tái)主要參數(shù)n1.試驗(yàn)材料n2.試件外型尺寸：300300 mm2n3.導(dǎo)熱計(jì)算面積F: 200200 mm2 (即主加熱器的面積)n4.試件厚度：(實(shí)測(cè)) 15mmn5.主加熱器電阻值： 100n6.輔加熱器(每個(gè))電阻值： n7.熱電偶材料：鎳鉻一鎳硅n8.試

4、件最高加熱溫度：80四、實(shí)驗(yàn)方法和步驟四、實(shí)驗(yàn)方法和步驟n將兩個(gè)平板試件仔細(xì)地安裝在加將兩個(gè)平板試件仔細(xì)地安裝在加熱器的上下面，試件表面應(yīng)與銅板嚴(yán)熱器的上下面，試件表面應(yīng)與銅板嚴(yán)密接觸，不應(yīng)有空隙存在。在試件、密接觸，不應(yīng)有空隙存在。在試件、加熱器和水套等安裝入位后應(yīng)在上加熱器和水套等安裝入位后應(yīng)在上面加壓一定的重物，以使它們都能緊面加壓一定的重物，以使它們都能緊密接觸。密接觸。 n2聯(lián)接和仔細(xì)檢查各接線電路。將主加熱聯(lián)接和仔細(xì)檢查各接線電路。將主加熱器的兩個(gè)接線端用導(dǎo)線接至主加熱器電源；器的兩個(gè)接線端用導(dǎo)線接至主加熱器電源；而四個(gè)輔助加熱器聯(lián)成串聯(lián)電路而四個(gè)輔助加熱器聯(lián)成串聯(lián)電路(實(shí)驗(yàn)臺(tái)上實(shí)

5、驗(yàn)臺(tái)上已聯(lián)接好已聯(lián)接好)。將主熱電偶之一。將主熱電偶之一t2(或或t1)接到跟接到跟蹤控制器面板上中間的主熱電偶接線柱上，蹤控制器面板上中間的主熱電偶接線柱上，而將輔熱電偶之一而將輔熱電偶之一t5(或或t6)接到跟蹤控制器接到跟蹤控制器上的相應(yīng)接線柱上。把水套冷面熱電偶上的相應(yīng)接線柱上。把水套冷面熱電偶t3(或或t4) 接到跟蹤控制器上的相應(yīng)接線柱上。接到跟蹤控制器上的相應(yīng)接線柱上。 n3檢查冷卻水水泵及其通路能否正常工作，檢查冷卻水水泵及其通路能否正常工作，各熱電偶是否正常完好。各熱電偶是否正常完好。 四、實(shí)驗(yàn)方法和步驟四、實(shí)驗(yàn)方法和步驟n4接通加熱器電源，并調(diào)節(jié)到合適的電壓，開接通加熱器電

6、源，并調(diào)節(jié)到合適的電壓，開始加溫，通過調(diào)節(jié)輔助加熱器的電壓使主加熱器始加溫，通過調(diào)節(jié)輔助加熱器的電壓使主加熱器以外的四周（輔熱電偶的溫度）保持與中間主加以外的四周（輔熱電偶的溫度）保持與中間主加熱器的溫度相一致。在加溫過程中，可通過各測(cè)熱器的溫度相一致。在加溫過程中，可通過各測(cè)溫點(diǎn)的測(cè)量來控制和了解加熱情況。開始時(shí)，可溫點(diǎn)的測(cè)量來控制和了解加熱情況。開始時(shí)，可先不啟動(dòng)冷水泵，待試件的熱面溫度達(dá)到一定水先不啟動(dòng)冷水泵，待試件的熱面溫度達(dá)到一定水平后，再啟動(dòng)水泵平后，再啟動(dòng)水泵(或接通自來水或接通自來水)，向上下水套，向上下水套通入冷卻水。試驗(yàn)經(jīng)過一段時(shí)間后，試件的熱面通入冷卻水。試驗(yàn)經(jīng)過一段時(shí)間

7、后，試件的熱面溫度和冷面溫度開始趨于穩(wěn)定。在這過程中可以溫度和冷面溫度開始趨于穩(wěn)定。在這過程中可以適當(dāng)調(diào)節(jié)主加熱器電源、輔加熱器電源的電壓，適當(dāng)調(diào)節(jié)主加熱器電源、輔加熱器電源的電壓，使其更快或更利于達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。待溫度基本穩(wěn)使其更快或更利于達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。待溫度基本穩(wěn)定后，就可以每隔一段時(shí)間進(jìn)行一次電壓定后，就可以每隔一段時(shí)間進(jìn)行一次電壓V讀數(shù)讀數(shù)記錄和溫度測(cè)量，從而得到穩(wěn)定的測(cè)試結(jié)果。記錄和溫度測(cè)量，從而得到穩(wěn)定的測(cè)試結(jié)果。四、實(shí)驗(yàn)方法和步驟四、實(shí)驗(yàn)方法和步驟n5一個(gè)工況試驗(yàn)后，可以將設(shè)備調(diào)到另一一個(gè)工況試驗(yàn)后，可以將設(shè)備調(diào)到另一工況，即調(diào)節(jié)主加熱器功率后，再按上述工況，即調(diào)節(jié)主加熱器功率后，

8、再按上述方法進(jìn)行測(cè)試，得到另一工況的穩(wěn)定測(cè)試方法進(jìn)行測(cè)試，得到另一工況的穩(wěn)定測(cè)試結(jié)果。調(diào)節(jié)的電功率不宜過大，一般在結(jié)果。調(diào)節(jié)的電功率不宜過大，一般在510W為宜。為宜。n6根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，進(jìn)行多次工況的測(cè)試。根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，進(jìn)行多次工況的測(cè)試。(工況以從低溫到高溫為宜工況以從低溫到高溫為宜)。n7測(cè)試結(jié)束后，先切斷主測(cè)試結(jié)束后，先切斷主,輔加熱器電源，輔加熱器電源，經(jīng)過經(jīng)過10分鐘左右后再關(guān)閉水泵分鐘左右后再關(guān)閉水泵.五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果處理五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果處理n實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)取實(shí)驗(yàn)進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)后的連續(xù)三次穩(wěn)定結(jié)果的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)取實(shí)驗(yàn)進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)后的連續(xù)三次穩(wěn)定結(jié)果的平均值。導(dǎo)熱量平均值。導(dǎo)熱量(即主加熱器的電功率即主

9、加熱器的電功率)ntR 試件的熱面溫度試件的熱面溫度 （即（即t1或或t2） ntL 試件的冷面溫度試件的冷面溫度 （即（即t3或或t4） n平均溫度為：平均溫度為：n平均溫度為時(shí)的導(dǎo)熱系數(shù)：平均溫度為時(shí)的導(dǎo)熱系數(shù)：n n （或（或 ） W/m .kF)tt (2WLR2LRtttF)tt (2RVLR2n將不同平均溫度下測(cè)定的材料導(dǎo)熱系數(shù)在 n坐標(biāo)中得出 的關(guān)系曲線，并求出的關(guān)系式。t五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果處理t)(tf六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析及拓展工程應(yīng)用六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析及拓展工程應(yīng)用n1.分析本實(shí)驗(yàn)的主要誤差分析本實(shí)驗(yàn)的主要誤差n2.如何判斷輔加熱壞了，沒有輔加熱，會(huì)如何判斷輔加熱壞了，沒有輔加熱，會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有什么影響，如何估算其造成對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有什么影響，如何估算其造成的誤差大??？的誤差大小？n3.如何判斷上下冷水套流量充足，若上下如何判斷上下冷水套流量充足，若上下冷卻水套發(fā)生供水不足時(shí)，會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果冷卻水套發(fā)生供水不足時(shí)，會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有什么影響？有什么影響？六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析及拓展工程應(yīng)用n4.制冷系統(tǒng)和電廠都用哪些材料，它