實驗三 準穩(wěn)態(tài)法測材料的導熱性能實驗

1、實驗三準穩(wěn)態(tài)法測材料的導熱性能實驗一、實驗目的1.測量絕熱材料（不良導體）的導熱系數(shù)和比熱、掌握其測試原理和方法。2.掌握使用熱電偶測量溫差的方法。二、實驗原理本實驗是根據(jù)第二類邊界條件，無限大平板的導熱問題來設計的。設平板厚度為2δ，初始溫度為t0，平板兩面受恒定的熱流密度qc均勻加熱（見圖1）。求任何瞬間沿平板厚度方向的溫度分布t(x，)。導熱微分方程式、初始條件和第二類邊界條件如下：?22)()(xxtaxt????????時0?

2、?0tt?處，0?x0???xt處，???xcqxt?????方程的解為：式中：τ)]exp()cos(2)1(63[)(02211220Fxxaqtxtnnnnc??????????????????????——時間，s；λ——平板的導熱系數(shù)，wm?℃；——平板的導溫系數(shù)，m2s；aac???——，n=1，2，3，……；n??n圖1第二類邊界條件無限大平板導熱的物理模型絕熱層試件1試件2試件3試件4絕熱層加熱器2加熱器1熱電偶1熱電偶2

3、可調(diào)節(jié)穩(wěn)壓電源圖2實驗裝置簡圖1.試件試件尺寸為100mm100mmδ，共四塊，尺寸完全相同，δ=10～16mm。每塊試件上下面要平齊，表面要平整。2.加熱器采用高電阻康銅箔平面加熱器，康銅箔厚度僅為20μm，加上保護箔的絕緣薄膜，總共只有70μm。其電阻值穩(wěn)定，在0—100℃范圍內(nèi)幾乎不變。加熱器的面積和試件的端面積相同，也是100㎜100㎜的正方形。兩個加熱器的電阻值應盡量相同，相差應在0.1%以內(nèi)。3.絕熱層用導熱系數(shù)比試件小的材

4、料作絕熱層，力求減少熱量通過，使試件1、4與絕熱層的接觸面接近絕熱。這樣，可假定式（4）中的熱量qc等于加熱器發(fā)出熱量的0.5倍。4.熱電偶利用熱電偶測量試件2兩面的溫差及試件2、3接觸面中心處的溫生速率，熱電偶由0.1㎜的康銅絲制成。實驗時，將四個試件整齊迭放在一起，分別在試件1和2及試件3和4之間放入加熱器1和2，試件和加熱器要對齊。熱電偶的放置如圖3，熱電偶測溫頭要放在試件中心部位。放好絕熱層后，適當加以壓力，以保持各試件之間接觸