導(dǎo)熱體熱導(dǎo)率的測定試驗(yàn)

導(dǎo)熱體熱導(dǎo)率的測定實(shí)驗(yàn)【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹空莆詹牧蠠釋?dǎo)率測量的一種方法。進(jìn)一步掌握用逐差法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理【實(shí)驗(yàn)裝置】熱導(dǎo)率測量儀結(jié)構(gòu)如圖3.14.1所示。熱導(dǎo)率測量儀結(jié)構(gòu)

圖3.14.1整個測量系統(tǒng)為一個圓柱體形狀，如圖3.14.2所示。加熱器件1接在一個可調(diào)節(jié)的220V交流電源上，由加熱器件1產(chǎn)生的熱量均勻地傳到加熱盤2上，加熱盤2與被測物體上表面良好接觸，散熱盤4與被測物體下表面良好接觸，在加熱盤和散熱盤上各安裝一個熱電偶，用于測量被測物體兩端的溫度。測量不良導(dǎo)熱體和良導(dǎo)熱體時，只需更換“被測物體3”。加熱器件;加熱盤；3一被測物體;4加熱器件;加熱盤；3一被測物體;4—散熱盤；5、6—熱電偶【實(shí)驗(yàn)原理】熱導(dǎo)率的測量采用穩(wěn)態(tài)法。實(shí)驗(yàn)原理如圖3.14.3所示，圖中物體1的溫度為&物體2的溫度為孔，被測物體位于物體2和物體1之間，周圍用熱絕緣材料包圍。

La熱導(dǎo)率的實(shí)驗(yàn)原理La圖3.14.3假定溫度T2>T],根據(jù)熱傳導(dǎo)的原理可知，熱流量應(yīng)按箭頭所指的方向流動，當(dāng)時間足夠長時，T2和T1的溫度達(dá)到穩(wěn)定并保持不變，此時稱系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)恒狀態(tài)。穩(wěn)恒狀態(tài)可用公式表示為式中考——熱流量;SA被測物體截面面積;人被測物體的熱導(dǎo)率；La——被測物體的長度。根據(jù)公式（3.14.1）可知，熱流量與被測物體的熱導(dǎo)率成正比，與被測物體的截面面積成正圖3.14.4比，與長度成反比。圖3.14.4假定系統(tǒng)未達(dá)到穩(wěn)恒態(tài)，被測物體中每一點(diǎn)的溫度都可能隨時間而變化。如圖3.11.3所示，在加熱前，整個系統(tǒng)都處在環(huán)境溫度下，從時間，=0開始，對物體1加熱，使其溫度逐漸升高，溫度用T2來表示。在不同的時間被測物體內(nèi)的溫度分布如圖3.14.4所示，在匕時刻，被測物體左端的溫度隨著長度L的變化要比右端快得多，這就是說，提供的熱流量從被測物體的左端流向中央?yún)^(qū)域，并升高那里的溫度。開始時被測物體左端的熱流量比右端要大得多，隨著時間的增加，被測物體各處熱流量的差別會越來越小，直到很長時間3=8）之后，就達(dá)到穩(wěn)恒態(tài)，溫度均勻分布。值得注意的是，最終的穩(wěn)恒狀態(tài)完全不依賴于t=0時的初始狀態(tài)，而只取決于被測物體兩端的溫度。在穩(wěn)恒狀態(tài)時，流過被測物體的熱流量在所有截面上應(yīng)該相同，否則就會有熱流流入或流出某個區(qū)域，就會改變這些區(qū)域的溫度，這與前面討論穩(wěn)恒態(tài)狀的假設(shè)相矛盾。因此，在穩(wěn)恒狀態(tài)時流過被測物體的熱流為恒定熱流量。圖3.14.4是沿著被測物體長度的瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)的溫度分布圖，Ts為初始溫度。圖中的曲線分別對應(yīng)時間為：t=5t,t=10t,t=20t。213141在穩(wěn)恒狀態(tài)時流入物體2的熱流量應(yīng)等于其散熱速度，可用公式表示為△QAT=mc

AtAt式中AT——物體2上溫度的變化量;

AT單位時間內(nèi)的溫度變化，稱為散熱速率；AtATmc物體2上的放熱速度。At由于物體2的實(shí)際散熱面積小于全表面面積，所以公式應(yīng)改為AQAT戔=mc^b（3.14.2）AtAtSB式中S；——物體2的實(shí)際散熱面積；BSB物體2的表面面積；m——物體2的質(zhì)量；c——物體2材料的比熱值。在穩(wěn)恒狀態(tài)時，物體2上的散熱速度應(yīng)等于流過被測物體的恒定熱流量，所以，將式（3.14.2）代入式（3.14.1）即可求出熱導(dǎo)率人的值(3.14.3)從上式中可以看出只有旦和一「為待測變量，其余參數(shù)均為常量，由其幾何尺寸決定。At（T-T1）S；=nR2+2nRBLB（3.14.4）SB=2nR；+2nRBL；（3.14.5）式中rb，lb——散熱盤6（見圖3.14.1）的半徑和高度。又S=nR2（3.14.6）AARa，La為被測物體5（見圖3.14.1）的半徑和高度。將公式（3.14.4），（3.14.5），（3.14.6）代入式（3.14.3）得：AT1L—A-At(T—T)nR221A人=nR；+2nRAT1L—A-At(T—T)nR221A=mc05R%R；+L；AT1L-?A~At(T-T)nR221A[