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1、传热学实验指导书 I2R01?(tw?20)?0.0024I2(1?(tw?20)?106 ?=?F(t1?t2)?(t3?t4)(t1?t2)?(t3?t4) (6-1-11) 若t1?t2?th,t3?t4?tc，则有 0.0012I21?(tw?20)?106 ?= (6-1-12) (th?tc) 由公式（6-1-11）中可知，实验中需要测定的量有：t1,t2,t3,t4及I五个参数所对应的热电势差V1，V2，V3，V4及标准电阻两端的电压UI。 四、实验内容及步骤 1. 准备工作及设备启动 (1) 将干燥的试件（两块，直径均为200毫米）装入炉体中，试件表面应平整，不平度小于0.05
2、毫米，并与冷热板紧密接触。倘若试件不够平整，可在试件上洒上同种材质的粉末，或者涂上一层凡士林； (2) 检查控制柜上各旋钮的位置。主加热器电源旋钮置于“断”，辅助加热器电源旋钮置于“零”，温度跟踪器“调零跟踪”转换旋钮置于“调零”，UJ31电位差计置于“断”，检查各线路是否接好； (3) 启动主加热器电源，将主、辅加热器电源选择开关选定在适当的电源电压上，使试件处于所需的温度范围内（一般辅助加热器电源电压比主加热器电源电压高一倍左右）； (4) 调节温度跟踪器，使仪器进入自动跟踪状态。 由于导热进入稳态需很长时间，所以上述准备工作和设备启动已由教师在实验之前准备好。 2. 数据测量（以下各步由
3、学生自己动手做） (1) 调整AC15/5型直流复射式检流计 将检流计上的选择开关置于0.01档，然后调“零点调节”，使光线与零线重合； (2) 校准UJ31型电位差计 41 将电位差计上的旋转开关置于“标准”位置，分别按下左下方的“粗”，“细”按钮开关，调节右上方的Rp电阻盘改变工作电流，使检流计光线与零线重合； (3) 测量加热面和冷却面的温差热电势V1，V2，V3，V4 在进入稳太后（?V?0.01毫伏/小时）即可进行测量。将电位差计上的旋转开关置于“未知1”，分别按下琴键开关1，2，3，4，然后按下“粗”、“细”按钮开关调整右下方的测量读数盘1，2，3，使检流计的光线与零线重合，分别测
4、量V1，V2，V3，V4； (4) 测量与主加热器串联的标准电阻上的电压降UI 将电位差计上的旋转开关旋到“未知2”，按下琴键开关“I”来测量UI，测量方法同(3)。 将以上测量的实验数据记录于表2中（每隔10分钟测量一次）。 表2 实验数据记录表 时 间 V1 (mV) V2 (mV) V3 (mV) V4 (mV) U (mV) I 3. 实验过程注意事项 (1) 实验前必须充分预习本实验指导书，画好记录表格，经指导教师检查合格后方可参加实验； (2) 未经指导教师同意，不得任意动用、操作实验仪器及设备； (3) 严格遵守操作规程，如发现仪器设备损坏时，应及时向指导教师报告； (4) 使用
5、UJ31电位差计测量时，一定要向指导教师了解要测量的V1，V2，V3，V4及UI的大致范围，以免损坏检流计； (5) 检流计不应有强烈的振动。 42 五、实验数据整理 1. 查镍铬镍硅热电偶分度表（见附表） 将V1，V2，V3，V4分别换算成对应的温度t1,t2,t3,t4。由于在实验中，热电偶的自由端温度往往不是零度，而常常是高于零度的某一温度t0，故不能直接由所测的电势值V1，V2，V3，V4查表，应先从表中查t0所对应的电势值V0，在此基础上加上所测的电势值，然后再反过来查表求出对应的温度值。 2. 计算主加热器电流I 按公式（6-1-5）计算主加热器电流I 。 3. 计算导热系数? 按
6、公式（6-1-11）或公式（6-1-12）计算导热系数? 。 将以上计算结果及其平均值添入表3中。 表3 实验结果 试件名称： 时 间 试件厚度: ?= (m) 室温:t= () 0 I (A) t1 () t2 () t3 () t4 () 平均值 t 导热系数 ?(W/m) 4. 建立曲线关系（选择做） 将各实验小组所测结果（同一试件，不同温度范围）整理在一起，添入表4中，并在坐标纸上画出?f(t)的关系曲线，最后确定其线性关系式。 表4 实验数据汇总表 小组号 平均温度 t 材料导热系数 ? (W/m) 43 其中 t? t1?t2?t3?t4 4 六、实验及报告的要求 1. 实验前，要
7、求每个实验小组准备一种保温材料试件（直径200mm，厚度20-30mm，两块）。要求试件两面平整，以免接触不好，产生测量误差。 2. 实验报告的要求 a. 实验目的及实验原理； b. 实验设备和装置的系统简图； c. 实验过程中测量仪表读数的原始记录表（需有指导教师的签字）； d. 数据整理及结果； e. 建立?f(t)的关系式及曲线图； f. 实验结果的分析与讨论。 七、思考题 1. 如果在实验中两块试件的材质不同，是否可测出导热系数？ 2. 如果主、辅加热器的电热丝连在一起，用一个电源供电，会存在什么问题？ 3. 为什么本实验中只取与主加热器接触的那部分试件面积来计算导热系数，而不取整个试
8、件的面积来计算呢？ 44 附表 镍铬镍硅热电偶分度表 分度号：K （冷端温度为：0） 工作温度 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 热 电 偶 热 电 势 值 (mV ) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0.40 0.44 0.48 0.52 0.56 0.60 0.64 0.68 0.72 0.76 0.80 0.84 0.88 0.92 0.96 1.00 1.04 1.08 1.12 1.16 1.20 1.24 1.28 1.32 1.36 1.41 1.45 1.49 1.53 1.57
9、 1.61 1.65 1.69 1.73 1.77 1.82 1.86 1.90 1.94 1.98 2.02 2.06 2.10 2.14 2.18 2.23 2.27 2.31 2.35 2.39 2.43 2.47 2.51 2.56 2.60 2.64 2.68 2.72 2.77 2.81 2.85 2.89 2.93 2.97 3.01 3.06 3.10 3.14 3.18 3.22 3.26 3.30 3.34 3.39 3.43 3.47 3.51 3.55 3.60 3.64 3.68 3.72 3.76 3.81 3.85 3.89 3.93 3.97 4.02 4.06
10、 4.10 4.14 4.18 4.22 4.26 4.31 4.35 4.39 4.43 4.47 4.51 4.55 4.59 4.63 4.67 4.72 4.76 4.80 4.84 4.88 4.92 4.96 5.00 5.04 5.08 5.13 5.17 5.21 5.25 5.29 5.33 5.37 5.41 5.45 5.49 5.53 5.57 5.61 5.65 5.69 5.73 5.77 5.81 5.85 5.89 5.93 5.97 6.01 6.05 6.09 6.13 6.17 6.21 6.25 6.29 6.33 6.37 6.41 6.45 6.49
11、 6.53 6.57 6.61 6.65 6.69 6.73 6.77 6.81 6.85 6.89 6.93 6.97 7.01 7.05 7.09 7.13 7.17 7.21 7.25 7.29 7.33 7.37 7.41 7.45 7.49 7.53 7.57 7.61 7.65 7.69 45 百度搜索“就爱阅读”,专业资料、生活学习,尽在就爱阅读网,您的在线图书馆! 传热学实验指导书 材料与冶金学院工程热物理实验室 二O一一年六月三日 36 实验1 平板法测定绝热材料导热系数实验 一、实验目的 1. 巩固稳态导热的基本理论； 2. 掌握测定导热系数的平板稳态导热法； 3. 测定保
12、温材料的导热系数及随温度变化的关系。 二、实验原理 导热系数是衡量物质导热能力的重要指标，其值与材料的几何形状无关，而与材料的成分、内部结构、密度和温度等有关。在温度变化不大的范围内，对大多数材料可以认为其导热系数与温度成线性关系，如 ?0?1?bt? (6-1-1) 式中 ?0材料在0时的导热系数，W/m?； b实验常数，取决于材料的性质； t导热材料的温度，。 本实验采用平板稳态导热法测定材料的导热系数，其导热为一维稳态导热，如图1所示。若用平壁的热面与冷面的平均温度(th?tc)代入式（6-1-1）中2的t，则所得的导热系数就是在此温度范围内的平均导热系数?，即 图1 通过平板的导热 t
13、h?tc)?0(1?bt) (6-1-2) 2?01?b( 另一方面，根据傅里叶定律，面积为F的平壁的导热量Q可表示为： Q?tdtF?0(1?bt)F (6-1-3) ?xdx分离变量后积分，并整理得 37 Q?01?b(th?tcth?tct?t)F?hcF (6-1-4) 2?或 ?=Q? (6-1-4a) F(th?tc)式中 Q导热量，W； ?平壁壁厚，m； F导热壁的计算面积，m2； th,tc平壁的热面和冷面的温度，。 在实验中，?和F是已知的，可见只要测定Q、th和tc，就可确定平均导热系数?。测出不同平均温度t所对应的平均导热系数?，就可确定?和t的关系曲线。 三、实验装置及本实验的导热系数计算式 本实验装置是由两部分组成： 1.炉体部分； 2.测量和控制部分。 实验装置简图如图2所示。本实验装置为具有主、辅两个加热器，采用双试件双冷却器进行测定材料的导热系数。在炉体中部水平放置着双向散热的圆板形主加热器（直径为100毫米）和环形辅助加热器。加热器的上下两加热面采用薄铜板，以确保其表面温度均匀一致。在加热器
