稳态平板法测定材料导热系数实验指导书.doc

稳态平板法测定材料导热系数试验指导书
一. 试验目
1.巩固和深化稳定导热过程基础理论, 学习用平板法测定材料导热系数试验方法和技能。
2.测定试验材料导热系数。
3.确定试验材料导热系数与温度关系。
二.试验原理
导热系数是表征材料导热能力物理量。对于不一样材料, 导热系数是不一样; 对同一材料, 导热系数还会伴随温度、 压力、 湿度、 物质结构和重度等原因而变异。多种材料导热系数都用试验方法来测定, 假如要分别考虑原因影响, 就需要针对多种原因加以试验, 往往不能只在一个试验设备上进行。稳态平板法是一个应用一维稳态导热过程基础原理来测定材料导热系数方法, 能够用来进行导热系数测定试验, 测定材料导热系数及其和温度关系。
试验设备是依据在一维稳态情况下经过平板导热量Q和平板两面温差 成正比, 和平板厚度δ成反比, 以及和导热系数λ成正比关系来设计。
我们知道, 经过薄壁平板（壁厚小于十分之一壁长和壁宽）稳定导热
量为 [w]
测定时, 假如将平板两面温差、 平板厚度、 垂直热流方向导热面积F和经过平板热流量Q测定以后, 就能够依据下式得出导热系数:

需要指出, 上式所得导热系数是在当初平均温度下材料导热系数值, 此平均温度为:

在不一样温度和温差条件下测出对应值, 然后将值标在 坐标图内, 就能够得出 关系曲线。
四.试验方法和步骤
1.将两个平板试件仔细地安装在加热器上下面, 试件表面应与铜板严密接触, 不应有空隙存在。在试件、 加热器和水套等安装入位后, 应在上面加压一定重物, 或用自动控制压紧装置压紧, 以使它们都能紧密接触。
2.联接和仔细检验各接线电路。将主加热器两根导线接到仪表箱主加热器电源接线端子上: 而两个辅助加热器是经两两并联后再串联组成串联电路（试验台上已联接好）, 一样将辅助加热器两根导线接到仪表箱辅助加热器电源接线端子上。电压表和电流表（或电功率表）应按要求接入电路。
将测温热电偶t1、 t2、 t3、 t4、 t5、 t6、 导线接到配电箱对应接线端子上。关闭主、 辅加热电源开关及水泵开关; 打开总电源开关。并检验各热电阻信号（温度）是否正常（基础一致）。
3. 打开水泵开关, 检验冷却水水泵及其通路能否正常工作, 调整水阀门开度应尽可能一致。
4.接通主加热器电源, 并调整到适宜电压（提议由低至高间隔5V或10V逐步分段加热）, 开始加温, 然后开启辅助加热电源使加温电压与主加热器电压靠近, 一段时间后, 观察辅助加热面温度是否与主加热面温度一致, 然后合适调整辅助加热器电压（高则降低、 低则增加）来跟踪调整使主、 辅加热温度相一致。在加温过程中, 可经过各测温点测量值来控制和了解加热情况。开始时, 可先不开启冷水泵, 待试件热面温度达成一定水平后, 再开启水泵（或接通自来水）, 向上下水套通入冷却水。试验经过一段时间后, 试件热面温度和冷面温度开始趋于稳定。在这个过程中能够合适调整主加热器电源、 辅助加热器电源电压, 使其愈加快或更利于达成稳定状态。待温度基础稳定后, 就能够每隔一段时间进行一次电功率W（或电压V和电流I）读数统计和温度测量, 从而得到稳定测试结果。
5.一个工况试验后, 能够将设备调到另一工况, 既调整主加热器功率后, 再按上述方法进行测试得到另一工况稳定测试结果。调整电功率不宜过大, 通常在5~10W为宜。
6.依据试验要求, 进行数次工况测试。（工况以从低温到高温为宜）。
7.测试结束后, 先切断加热器电源, 经过10分钟左右再关闭水泵。
五.试验结果处理
试验数据取试验进入稳定状态后连续三次稳定结果平均值。导热量（即主加热器电功率）:
Q=W（或I·V） [W]
W—主加热器电功率值 [W]
I—主加热器电流值 [A]
V—主加热器电压值 [V]
因为设备为双试件型, 导热量向上下两个试件（试件1和试件2）传导, 所以
[W]
试件两面温差:

tR—试件热面温度（即t1或t2）
tL—试件冷面温度（即t1或t2）
平均温度为

平均温度为时导热系数:
[]
将不一样平均温度下测定材料导热系数在坐标中得出关系曲线, 并求出关系式。
稳态平板法测定绝热材料导热系数试验
试验汇报（例）
[附]试验台关键参数
1.试验材料:
2.试件外型尺寸: 270×270
3.导热计算面积F: 200×200（即主加热器面积）
4.试件厚度δ: （实测）
5.主加热器电阻值: 100 Ω
6.辅加热器（每个）电阻值: 4×25Ω
7.热电偶: E型
8.试件最高加热温度: ≤80
一.试验原理
二.试验统计
试验材料: 聚氯乙烯
试件外型尺寸: 270×270mm
试件导热面积: 200×200mm(即主加热器面积)
试件厚度δ: 20mm
主加热器电阻值: 100Ω
辅加热器电阻值: 4×25Ω
测温原件: 热电偶
试验统计表
测读时间时分
试件中心位置热面温度tR()
试件中心位置冷面温度tl()
Δt=(tR-tl)
()　
Q(W)
备注
10:00
26.2
17.4

试验最终室温:22 ,冷却水温:17
10:30
31.5
18.5

11:00
37.6
19.3

11:30
39.9
20.2

12:00
43.1
21.2

12:30
46.7
22.3

13:00
47.3
22.9

13:30
48.8
23.0

14:00
49.5
23.3

14:30
51.7
23.9

15:00
51.9
24.4

15:30
52.2
24.6

16:00
52.5
24.8

16　
17:00
53.1
25.0

16
三.试验结果处理

取试验统计中最终四点稳定 和 值, 计算出它们平均值:

冷, 热面温差