FD-TC-II導熱系數(shù)測定儀說明書

1、FD-TC-II導熱系數(shù)測定儀說上海復旦天欣科教儀器有限公司中國 上海FD-TC-II 導熱系數(shù)測定儀產(chǎn)品說明書一、概類本儀器是用穩(wěn)態(tài)法測不良導體、金屬、空氣等多種材料導熱系數(shù)的實驗儀器，主要供大專院校普 通物理熱學實驗教學用。由于采用電熱管加熱，熱電偶測溫，設計先進，使用方便，結構安全、可靠。二、用途1、測量不良導體的導熱系數(shù)，本儀器附有橡皮樣品供教學測試用。2、測量金屬的導熱系數(shù)，本儀器附有硬鋁測試樣品。3、測量空氣的導熱系數(shù)。三、結構特性和使用說明本儀器主要有三個部分組成：1、熱源：電熱管、加熱銅板。2、樣品架：樣品支架、樣品板。3、測溫部分：銅康銅熱電偶、數(shù)字式毫伏表。但使用中，樣品架

2、的三個螺旋微頭是用來調(diào)節(jié)散熱盤和圓筒加熱盤之間距離和平整 度的。除 測量 金屬樣品時不用圓筒加熱盤與散熱盤前的固定軸固定外，其它如測橡皮和空氣的導熱系數(shù)時，均將圓 筒加熱盤與散熱盤前的固定軸對準樣品支架上的圓孔插入， 并用螺母旋緊。 具體步驟是： 先旋下螺母， 將圓筒加熱盤上移，后將樣品放到散熱盤上，再落下圓筒加熱盤，使固定軸穿過圓孔，再將螺母旋上 并擰緊，最后固定圓筒加熱盤后的緊固螺釘，從而由三個螺旋測微頭來調(diào)節(jié)平面和待測樣品厚度。電熱管電源輸入端接在調(diào)壓開關上， 軸流風扇電源電壓為 220V ，可直接插入市電插座。 數(shù)字電壓 表采用 3位半 LED 顯示，最大量程為 20mV 。 （具體實

3、驗方法有請參閱本書附錄。 ）四、保養(yǎng)和維護1、使用前將加熱盤與 散熱盤面擦干凈。樣品兩端面擦凈后，可涂上少量硅油或牛油 以保證接觸良好。為了保證實驗數(shù)據(jù)精度，熱電偶的熱端與冷端應涂些硅油或牛油。2、在實驗過程中，如若移開電熱板，就先關閉電源，移開熱圓筒時，手應拿住固定軸轉(zhuǎn)動，以免燙傷手。3、實驗結束后，切斷電源，保管好測量樣品，不要使樣品兩端面劃傷，以至影響實驗的精度。4、數(shù)字電壓表數(shù)字出現(xiàn)不穩(wěn)定時先查熱電偶信各個環(huán)節(jié)的接觸是否良好，并及時加以修理，再查電壓表是否良好。五、儀器附件必備附件有：1、真空保溫杯一只2、硬鋁樣品一塊（附絕緣圓盤一塊，供散熱時覆蓋用）3、橡皮樣品一塊4、熱電偶（銅-康

4、銅）二根5、數(shù)字電壓表.一-臺6、塞尺（測片）一把熱系數(shù)的測定實驗介紹、實驗目的測定金屬、橡皮、空氣的導熱系數(shù)。、實驗原理測定導熱系數(shù)的原理是法國數(shù)學、物理學家約瑟夫傅立葉給出的導熱方程式。 該方程式指出,在物理內(nèi)部，垂直于導熱方向上，二個相距為h，在厶t秒內(nèi)，從一個平面?zhèn)鞯搅硪粋€平面的熱量厶2Q二：th式中定義為該物質(zhì)的導熱系數(shù)，亦稱熱導率。性能的物理量，其數(shù)值等于二相距單位長度的平行平面面積為A，溫度分別為 6、二2的平行平面,Q，滿足下述表達式：（1）由此可知，導熱系數(shù)是一一表示物質(zhì)熱傳導匕當溫度相差一個單位時，在單位時間內(nèi)，垂直通過單位面積所流過的熱量。導熱系數(shù)的SI單位的瓦特每米開爾

5、文單位符號為：W/（m C）導熱系數(shù)的量綱為：i.L?丄4丁 于lAlli血日L2 T啟導熱系數(shù)過去常用的非SI制單位是國際蒸汽表卡每秒厘米開（爾文）：cal/（S cm C），它與SI單位的換算是：1cal/（scm K) = 418.68w / (m K)材料的結構變化與雜質(zhì)多少對導熱系數(shù)都有明顯的影響。同時，導熱系數(shù)一般隨溫度而變化, 所以實驗時對材料成份，溫度等都要一并記錄。三、實驗裝置本文實驗裝置如圖一所示，固定于底上的三個測微螺旋頭支撐著一銅散熱盤P,在散熱盤P上，安放一待測的圓盤樣品 B，樣品B上再安放一圓筒發(fā)熱體，圓筒發(fā)熱體由電熱板提供熱源，實驗時一方面發(fā)熱體底盤 A直接將熱量

6、通過樣品上平面?zhèn)魅霕悠罚硪环矫嫔岜PP籍電扇有效穩(wěn)定地散熱，使傳入樣品的熱量不斷往樣品的下平面散出，當傳入的熱量等于散出的熱量時樣 品處于穩(wěn)定導熱狀態(tài)，這時發(fā)熱盤 A與散熱盤P的溫度為一定的數(shù)值。當待測樣品為空氣層時，可利用測片調(diào)節(jié)三螺旋頭使散熱盤與熱盤相距一定的距離h，此即待測定空氣層的厚度。8DE圖一：穩(wěn)態(tài)法測定導熱系數(shù)實驗裝置圖A-帶電熱板的發(fā)熱盤B-樣品 C-螺旋頭 D-樣品支架 E-風扇 F-熱電偶G-真空保溫杯H-數(shù)字電壓表 P-散熱盤B盤的熱流量，-Qh -t為:四、實驗方法根據(jù)上述裝置，由傅立葉導熱方程式可知，通過待測樣品式中h為樣品厚度，R為圓盤樣品的半徑，為樣品熱導率 3

7、、二2分別為穩(wěn)態(tài)時樣品上下平面的溫度。實驗時，當傳熱達到穩(wěn)態(tài)時，3、二2的值將穩(wěn)定不變，這時可以認為發(fā)熱盤A通過圓盤樣品上平面?zhèn)魅氲臒崃颗c由散熱盤P向周圍環(huán)境散熱的速率相等。因此可通過散熱盤P在穩(wěn)定溫度七時的散熱速率求出熱流量Q /，方法如下，當讀得穩(wěn)態(tài)時的 宀、二2后，將樣品B盤抽去，讓發(fā)熱盤A的底面與散熱盤P直接接觸，使盤P的溫度上升到比 二2高出1mV左右時，再將發(fā)熱盤A移開，復上圓盤樣品（或絕緣圓盤），讓散熱盤P冷卻電扇仍處于工作狀態(tài)，每隔30秒鐘讀一下散熱盤的溫度示值，選取鄰近飛的溫度數(shù)據(jù)，求出銅盤 P在二2的冷卻速率七寸，貝U二t 一一QmeL.2就是散熱在712時的散熱速率，代入

8、式（2 ）得：.4.4日 h 1吩=E 2汞 式中,m 為銅盤的質(zhì)量，C為銅的比熱容。五、實驗注意事項1、 在做穩(wěn)態(tài)法時，要使溫度穩(wěn)定約要1個小時左右，為縮短時間，可先將熱板電源電壓打在220V快速加熱檔，幾分鐘后 齊=4.00mV即可將開關撥至110V慢速加熱檔待 宀降至3.50mV左右時通過手動調(diào)節(jié)電熱板電壓 220V檔、110V檔及0V檔，使二1讀數(shù)在-0.03mV范圍 內(nèi)，同時每隔2分鐘記下樣品上下圓盤 A和P的溫度 宀和二2的數(shù)值，待二？的數(shù)值在10分鐘內(nèi)不 變即可認為已達到穩(wěn)定狀態(tài)，記下此時的齊和值。2、 測金屬的導熱系數(shù)時 6戶2值為穩(wěn)態(tài)時金屬樣品上下兩個面的溫度，此時散熱盤P的

9、溫 度為值。因此測量P盤的冷卻速率應為：h 1I ,- me | .,；t-：t3 弓一豈 R2測二3值時可在6、二2達到穩(wěn)定時，將上面測 6或二2的熱電偶移下來進行測量。3、 圓筒發(fā)熱體A盤側面和散熱盤P的側面，都有供安插熱電偶的小孔，安放發(fā)熱盤時此二小孔都應與真空保溫杯在同一側，以免路線錯亂。熱電偶插入小孔時，要抹上些硅油，并插到洞孔底部，保證接觸良好。熱電偶冷端插入浸于冰水中的細玻璃管內(nèi)，玻璃管內(nèi)也要灌入適當?shù)墓栌汀?、 樣品圓盤B和散熱盤P的幾何尺寸，可用游標尺多次測量取平均值。散熱盤的質(zhì)量m，約1kg，可用藥物天平稱量。5、本實驗選用銅一一康銅熱電偶，溫差100 C時，溫差電動勢約4.2mV.故應配用量程0 10mV的數(shù)字電壓表，并能測到0.01mV的電壓（也可用靈敏電流計串聯(lián)一電阻箱來替代）。注意：接地線必須接地附錄：FPZ -II導熱系數(shù)電壓表使用說明書FPZ-II型導熱系數(shù)電壓表，采用進口組裝雙積分數(shù)字表頭，配有低噪聲、低溫漂、高靈敏度放大器組成專用于導熱系數(shù)測定數(shù)字電壓表。本儀表具有較高靈敏度，最高靈敏檔分辨率為10uV，還具有極性自動轉(zhuǎn)換和過量程自動熄滅功能。3位半LED顯示，字跡清晰，造型美觀，使用方便，價格優(yōu)惠特點。1、技術指標量