導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)定推薦課件

1、深圳大學(xué)物理科學(xué)學(xué)院深圳大學(xué)物理科學(xué)學(xué)院導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)定導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)定大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)22021/8/22實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理v 1、熱傳導(dǎo)定律、熱傳導(dǎo)定律SdxdtQx0在在 t t時(shí)間內(nèi)經(jīng)時(shí)間內(nèi)經(jīng) 傳遞的熱量為傳遞的熱量為 Q：32021/8/22實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理v 2、導(dǎo)熱系數(shù)、導(dǎo)熱系數(shù)SdxdtQx0導(dǎo)熱系數(shù)導(dǎo)熱系數(shù) 表示相距單位長度的兩平面的溫度表示相距單位長度的兩平面的溫度相差為一個(gè)單位時(shí)，在單位時(shí)間內(nèi)通過單位面積所相差為一個(gè)單位時(shí)，在單位時(shí)間內(nèi)通過單位面積所傳遞的熱量，單位是瓦傳遞的熱量，單位是瓦米米-1 -1 開開-1-1（W m-1K-1），導(dǎo)），導(dǎo)熱系數(shù)是反映材料的導(dǎo)熱性能的重要參數(shù)

2、之一。熱系數(shù)是反映材料的導(dǎo)熱性能的重要參數(shù)之一。 稱為導(dǎo)熱系數(shù)稱為導(dǎo)熱系數(shù)42021/8/22v 3、穩(wěn)態(tài)法測(cè)不良導(dǎo)體的導(dǎo)熱系數(shù)、穩(wěn)態(tài)法測(cè)不良導(dǎo)體的導(dǎo)熱系數(shù) 實(shí)驗(yàn)裝置示意圖實(shí)驗(yàn)裝置示意圖 220 V 110 V電熱板電熱板發(fā)熱盤發(fā)熱盤橡膠盤橡膠盤散熱板散熱板電風(fēng)扇散熱電風(fēng)扇散熱當(dāng)傳入樣品的熱量等于當(dāng)傳入樣品的熱量等于散出的熱量時(shí)，樣品處散出的熱量時(shí)，樣品處于于穩(wěn)定導(dǎo)熱狀態(tài)穩(wěn)定導(dǎo)熱狀態(tài)。l 樣品內(nèi)部的溫度不再樣品內(nèi)部的溫度不再隨著時(shí)間變化隨著時(shí)間變化52021/8/22實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理樣品（橡膠盤）的傳熱速率為：樣品（橡膠盤）的傳熱速率為：AhtQB21 1為為樣品上表面的溫度，樣品上表面的溫度

3、， 2為樣品下表面為樣品下表面的溫度，的溫度，hB為樣品的厚度，為樣品的厚度，A為樣品的截面面積。為樣品的截面面積。樣品（橡膠盤）樣品（橡膠盤）發(fā)熱盤發(fā)熱盤散熱盤（黃銅盤）散熱盤（黃銅盤）截面面積截面面積AhB樣品樣品62021/8/22實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理穩(wěn)態(tài)時(shí)穩(wěn)態(tài)時(shí):傳入的熱量等于散出的熱量傳入的熱量等于散出的熱量 202101tqtQ穩(wěn)態(tài)時(shí)樣品上下表面的溫度分穩(wěn)態(tài)時(shí)樣品上下表面的溫度分別為一定值別為一定值 10 和和 20即，樣品的傳熱速率等于散熱盤的散熱速率即，樣品的傳熱速率等于散熱盤的散熱速率樣品樣品72021/8/22實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理AhtqB2010202AhtQB21202tq20

4、2101tqtQ由上式可見，關(guān)鍵是求散熱盤的散熱速率由上式可見，關(guān)鍵是求散熱盤的散熱速率移開樣品，讓散熱盤自然散熱冷卻，在溫度移開樣品，讓散熱盤自然散熱冷卻，在溫度 20附近，散熱盤的散熱速率可以表示為：附近，散熱盤的散熱速率可以表示為：202202tmctq82021/8/22實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理考慮散熱盤自由冷卻與穩(wěn)態(tài)時(shí)的散熱面積不同，考慮散熱盤自由冷卻與穩(wěn)態(tài)時(shí)的散熱面積不同，引入修正系數(shù)：引入修正系數(shù)： cccccccccchDhDtmchRRhRRtmctq2421222202202202222201012421202BBccccRhhDhDtmc于是，導(dǎo)熱系數(shù)為：于是，導(dǎo)熱系數(shù)為：920

5、21/8/22實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理0tEv 4、溫差熱電偶的工作原理、溫差熱電偶的工作原理 兩種金屬接觸處由兩種金屬接觸處由于溫度差而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)于溫度差而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象稱為溫差電動(dòng)勢(shì)，的現(xiàn)象稱為溫差電動(dòng)勢(shì)，一般情況下，溫差電動(dòng)一般情況下，溫差電動(dòng)勢(shì)近似與兩接觸端的溫勢(shì)近似與兩接觸端的溫度差成正比。度差成正比。檢流計(jì)0C 冰水加熱檢流計(jì)電壓值即為溫度示數(shù)電壓值即為溫度示數(shù)杜瓦瓶里冰水混合物為杜瓦瓶里冰水混合物為冷端；發(fā)熱盤、散熱盤冷端；發(fā)熱盤、散熱盤分別與冷端形成兩個(gè)溫分別與冷端形成兩個(gè)溫差電偶。差電偶。102021/8/22記錄橡膠盤（樣品）、黃銅盤（散熱板）記錄橡膠盤（樣品）、黃銅盤（散熱板）

6、的直徑、厚度的直徑、厚度DB、hB、DC、hC, ,黃銅盤質(zhì)黃銅盤質(zhì)量量mC，由實(shí)驗(yàn)室提供。由實(shí)驗(yàn)室提供。測(cè)量散熱板（黃銅板）的冷卻速率測(cè)量散熱板（黃銅板）的冷卻速率 ，計(jì)算計(jì)算 。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)內(nèi)容穩(wěn)態(tài)法測(cè)橡膠盤上下表面的溫度穩(wěn)態(tài)法測(cè)橡膠盤上下表面的溫度 10 和和 20202t112021/8/22122021/8/22構(gòu)建熱傳遞的穩(wěn)定狀態(tài)構(gòu)建熱傳遞的穩(wěn)定狀態(tài)（1）調(diào)整好實(shí)驗(yàn)裝置調(diào)整好實(shí)驗(yàn)裝置, ,各盤之間不能有間隙。各盤之間不能有間隙。（2 2）調(diào)整電熱板的供電方式）調(diào)整電熱板的供電方式, ,人為控制發(fā)熱盤人為控制發(fā)熱盤的溫度在的溫度在: : 1 1 = = 3.500.03mV（3）每隔

7、每隔2 2分鐘分鐘觀察散熱盤的溫度觀察散熱盤的溫度2 2 , , 記錄記錄1 1 ， 2 2；若在若在1010分鐘分鐘內(nèi)內(nèi)2基本保持不變則系基本保持不變則系統(tǒng)的熱傳導(dǎo)已達(dá)到統(tǒng)的熱傳導(dǎo)已達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)。對(duì)最后。對(duì)最后1010分鐘內(nèi)分鐘內(nèi)的的5 5次溫度分別求平均得次溫度分別求平均得1010， 2020。132021/8/22測(cè)量散熱板（黃銅盤）的冷卻速率測(cè)量散熱板（黃銅盤）的冷卻速率 202|t（4 4）用鑷子抽出橡膠盤，使發(fā)熱盤）用鑷子抽出橡膠盤，使發(fā)熱盤A A與散熱盤與散熱盤P P直直接接觸，通電使散熱板溫度比接接觸，通電使散熱板溫度比2020高高1mv1mv時(shí)立即分時(shí)立即分離兩板，散

8、熱盤開始自由冷卻，每隔離兩板，散熱盤開始自由冷卻，每隔3030秒讀出散秒讀出散熱盤的溫度示值熱盤的溫度示值 2 2，選擇，選擇2020附近前后各四個(gè)數(shù)據(jù)附近前后各四個(gè)數(shù)據(jù)填入記錄表，用逐差法進(jìn)行處理。填入記錄表，用逐差法進(jìn)行處理。/mv2101801501209060300用逐差法求冷卻速率用逐差法求冷卻速率: 42109018060150301200 142021/8/22數(shù)據(jù)記錄和處理數(shù)據(jù)記錄和處理記錄橡膠盤（樣品）和黃銅盤（散熱板）記錄橡膠盤（樣品）和黃銅盤（散熱板）的直徑、厚度的直徑、厚度DB、hB、DC、hC, ,黃銅盤（黃銅盤（散熱板）質(zhì)量散熱板）質(zhì)量mC。采用采用逐差法逐差法求散熱板（黃銅板）在溫度為求散熱板（黃銅板）在溫度為 20時(shí)的時(shí)的冷卻速率冷卻速率 ，其中，其中 t=120s。記錄記錄穩(wěn)態(tài)時(shí)橡膠盤上下表面的溫度穩(wěn)態(tài)時(shí)橡膠盤上下表面的溫度 10 和和 20202t計(jì)算橡膠板的導(dǎo)熱系數(shù)計(jì)算橡膠板的導(dǎo)熱系數(shù) ，并與標(biāo)準(zhǔn)值比，并與標(biāo)準(zhǔn)值比較，計(jì)算出百分比誤差。較，計(jì)算出百分比誤差。152021/8/22操作要點(diǎn)操作要點(diǎn)1數(shù)字電壓表調(diào)數(shù)字電壓表調(diào)零，注意熱電零，注意熱電偶接線。實(shí)驗(yàn)偶