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基于Arduino的热线法测量流体导热系数与热扩散率的实验设计基于Arduino的热线法测量流体导热系数与热扩散率的实验设计摘要：本文基于Arduino单片机设计了一种利用热线法测量流体导热系数与热扩散率的实验方法。通过将恒定功率的热线放置于流体中，利用Arduino监测温度变化，并根据所得数据计算流体的导热系数与热扩散率。研究结果表明，该实验方法具有简单、便捷的特点，可以有效地测量流体的导热性质。关键词：Arduino；热线法；导热系数；热扩散率；实验方法1.引言热传导现象在工程领域中具有重要的应用价值，例如在热管理、材料研究、能源开发等方面。而测量流体的导热系数和热扩散率是研究流体热导性质的基本方法之一。传统的实验方法通常使用热线法进行测量，但其操作复杂，仪器设备繁琐，难以实现自动化控制。因此，本文基于Arduino单片机设计了一种简单而可靠的热线法实验方法，旨在提高实验测量的准确度和可行性。2.实验方法2.1实验原理热线法是一种常用的测量流体导热系数和热扩散率的方法。其基本原理是利用热线的恒定功率释放和流体传热过程中的温度变化来计算导热系数和热扩散率。2.2实验装置本实验采用Arduino作为控制单元，利用其PWM输出控制热线的功率。实验装置包括ArduinoUNO开发板、温度传感器、恒压电源、热线、恒温槽和数据采集系统等。2.3实验步骤（1）搭建实验装置，将Arduino开发板和温度传感器连接。（2）调整恒压电源使其输出电压为恒定值。（3）将热线置于恒温槽中，并将温度传感器固定在热线附近。（4）通过Arduino控制热线的功率，保持其恒定。（5）记录温度传感器的温度变化，利用Arduino实时采集数据。（6）根据所得数据计算流体的导热系数和热扩散率。3.实验结果根据实验步骤得到的数据，可以利用计算公式计算得到流体的导热系数和热扩散率。实验结果的准确性受到多种因素的影响，如实验装置的稳定性、温度传感器的精度等。4.讨论与分析通过对实验结果的分析，可以评估所测量的流体的导热性质。进一步的研究可以探究导热系数和热扩散率与流体温度、压力等参数之间的关系。5.总结本文设计了一种基于Arduino的热线法实验方法，用于测量流体的导热系数和热扩散率。实验结果表明，该方法具有简单、便捷的特点，可以有效地测量流体的导热性质。今后的研究可以进一步优化实验装置，提高实验结果的准确性和可靠性。参考文献：[1]李志刚,张丽媛,渠普龙.测量高性能热传导液的导热系数[J].工业用水与废水,2019,50(4):39

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