穩(wěn)態(tài)平板法測定建筑材料的導(dǎo)熱系數(shù)

1、實(shí)驗(yàn)一、穩(wěn)態(tài)平板法測定建筑材料的導(dǎo)熱系數(shù)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、鞏固和加深穩(wěn)定導(dǎo)熱過程的基本理論。學(xué)習(xí)DRP-1型導(dǎo)熱系數(shù)測定儀的使用方法；2、測定試材的導(dǎo)熱系數(shù)；3、確定試材導(dǎo)熱系數(shù)與溫度的關(guān)系。二、實(shí)驗(yàn)原理導(dǎo)熱系數(shù)是表征材料導(dǎo)熱能力的物理量。導(dǎo)熱系數(shù)與材料的種類、性質(zhì)、結(jié)構(gòu)、密度等 因素有關(guān)。同種材料的導(dǎo)熱系數(shù)又取決于材料的溫度，各種材料的導(dǎo)熱系數(shù)通過實(shí)驗(yàn)方法測 定。平板法就是應(yīng)用一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過程的基本原理，測定建筑材料導(dǎo)熱系數(shù)的一種方法。在溫度變化較小的范圍內(nèi)，可以認(rèn)為材料的導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度作直線變化，即：X = X (1 + bt)(1)式中：X0 ： C時材料的導(dǎo)熱系數(shù)。b :材料導(dǎo)熱系數(shù)隨溫

2、度變化的系數(shù)。圖一平板中的一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱見圖一，平板內(nèi)為一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過程由傅立葉定律：q = X (1 + bt)%(2)0 dx式中： q :熱流密度，w/m2；dt二 ：試件內(nèi)的溫度梯度，C/m。dx(2)式分離變量后積分可得：(3)(3)(4)(5)qx = X (t + 方 t2) + c代人邊界條件：x=0t=tix=Ot=t2消去常數(shù)C可得：q = X (1 + bt t t t=X (1 + bt )( ) = X -4(6)0m bm b(7)即 人=一（Q一（8）12）其中 F：平壁表面積，m2。：平壁的厚度，m入：平均溫度tm= 1 2 2時材料的導(dǎo)熱系數(shù)，w/mC如果，在實(shí)

3、驗(yàn)中，創(chuàng)造一定的條件，使平板試件內(nèi)維持一維穩(wěn)態(tài)溫度場，并測出。、F、 Q、t1和t2等值，則由（8）可求得tm下的導(dǎo)熱系數(shù)。試件材料的入=f （t）是直線關(guān)系時，入 就是入t1和入12的平均值，即tm下的真 實(shí)導(dǎo)熱系數(shù)入，進(jìn)而即可確定入t的關(guān)系曲線。12三、實(shí)驗(yàn)裝置及測量儀表實(shí)驗(yàn)裝置如圖二所示。圖二實(shí)驗(yàn)裝置示意圖材料為兩塊圓形平板，直徑為200mm，厚度為20mm （Sd可視試件為薄壁厚度）。兩 塊試件的高溫表面溫度由夾在中間的主加熱器提供熱量，維持穩(wěn)定，低溫表面溫度由恒溫水 浴的循環(huán)水維持恒定。為保證主加熱器熱量全部通過試件，應(yīng)嚴(yán)格保證試件內(nèi)的溫度變化為 一維溫度場，因此在主加熱器外圍設(shè)有一

4、環(huán)行輔助加熱器，以保證主、輔加熱器表面（即試 件表面）溫度均勻。為了減少熱損失，全部設(shè)備放置在帶保溫層的外殼中。主加熱器由一臺晶體管穩(wěn)壓電源提供熱量，輔加熱器由溫度跟蹤器控制加熱，由裝在主、 輔加熱器上的溫差熱電堆給出溫差值，經(jīng)過溫度跟蹤器給出信號，并通過調(diào)節(jié)系統(tǒng)使輔加熱 器表面溫度不斷跟蹤主加熱器表面溫度，并達(dá)到穩(wěn)定。試件熱表面溫度tw1 （或tw2）和冷表面溫度tw3 （或tw4）由銅一康銅熱電偶測定。各熱 電偶端點(diǎn)與換相開關(guān)聯(lián)電，熱電勢通過UJ-31型電位差計進(jìn)行測定。為了準(zhǔn)確測定主加熱器電功率，通過電位差計測定串聯(lián)在電路上的0.01Q標(biāo)準(zhǔn)電阻的 電位差值計算出電流。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、將待

5、測試件烘干，并裝入設(shè)備中。（為了保證試件與加熱器表面緊密接觸，試件表面應(yīng)平 整，不平度0.05mm=將蓋上的手柄擰緊，蓋上罩子。2、檢查控制柜各旋扭，主加熱器電源置于“斷”位置，輔加熱器的電源置于“零”溫度跟 蹤器置于“調(diào)零”，UJ-31型電位差計置于“斷”。3、接通電源。4、按所需水溫調(diào)節(jié)水銀接觸式溫度計的觸點(diǎn)，然后接通恒溫水浴電源，接通6V開關(guān)，調(diào)整 檢流計及電位差計，以備使用。5、接通溫度跟蹤器，指示燈亮。6、將主加熱器電源選擇開關(guān)置于所需電壓值。7、將輔加熱器電源選擇開關(guān)置于適當(dāng)位置。8、調(diào)溫度跟蹤器的調(diào)零旋扭，使偏差表指針指在0”，將跟蹤置“手動”按下熱電勢轉(zhuǎn)換 開關(guān)“5”，此時的讀

6、數(shù)為主加熱板高于主加熱板的熱電勢。如果其值為負(fù)，按下開關(guān)“6”， 此時的讀數(shù)為輔加熱板高于主加熱板的熱電勢。當(dāng)此時熱電勢不為0時，用手動調(diào)節(jié)輔加熱 器功率。當(dāng)調(diào)至熱電勢趨于0時，將跟蹤置“自動”，儀器即自動跟蹤。9、將穩(wěn)定度旋扭（I）順時針到頭，靈敏度旋扭P）順時針逐步增大，直至偏差表產(chǎn)生振 蕩，在慢慢退回，使偏差表穩(wěn)定，然后慢慢把旋扭I逆時針轉(zhuǎn)動，偏差表產(chǎn)生振蕩，再順時 針擰至偏差表不振。當(dāng)偏差表轉(zhuǎn)不超過2格，可認(rèn)為過程達(dá)到穩(wěn)定。10、穩(wěn)定后，（前后兩次熱電勢差不大于土4Mv）由UJ-31型電位計“未知1”測量出“ 1”、 “2”、“3”、“4”點(diǎn)熱電勢值。11、測主加熱器的電流時，按下面板

7、上“IV ”開關(guān)的“I”由“未知2”測出V2。12、 重復(fù)10、11步驟，記錄三次讀數(shù)。213、改變主、輔加熱器的電壓，重復(fù)步驟812，則可測得另一溫度下的導(dǎo)熱系數(shù)。五、實(shí)驗(yàn)記錄及數(shù)據(jù)整理1、實(shí)驗(yàn)記錄：材料名稱：加熱器電阻A?。：上試件直徑：上試件厚度：下試件直徑：下試件厚度：（1）主加熱器發(fā)出的功率:Q=I2RR：主加熱器電阻，R=R201+a (t-20) Qt：熱面溫度，。c20R20: 20C時主加熱器電阻值，QR：實(shí)際熱面溫度下主加熱器電阻值，Qa ：電阻絲溫度系數(shù)，其值隨溫度變化，見下表:t (C)0 100100150150200200250a X10-5 (1/C)1.752.83.353.90(2)導(dǎo)熱系數(shù)入主加熱器向二試件提供熱量入入Q= F(tw -tw ) +一F(tw -tw )b 繪實(shí)驗(yàn)設(shè)備簡圖繪實(shí)驗(yàn)設(shè)備簡圖13b 本組實(shí)驗(yàn)結(jié)果的計算，并抄錄各組在不同電壓下的計算結(jié)果 將各組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果繪制成本組實(shí)驗(yàn)結(jié)果的計算，并抄錄各組在不同電壓下的計算結(jié)果將各組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果繪制成入t曲線2412當(dāng) F1=F2,a 1=a 2 時人=bQm2 m