TC-3B型导热系数实验.pdf
《TC-3B型导热系数实验.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《TC-3B型导热系数实验.pdf(7页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、稳态法测量固体导热系数稳态法测量固体导热系数(TCTC 3B3B型型 固体导热系数测定仪固体导热系数测定仪)(集集成成温温度度传传感感器器测测温温)实实验验讲讲义义杭州精科仪器有限公司杭州精科仪器有限公司固固体体导导热热系系数数的的测测量量导热系数是表征物质热传导性质的物理量.材料结构的变化与所含杂质等因素都会对导热系数产生明显的影响,因此,材料的导热系数常常需要通过实验来具体测定。测量导热系数的方法比较多,但可以归并为两类基本方法:一类是稳态法,另一类为动态法.用稳态法时,先用热源对测试样品进行加热,并在样品内部形成稳定的温度分布,然后进行测量.而在动态法中,待测样品中的温度分布是随时间变化
2、的,例如按周期性变化等。本实验采用稳态法进行测量。【实验目的】1 用稳态法测定出不良导体的导热系数,并与理论值进行比较。2 用稳态法测定铝合金棒的导热系数,分析用稳态法测定良导体导热系数存在的缺点。【实验原理】根据傅立叶导热方程式,在物体内部,取两个垂直与热传导方向、彼此间相距为h、温度分别为T1,T2的平行平面(设T1 T2),若平面面积均为S,在t时间内通过面积S的热量Q满足下述表达式:(T T2)Q S1(1)th式中Q为热流量,即为该物质的热导率(又称作导热系数),在数值上等于相距单位t长度的两平面的温度相差1个单位时,单位时间内通过单位面积的热量,其单位是W m1K1。本实验仪器如图
3、 1 所示:在支架上先放上圆铜盘P,在P的上面放上待测样品B(圆盘形的不良导体),再把带发热器的圆铝盘A放在B上,发热器通1电后,热量从A盘传到B盘,再传到P 盘,由于A,P盘都是良导体,其温度即可以代表B盘上、下表面的温度T1、T2,T1、T2分别由插入A,P盘边缘小孔铂电阻温度传感器E来测量.通过变换温度传感器插入位置,即可改变铂电阻温度传感器的测量目标。由式(1)可以知道,单位时间内通过待测样品B任一圆截面的热流量为:(T T2)Q 1R2B(2)thB式中RB为样品的半径,hB为样品的厚度,当热传导达到稳定状态时,T1和T2的值不变,于是通过B盘上表面的热流量与由铜盘P向周围环境散热的
4、速率相等,因此,可通过铜盘P在稳定温度T2时的散热速率来求出热流量Q。实验中,在读得稳态时的T1和T2后,t即可将B盘移去,而使发热铝盘A的底面与散热铜盘P直接接触。当盘P的温度上升到高于稳态时的T2值若干摄氏度后,再将发热铝盘A移开,让散热铜盘P自然冷却.观察它的温度T随时间t变化情况,然后由此求出铜盘在T2的冷却速率TtTT2,而Q(m为紫铜盘P的质量,C为铜材的比热容),就是紫铜盘P在温TT2tT度为T2时的散热速率。但要注意,这样求出的是紫铜盘P的全部表面暴露于空气中的tmC冷却速率,其散热表面积为2R 2RPhP(其中RP与hP分别为紫铜盘的半径与厚度)。然而,在观察测试样品的稳态传
5、热时,P盘的上表面(面积为RP)是被样品覆盖着的,根据物体的冷却速率与它的表面积成正比的原理,这部分面积计算时应予以扣除。那么稳态时铜盘P的散热速率的实际表达式应按如下修正:22TtQTR2P 2RPhP(3)mCtt2R2 2R hPPP将式(3)代入式(2),得:mCRP 2hPhBT1(4)t2RP 2hPT1T2R2B【实验仪器】2本实验采用杭州精科仪器有限公司生产的TC 3B型导热系数测定仪。该仪器采用低于36V的隔离电压作为加热电源,安全可靠。整个加热圆筒可上下升降和左右转动,发热圆盘和散热圆盘的侧面有一小孔,作为插入铂电阻温度传感器之用。散热盘P放在可以调节的三个螺栓(接触点隔热
6、)上,可使待测样品盘的上下两个表面与发热圆盘和散热圆盘紧密接触。散热盘P下方有一个轴流式风扇,在需要快速降温时用来强制散热.一个插在发热圆盘(上盘)的小孔内集成温度传感器,作为系统控温和上盘温度检测用(出厂时已安装).另一个集成温度传感器根据实验步骤需要,分别插入散热铜圆盘P(下盘)或发热铝圆盘A(上盘)的侧面小孔内。铂电阻插入时,其表面要涂少量的硅脂,集成温度传感器的两个接线端插在仪器面板的插座内。变换温度传感器的插入位置,可以由数字表方便地读取上、下盘的温度值。仪器的数字计时装置,计时范围166min,分辩率0.1s,供实验时计时用。仪器还设置了PID自动温度控制装置,控制精度1C,分辨率
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- TC 导热 系数 实验
限制150内