穩(wěn)態(tài)平板法測定絕熱材料導熱系數(shù)實驗

1、第一節(jié)穩(wěn)態(tài)平板法測定絕熱材料導熱系數(shù)實驗一、實驗目的鞏固和深化穩(wěn)定導熱過程的基本理論，學習用平板法測定絕熱材料導熱系數(shù)的試驗方 法和技能。測定試驗材料的導熱系數(shù)。確定試驗材料導熱系數(shù)與溫度的關系。二、實驗原理導熱系數(shù)是表征材料導熱能力的物理量。對于不同的材料，導熱系數(shù)是各不相同的，對 同一材料，導熱系數(shù)還會隨著溫度、壓力、濕度、物質的結構和重度等因素而變異。各種材 料的導熱系數(shù)都用試驗方法來測定，如果要分別考慮不同因素的影響，就需要針對各種因素 加以試驗，往往不能只在一種實驗設備上進行。穩(wěn)態(tài)平板法是一種應用一維穩(wěn)態(tài)導熱過程的 基本原理來測定材料導熱系數(shù)的方法，可以用來進行導熱系數(shù)的測定試驗，測

2、定材料的導熱 系數(shù)及其和溫度的關系。實驗設備是根據(jù)在一維穩(wěn)態(tài)情況下通過平板的到熱量Q和平板兩面的溫差At成正比， 和平板的厚度h成反比，以及和導熱系數(shù)人成反比的關系來設計的。我們知道，通過薄壁平板（壁厚小于十分之一壁長和壁寬）的穩(wěn)定導熱量為：力Q = _*At* S（1）h其中：Q為傳到平板的熱量，w；人為導熱系數(shù)，w/mC；h為平板厚度，m；At為平板兩面溫差，C；S為平板表面積；m2；測試時，如果將平板兩面溫差At、平板厚度h、垂直熱流力向的導熱面積S和通過平 板的熱流量Q測定后，就可以根據(jù)下式得出導熱系數(shù)：0At * S其中：At = |孔-氣|，Tu為平板上測溫度，Td為平板下側溫度，

3、C；這里，公式2所得出的導熱系數(shù)是在當時的平均溫度下材料的導熱系數(shù)值，此平均溫度為：t = 2（T + Td）（3）在不同的溫度和溫差條件下測出相應的人值，然后按人值標在人-1坐標圖內，就可以 得出人=三（）的關系曲線。三、實驗裝置及測試儀器穩(wěn)態(tài)平板法測定絕熱材料的導熱系數(shù)的電器連接圖和實驗裝置如圖1和圖2所示。被試驗材料做成兩塊方形薄壁平板試件，面積為300*300mm2，實際導熱計算面積S 為200*200mm2，平板厚度hmm。平板試件分別被夾緊在加熱器的上下熱面和上下水套 冷面之間。加熱器的上下面、水套與試件的接觸面都設有銅板，以使溫度均勻。利用薄膜式 加熱片實現(xiàn)對上、下試件熱面的加熱

4、，而上下導熱面積水套的冷卻面是通過循環(huán)冷卻水（或 通以自來水）來實現(xiàn)。在中間200*200mm2部位上安設的加熱器為主加熱器。為了使住加熱器的熱量能夠全部單項通過上下兩個試件，并通過水套的冷水帶走，在主 加熱器四周（即200*200mm2之外的四側）設有四個輔助加熱器（1、2、3、4），利用專用 的溫度跟蹤控制器使主加熱器以外的四周保持與中間主加熱器的溫度相一致，以免熱流量向 旁側散失。主加熱器的中心溫度th和水套冷面的中心溫度tc用四個熱電偶來測量，輔助加 熱器1和輔助加熱器1的熱面也分別設置兩個輔熱電偶t2和t6 （埋設在銅板相應位置上）， 其中一個輔熱電偶t2 （或t6）接到溫度跟蹤控制

5、器上，與主加熱器中心接來的主熱電偶t： 的溫度信號相比較，通過跟蹤器使全部輔加熱器都跟蹤到與主加熱器的溫度相一致。而在試驗進行時，可以通過熱電偶t （或t：）和熱電偶t3 （或t4）測量出一個試件的兩 個表面的中心溫度。也可以再測量一個輔熱電偶的溫度，以便與主熱電偶的溫度相比較，從 而了解主、輔加熱器的控制和跟蹤情況，溫度是利用儀器直接讀取數(shù)值。主加熱器的電功率 可以用電功率表或電壓表和電流表來測量。附實驗臺主要參數(shù)試驗材料：試件外型尺寸：300*300mm2導熱計算面積F： 200*200mm2 （即主加熱器的面積） 試件厚度h：mm （實測） 主加熱器電阻值：Q輔加熱器（每個）電阻值:加熱偶材料：鎳金各一鎳硅8.試件最高加熱溫度：80r圖2試驗臺主題示意圖（1）愉如烘都3 輔加格膳1胸如知部4 融加熱麟2圖1試驗臺的電氣連接圖:冷卻水進由口 （上）F水套熱電儡t3主藕電上水套熱電偶門AM器3:冷卻水進由口 （上）F水套熱電儡t3主藕電上水套熱電偶門AM