圓球法測定絕熱材料導(dǎo)熱系數(shù)

圓球法測定絕熱材料導(dǎo)熱系數(shù)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康撵柟谭€(wěn)定導(dǎo)熱的基本理論，學(xué)習(xí)用圓球法測定材料導(dǎo)熱系數(shù)的實(shí)驗(yàn)方法，學(xué)會利用標(biāo)準(zhǔn)電阻精密測量電功率的方法以及用熱電偶測溫的技術(shù)；測量試材的導(dǎo)熱系數(shù)，以及隨溫度變化的規(guī)律。二、實(shí)驗(yàn)原理圓球法就是應(yīng)用沿球壁半徑方向一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的基本原理測定顆粒狀以及纖維狀材料導(dǎo)熱系數(shù)的實(shí)驗(yàn)方法。在兩個同心圓球所組成的夾層中，填入顆粒狀或纖維狀試材，內(nèi)外球直徑分別為di=80mm,d2=150mm，內(nèi)球表面溫度為J外球表面溫度為t?,根據(jù)傅立葉定律,當(dāng)實(shí)驗(yàn)處于穩(wěn)態(tài)時，通過夾層的導(dǎo)熱量為t+t通過上式可推導(dǎo)出在平均溫度t=十亍下的材料的導(dǎo)熱系數(shù)X(f)=Q(d”-d)、

2Rdd(t-1)X(f)=1212若改變加熱量Q,就可以改變壁面溫度使其處于另一種狀態(tài)t2,這樣可以測出在各種不同平均溫度t=仝子下試材的導(dǎo)熱系數(shù)，因此可以得出一條x(f)?門間的關(guān)系曲線。三、實(shí)驗(yàn)裝置與測量儀表實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。圓球內(nèi)球中電加熱器由高精度晶體管直流穩(wěn)壓電源供電。需要測量的量包括以下參數(shù)。功率W的測量用直流穩(wěn)壓電源加熱,功率用精確度為0.01%標(biāo)準(zhǔn)電阻法測量,標(biāo)準(zhǔn)電阻為R1、R2、R3連接線路如圖1,用電位差計測出匕、V2，當(dāng)R=0.10時，121(R)V rV0+(R)V rV0+1040.110102=(L0V-0.1V)x103V如果選擇R=0.010那么WuGoOV-0.1V）x103V。122溫度測量在內(nèi)外球壁分別埋有鎳鉻一鎳鋁熱電偶，測出它們的熱電勢Uti、Ut2,查熱電偶分度表被測材料t10QVR2R1k被測材料t10QVR2R1k2R30.1Q或0.01Q10000Q直流穩(wěn)壓電源圓球法測量導(dǎo)熱系數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置得出相應(yīng)的溫度012。上述計算功率時用到的叫、V2（即電流電壓）以及熱電偶的熱電勢Ut1、Ut2均采用UJ-33a型電位差計測量。四、實(shí)驗(yàn)步驟將試材烘干；根據(jù)給定的被測材料的容重，算出儀器內(nèi)所需裝填的試材重量，并將試材均勻裝入球內(nèi)連接并檢查線路系統(tǒng)以及測量儀表。接通電源，觀察各項(xiàng)測量數(shù)據(jù)的變化情況；當(dāng)各項(xiàng)數(shù)據(jù)基本不隨時間變化時，說明系統(tǒng)已達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)，開始測量并記錄，每隔5分鐘測一次，共測三次；6?整理數(shù)據(jù)，選擇一次測量的數(shù)據(jù)代入公式計算九G），由于熱系統(tǒng)的穩(wěn)定時間較長，所以在做實(shí)驗(yàn)時前四項(xiàng)準(zhǔn)備工作，在另一套設(shè)備上進(jìn)行，并利用EX型記錄儀觀察其升溫過程。五、數(shù)據(jù)處理與結(jié)論分析電壓V1/mVV2/mVt]/mV12/mV第一組27.48723.0923.5811.41第二組27.4923.0963.581.407第二組27.49323.0973.5771.405平均27.4923.0953.5793331.407333溫度/°c\\84.898535.1057Q=W=(10V-0.1V)xl03V=6.2955W122X=Q(d2-di) =0.11738(W/m-K)2兀dd(t—t)1212誤差分析與討論：本實(shí)驗(yàn)中的主要數(shù)據(jù)有四個：V、V、t、t，其中V、V的精度主要取決于電阻R、1212121R2的精確度，以及測量設(shè)備的精度。溫度t］的精度也主要取決于測量儀器的精確程度，而溫度t測的是與環(huán)境直接接觸的外側(cè)溫度，這個溫度收外界影響比較大，因此提高該實(shí)驗(yàn)的2精確度的主要措施在于提高它的精確度，主要方法如下：避免空氣對流。盡量減少周圍空氣的流動，避