2024年導(dǎo)熱系數(shù) 實(shí)驗(yàn)報(bào)告

試驗(yàn)2.8用穩(wěn)態(tài)平板法測(cè)定不良導(dǎo)體的導(dǎo)熱系數(shù)試驗(yàn)匯報(bào)一、試驗(yàn)?zāi)康?（1）用穩(wěn)態(tài)平板法測(cè)定不良導(dǎo)體的導(dǎo)熱系數(shù).（2）運(yùn)用物體的散熱速率求傳熱速率.二、試驗(yàn)器材.試驗(yàn)裝置、紅外燈、調(diào)壓器、杜瓦瓶、數(shù)字式電壓表.三、試驗(yàn)原理.導(dǎo)熱是物體互相接觸時(shí)，由高溫部分向低溫部分傳播熱量的過程.當(dāng)溫度的變化只是沿著一種方向（設(shè)z方向）進(jìn)行時(shí)，熱傳導(dǎo)的基本公式可寫為dQ=-λ---------------------------------------------（）它表達(dá)在dt時(shí)間內(nèi)通過dS面積的熱量dQ，dTdz為溫度梯度，λ為導(dǎo)熱系數(shù)，它的大小由物體自身的物理性質(zhì)決定，單位為W?m-1在圖中，B為待測(cè)物，它的上下表面分別和上下銅、鋁盤接觸，熱量由高溫鋁盤通過待測(cè)物B向低溫銅盤傳遞.若B很薄，則通過B側(cè)面向周圍環(huán)境的散熱量可以忽視不計(jì)，視熱量只沿著垂直待測(cè)板B的方向傳遞.那么在穩(wěn)定導(dǎo)熱（即溫度場(chǎng)中各點(diǎn)的溫度不隨時(shí)間而變）的狀況下，在?t時(shí)間內(nèi)，通過面積為S、厚度為L的勻質(zhì)圓板的熱量為?Q=-λ---------------------------------------------（）式中，?T為勻質(zhì)圓板兩板面的恒定溫差，若把（）式寫成?Q---------------------------------------------（）的形式，那么?Q?t便為待測(cè)物的導(dǎo)熱速率，只要懂得了導(dǎo)熱速率，由（）式即可求出λ試驗(yàn)中，使上鋁盤A和下銅盤P分別到達(dá)恒定溫度T1、T2，并設(shè)T1>T2，即熱量由上而下傳遞，通過下銅盤P向周圍散熱.由于T1和T2不變，因此，通過B的熱量就等于C向周圍散發(fā)的熱量，即B的導(dǎo)熱速率等于C的散熱速率.因此，只規(guī)定出了C在溫度T由于P的上表面和B的下表面接觸，因此C的散熱面積只有下表面面積和側(cè)面積之和，設(shè)為Sm，而試驗(yàn)中冷卻曲線是C所有裸露于空氣中測(cè)出來的，即在P的上下表面和側(cè)面積都散熱的狀況下記錄的.設(shè)其所有表面積為S全?Q---------------------------------------------（）式中，?Q?t部為S部面積的散熱速率，?Q?t全為S全面積的散熱速率.而散熱速率?Q?t部就等于?Q---------------------------------------------（）設(shè)下銅盤直徑為D，厚度為δ，那么有SS---------------------------------------------（）由比熱容的基本定義c=ΔQmΔT?Q---------------------------------------------（）將（）式、（）式代入（）式得?Q---------------------------------------------（）將（）式代入（）式得λ=---------------------------------------------（）式中，m為下銅盤的質(zhì)量，c為下銅盤的比熱容.四、試驗(yàn)內(nèi)容.（1）用游標(biāo)卡尺多次測(cè)量下銅盤的直徑D、厚度δ和待測(cè)物厚度L，然後取其平均值.下銅盤質(zhì)量m由天平測(cè)出，其比熱容c=3.850×（2）試驗(yàn)時(shí)，先將待測(cè)樣品放在散熱盤P上面，然後將發(fā)熱鋁盤A放在樣品盤P上方，再調(diào)整三個(gè)螺栓，使樣品盤的上下兩個(gè)表面與發(fā)熱鋁盤A和散熱銅盤P緊密接觸.（3）將集成溫度傳感器插入散熱盤P側(cè)面的小孔中，并將集成溫度傳感器接線連接到儀器面板的傳感器插座.用專用導(dǎo)線將儀器機(jī)箱後部插座與加熱組件圓鋁盤上的插座加以連接.為了保證溫度測(cè)量的精確性，采用同一種溫度傳感器測(cè)溫，在需要測(cè)量發(fā)熱盤A和散熱盤P溫度時(shí)，采用手動(dòng)操作，變換溫度傳感器的測(cè)溫對(duì)象.（4）接通電源，在“溫度控制”儀表上設(shè)置加溫的上限溫度.按加熱開關(guān)，假如儀器上限溫度設(shè)置為100℃，那么當(dāng)傳感器的溫度到達(dá)100℃，大概加熱40分鐘後，發(fā)熱鋁盤A、散熱銅盤P的溫度不再上升時(shí)，闡明系統(tǒng)已到達(dá)穩(wěn)態(tài)，這時(shí)每間隔5分鐘測(cè)量并記錄T1和T2的（5）測(cè)量散熱盤在穩(wěn)態(tài)值T2附近的散熱速率.移開發(fā)熱鋁盤A，取下待測(cè)盤，并將發(fā)熱鋁盤A的底面和銅盤P直接接觸，當(dāng)P盤的溫度上升到高于穩(wěn)態(tài)值T2值若干度（例如5℃左右）後，再將發(fā)熱鋁盤A移開，讓散熱銅盤P自然冷卻.這時(shí)候，每隔30s記錄此時(shí)的T2五、試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與處理.表一下銅盤直徑、厚度，待測(cè)物厚度試驗(yàn)成果登記表次數(shù)項(xiàng)目12345平均值/mmD/mm98.2698.1698.2298.1298.1898.19δ/mm10.109.9810.0010.0010.0810.03L/mm8.148.188.148.108.068.12下銅盤質(zhì)量為m表二穩(wěn)態(tài)時(shí)T1、T12345T102.3102.3102.3102.3102.3T79.379.179.279.279.2取平均值，穩(wěn)態(tài)時(shí)，T1=102.3表三測(cè)下銅盤散熱速率試驗(yàn)成果登記表時(shí)間0306090120150180210T86.185.384.483.582.581.780.879.9運(yùn)用作圖法求下銅盤的散熱速率得下銅盤散熱速率為K=0.02976由（2.。8.9）式，得待測(cè)樣品的導(dǎo)熱系數(shù)為λ=六、誤差分析.（1）系統(tǒng)誤差1.由于試驗(yàn)儀器自身存在的缺陷，如加熱鋁盤的保溫性能不佳，導(dǎo)致產(chǎn)生誤差.2.未考慮待測(cè)樣品側(cè)面向周圍環(huán)境散發(fā)熱量所導(dǎo)致的試驗(yàn)誤差.3.環(huán)境溫度變化導(dǎo)致試驗(yàn)中系統(tǒng)難以到達(dá)穩(wěn)態(tài).（2）偶爾誤差1.在用游標(biāo)卡尺測(cè)量銅盤和待測(cè)盤直徑與