稳态平板法测定绝热材料导热系数--郑州大学2012

1、稳态平板法测定绝热材料导热系数测定稳态平板法测定绝热材料导热系数测定 一、实验目的一、实验目的1. 巩固和深化稳定导热过程的基本巩固和深化稳定导热过程的基本理论，学习用平板法测定绝热材料理论，学习用平板法测定绝热材料导热系数的实验方法和技能。导热系数的实验方法和技能。 2. 测定试验材料的导热系数。测定试验材料的导热系数。3. 确定试验材料导热系数与温度的确定试验材料导热系数与温度的关系。关系。n二、实验原理二、实验原理n导热系数还会随着温度、压力、湿度、物质的结构和重度等因素而变异。各种材料的导热系数都用实验方法来测定，稳态平板法是一种应用一维稳态导热过程的基本原理来测定材料导热系数的方法，

2、可以用来进行导热系数的测定实验，测定材料的导热系数及其和温度的关系。稳态平板法测定绝热材料导热系数测定稳态平板法测定绝热材料导热系数测定 n 实验设备是根据在一维稳态情况下通过平板的导热量Q和平板两面的温差t成正比，和平板的厚度成反比，以及和导热系数成正比的关系来设计的。n 我们知道，通过薄壁平板(壁厚小于十分之一壁长和壁宽)的稳定导热量为：nQ= W稳态平板法测定绝热材料导热系数测定稳态平板法测定绝热材料导热系数测定 Ft n三、实验装置及测量仪表三、实验装置及测量仪表稳态平板法测定绝热材料导热系数测定稳态平板法测定绝热材料导热系数测定 被试验材料做成二块方形薄壁平板试件，被试验材料做成二块

3、方形薄壁平板试件，面积为面积为3003002，实际导热计算，实际导热计算面积面积F为为2002002，板的厚度为，板的厚度为。平板试件分别被夹紧在加热器的上下热面和平板试件分别被夹紧在加热器的上下热面和上下水套的冷面之间。加热器的上下面和水上下水套的冷面之间。加热器的上下面和水套与试件的接触面都设有铜板套与试件的接触面都设有铜板 n试验台主要参数n1.试验材料n2.试件外型尺寸：300300 mm2n3.导热计算面积F: 200200 mm2 (即主加热器的面积)n4.试件厚度：(实测) 15mmn5.主加热器电阻值： 100n6.辅加热器(每个)电阻值： n7.热电偶材料：镍铬一镍硅n8.试

4、件最高加热温度：80四、实验方法和步骤四、实验方法和步骤n将两个平板试件仔细地安装在加将两个平板试件仔细地安装在加热器的上下面，试件表面应与铜板严热器的上下面，试件表面应与铜板严密接触，不应有空隙存在。在试件、密接触，不应有空隙存在。在试件、加热器和水套等安装入位后应在上加热器和水套等安装入位后应在上面加压一定的重物，以使它们都能紧面加压一定的重物，以使它们都能紧密接触。密接触。 n2联接和仔细检查各接线电路。将主加热联接和仔细检查各接线电路。将主加热器的两个接线端用导线接至主加热器电源；器的两个接线端用导线接至主加热器电源；而四个辅助加热器联成串联电路而四个辅助加热器联成串联电路(实验台上实

5、验台上已联接好已联接好)。将主热电偶之一。将主热电偶之一t2(或或t1)接到跟接到跟踪控制器面板上中间的主热电偶接线柱上，踪控制器面板上中间的主热电偶接线柱上，而将辅热电偶之一而将辅热电偶之一t5(或或t6)接到跟踪控制器接到跟踪控制器上的相应接线柱上。把水套冷面热电偶上的相应接线柱上。把水套冷面热电偶t3(或或t4) 接到跟踪控制器上的相应接线柱上。接到跟踪控制器上的相应接线柱上。 n3检查冷却水水泵及其通路能否正常工作，检查冷却水水泵及其通路能否正常工作，各热电偶是否正常完好。各热电偶是否正常完好。 四、实验方法和步骤四、实验方法和步骤n4接通加热器电源，并调节到合适的电压，开接通加热器电

6、源，并调节到合适的电压，开始加温，通过调节辅助加热器的电压使主加热器始加温，通过调节辅助加热器的电压使主加热器以外的四周（辅热电偶的温度）保持与中间主加以外的四周（辅热电偶的温度）保持与中间主加热器的温度相一致。在加温过程中，可通过各测热器的温度相一致。在加温过程中，可通过各测温点的测量来控制和了解加热情况。开始时，可温点的测量来控制和了解加热情况。开始时，可先不启动冷水泵，待试件的热面温度达到一定水先不启动冷水泵，待试件的热面温度达到一定水平后，再启动水泵平后，再启动水泵(或接通自来水或接通自来水)，向上下水套，向上下水套通入冷却水。试验经过一段时间后，试件的热面通入冷却水。试验经过一段时间

7、后，试件的热面温度和冷面温度开始趋于稳定。在这过程中可以温度和冷面温度开始趋于稳定。在这过程中可以适当调节主加热器电源、辅加热器电源的电压，适当调节主加热器电源、辅加热器电源的电压，使其更快或更利于达到稳定状态。待温度基本稳使其更快或更利于达到稳定状态。待温度基本稳定后，就可以每隔一段时间进行一次电压定后，就可以每隔一段时间进行一次电压V读数读数记录和温度测量，从而得到稳定的测试结果。记录和温度测量，从而得到稳定的测试结果。四、实验方法和步骤四、实验方法和步骤n5一个工况试验后，可以将设备调到另一一个工况试验后，可以将设备调到另一工况，即调节主加热器功率后，再按上述工况，即调节主加热器功率后，

8、再按上述方法进行测试，得到另一工况的稳定测试方法进行测试，得到另一工况的稳定测试结果。调节的电功率不宜过大，一般在结果。调节的电功率不宜过大，一般在510W为宜。为宜。n6根据实验要求，进行多次工况的测试。根据实验要求，进行多次工况的测试。(工况以从低温到高温为宜工况以从低温到高温为宜)。n7测试结束后，先切断主测试结束后，先切断主,辅加热器电源，辅加热器电源，经过经过10分钟左右后再关闭水泵分钟左右后再关闭水泵.五、实验结果处理五、实验结果处理n实验数据取实验进入稳定状态后的连续三次稳定结果的实验数据取实验进入稳定状态后的连续三次稳定结果的平均值。导热量平均值。导热量(即主加热器的电功率即主

9、加热器的电功率)ntR 试件的热面温度试件的热面温度 （即（即t1或或t2） ntL 试件的冷面温度试件的冷面温度 （即（即t3或或t4） n平均温度为：平均温度为：n平均温度为时的导热系数：平均温度为时的导热系数：n n （或（或 ） W/m .kF)tt (2WLR2LRtttF)tt (2RVLR2n将不同平均温度下测定的材料导热系数在 n坐标中得出 的关系曲线，并求出的关系式。t五、实验结果处理t)(tf六、实验结果分析及拓展工程应用六、实验结果分析及拓展工程应用n1.分析本实验的主要误差分析本实验的主要误差n2.如何判断辅加热坏了，没有辅加热，会如何判断辅加热坏了，没有辅加热，会对实验结果有什么影响，如何估算其造成对实验结果有什么影响，如何估算其造成的误差大小？的误差大小？n3.如何判断上下冷水套流量充足，若上下如何判断上下冷水套流量充足，若上下冷却水套发生供水不足时，会对实验结果冷却水套发生供水不足时，会对实验结果有什么影响？有什么影响？六、实验结果分析及拓展工程应用n4.制冷系统和电厂都用哪些材料，它