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

1、穩(wěn)態(tài)平板法測定絕熱材料導熱系數(shù)測定穩(wěn)態(tài)平板法測定絕熱材料導熱系數(shù)測定 一、實驗目的一、實驗目的1. 鞏固和深化穩(wěn)定導熱過程的基本鞏固和深化穩(wěn)定導熱過程的基本理論，學習用平板法測定絕熱材料理論，學習用平板法測定絕熱材料導熱系數(shù)的實驗方法和技能。導熱系數(shù)的實驗方法和技能。 2. 測定試驗材料的導熱系數(shù)。測定試驗材料的導熱系數(shù)。3. 確定試驗材料導熱系數(shù)與溫度的確定試驗材料導熱系數(shù)與溫度的關系。關系。n二、實驗原理二、實驗原理n導熱系數(shù)還會隨著溫度、壓力、濕度、物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和重度等因素而變異。各種材料的導熱系數(shù)都用實驗方法來測定，穩(wěn)態(tài)平板法是一種應用一維穩(wěn)態(tài)導熱過程的基本原理來測定材料導熱系數(shù)的方法，

2、可以用來進行導熱系數(shù)的測定實驗，測定材料的導熱系數(shù)及其和溫度的關系。穩(wěn)態(tài)平板法測定絕熱材料導熱系數(shù)測定穩(wěn)態(tài)平板法測定絕熱材料導熱系數(shù)測定 n 實驗設備是根據(jù)在一維穩(wěn)態(tài)情況下通過平板的導熱量Q和平板兩面的溫差t成正比，和平板的厚度成反比，以及和導熱系數(shù)成正比的關系來設計的。n 我們知道，通過薄壁平板(壁厚小于十分之一壁長和壁寬)的穩(wěn)定導熱量為：nQ= W穩(wěn)態(tài)平板法測定絕熱材料導熱系數(shù)測定穩(wěn)態(tài)平板法測定絕熱材料導熱系數(shù)測定 Ft n三、實驗裝置及測量儀表三、實驗裝置及測量儀表穩(wěn)態(tài)平板法測定絕熱材料導熱系數(shù)測定穩(wěn)態(tài)平板法測定絕熱材料導熱系數(shù)測定 被試驗材料做成二塊方形薄壁平板試件，被試驗材料做成二塊

3、方形薄壁平板試件，面積為面積為3003002，實際導熱計算，實際導熱計算面積面積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有銅板套與試件的接觸面都設有銅板 n試驗臺主要參數(shù)n1.試驗材料n2.試件外型尺寸：300300 mm2n3.導熱計算面積F: 200200 mm2 (即主加熱器的面積)n4.試件厚度：(實測) 15mmn5.主加熱器電阻值： 100n6.輔加熱器(每個)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、實驗方法和步驟四、實驗方法和步驟n將兩個平板試件仔細地安裝在加將兩個平板試件仔細地安裝在加熱器的上下面，試件表面應與銅板嚴熱器的上下面，試件表面應與銅板嚴密接觸，不應有空隙存在。在試件、密接觸，不應有空隙存在。在試件、加熱器和水套等安裝入位后應在上加熱器和水套等安裝入位后應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)接和仔細檢查各接線電路。將主加熱聯(lián)接和仔細檢查各接線電路。將主加熱器的兩個接線端用導線接至主加熱器電源；器的兩個接線端用導線接至主加熱器電源；而四個輔助加熱器聯(lián)成串聯(lián)電路而四個輔助加熱器聯(lián)成串聯(lián)電路(實驗臺上實

5、驗臺上已聯(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接線柱上。把水套冷面熱電偶上的相應接線柱上。把水套冷面熱電偶t3(或或t4) 接到跟蹤控制器上的相應接線柱上。接到跟蹤控制器上的相應接線柱上。 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、實驗方法和步驟四、實驗方法和步驟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，可通過各測熱器的溫度相一致。在加溫過程中，可通過各測溫點的測量來控制和了解加熱情況。開始時，可溫點的測量來控制和了解加熱情況。開始時，可先不啟動冷水泵，待試件的熱面溫度達到一定水先不啟動冷水泵，待試件的熱面溫度達到一定水平后，再啟動水泵平后，再啟動水泵(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。試驗經(jīng)過一段時間后，試件的熱面通入冷卻水。試驗經(jīng)過一段時間

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調(diào)節(jié)主加熱器電源、輔加熱器電源的電壓，適當調(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到穩(wěn)定狀態(tài)。待溫度基本穩(wěn)使其更快或更利于達到穩(wěn)定狀態(tài)。待溫度基本穩(wěn)定后，就可以每隔一段時間進行一次電壓定后，就可以每隔一段時間進行一次電壓V讀數(shù)讀數(shù)記錄和溫度測量，從而得到穩(wěn)定的測試結(jié)果。記錄和溫度測量，從而得到穩(wěn)定的測試結(jié)果。四、實驗方法和步驟四、實驗方法和步驟n5一個工況試驗后，可以將設備調(diào)到另一一個工況試驗后，可以將設備調(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、再按上述方法進行測試，得到另一工況的穩(wěn)定測試方法進行測試，得到另一工況的穩(wěn)定測試結(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)實驗要求，進行多次工況的測試。根據(jù)實驗要求，進行多次工況的測試。(工況以從低溫到高溫為宜工況以從低溫到高溫為宜)。n7測試結(jié)束后，先切斷主測試結(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分鐘左右后再關閉水泵分鐘左右后再關閉水泵.五、實驗結(jié)果處理五、實驗結(jié)果處理n實驗數(shù)據(jù)取實驗進入穩(wěn)定狀態(tài)后的連續(xù)三次穩(wěn)定結(jié)果的實驗數(shù)據(jù)取實驗進入穩(wěn)定狀態(tài)后的連續(xù)三次穩(wěn)定結(jié)果的平均值。導熱量平均值。導熱量(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平均溫度為時的導熱系數(shù)：平均溫度為時的導熱系數(shù)：n n （或（或 ） W/m .kF)tt (2WLR2LRtttF)tt (2RVLR2n將不同平均溫度下測定的材料導熱系數(shù)在 n坐標中得出 的關系曲線，并求出的關系式。t五、實驗結(jié)果處理t)(tf六、實驗結(jié)果分析及拓展工程應用六、實驗結(jié)果分析及拓展工程應用n1.分析本實驗的主要誤差分析本實驗的主要誤差n2.如何判斷輔加熱壞了，沒有輔加熱，會如何判斷輔加熱壞了，沒有輔加熱，會對實驗結(jié)果有什么影響，如何估算其造成對實驗結(jié)果有什么影響，如何估算其造成的誤差大小？的誤差大?。縩3.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，會對實驗結(jié)果冷卻水套發(fā)生供水不足時，會對實驗結(jié)果有什么影響？有什么影響？六、實驗結(jié)果分析及拓展工程應用n4.制冷系統(tǒng)和電廠都用哪些材料，它