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

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1.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)。3.確定試驗材料導熱系數(shù)與溫度的關系。二、實驗原理導熱系數(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，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

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δ成反比，以及和導熱系數(shù)λ成正比的關系來設計的。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：Q=[W]穩(wěn)態(tài)平板法測定絕熱材料導熱系數(shù)測定

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

被試驗材料做成二塊方形薄壁平板試件，面積為300×300［ｍｍ2］，實際導熱計算面積F為200×200［ｍｍ2］，板的厚度為δ［ｍｍ］。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套與試件的接觸面都設有銅板試驗臺主要參數(shù)1.試驗材料2.試件外型尺寸：300×300mm23.導熱計算面積F:200×200mm2(即主加熱器的面積)4.試件厚度δ：(實測)15mm5.主加熱器電阻值：100Ω6.輔加熱器(每個)電阻值：Ω7.熱電偶材料：鎳鉻一鎳硅8.試件最高加熱溫度：≤80℃四、實驗方法和步驟１．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．應在上面加壓一定的重物，以使它們都能緊密接觸。

2．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；而四個輔助加熱器聯(lián)成串聯(lián)電路(實驗臺上已聯(lián)接好)。將主熱電偶之一t2(或t1)接到跟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t5(或t6)接到跟蹤控制器上的相應接線柱上。把水套冷面熱電偶t3(或t4)接到跟蹤控制器上的相應接線柱上。

3．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。

四、實驗方法和步驟4．接通加熱器電源，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平后，再啟動水泵(或接通自來水)，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，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V讀數(shù)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5．一個工況試驗后，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5～10W為宜。6．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)。7．測試結(jié)束后，先切斷主,輔加熱器電源，經(jīng)過10分鐘左右后再關閉水泵.五、實驗結(jié)果處理

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(即主加熱器的電功率)tR—試件的熱面溫度（即t1或t2）℃tL—試件的冷面溫度（即t3或t4）℃平均溫度為：平均溫度為時的導熱系數(shù)：

（或）[W/m.k]將不同平均溫度下測定的材料導熱系數(shù)在坐標中得出的關系曲線，并求出的關系式。五、實驗結(jié)果處理六、實驗結(jié)果分析及拓展工程應用1.分析本實驗的主要誤差2.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，如何估算其造成的誤差大??？3.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)果有什么影響？六、實驗結(jié)