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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划固体导热系数测定报告导热系数的测量导热系数是反映材料热性能的重要物理量，导热系数大、导热性能好的材料称为良导体，导热系数小、导热性能差的材料称为不良导体。一般来说，金属的导热系数比非金属的要大，固体的导热系数比液体的要大，气体的导热系数最小。因为材料的导热系数不仅随温度、压力变化，而且材料的杂质含量、结构变化都会明显影响导热系数的数值，所以在科学实验和工程设计中，所用材料的导热系数都需要用实验的方法精确测定。一实验目的1用稳态平板法测量材料的导热系数。2利用稳态法测定铝合金棒的导热系
2、数，分析用稳态法测定不良导体导热系数存在的缺点。二实验原理热传导是热量传递过程中的一种方式，导热系数是描述物体导热性能的物理量。?Q(T1-T2)=?S?th单位时间内通过某一截面积的热量dQ/dt是一个无法直接测定的量，我们设法将这个量转化为较容易测量的量。为了维持一个恒定的温度梯度分布，必须不断地给高温侧铜板加热，热量通过样品传到低温侧铜板，低温侧铜板则要将热量不断地向周围环境散出。单位时间通过截面的热流量为：?Q(T1-T2)2=?RB?thB当加热速率、传热速率与散热速率相等时，系统就达到一个动态平衡，称之为稳态，此时低温侧铜板的散热速率就是样品内的传热速率。这样，只要测量低温侧铜板在
3、稳态温度T2下散热的速率，也就间接测量出了样品内的传热速率。但是，铜板的散热速率也不易测量，还需要进一步作参量转换，我们知道，铜板的散热速率与冷却速率dQ/dt=-mcdT/dt式中的m为铜板的质量，C为铜板的比热容，负号表示热量向低温方向传递。由于质量容易直接测量，C为常量，这样对铜板的散热速率的测量又转化为对低温侧铜板冷却速率的测量。铜板的冷却速率可以这样测量：在达到稳态后，移去样品，用加热铜板直接对下铜板加热，使其温度高于稳态温度T2，再让其在环境中自然冷却，直到温度低于T2，测出温度在大于T2到小于T2区间中随时间的变化关系，描绘出Tt曲线，曲线在T2处的斜率就是铜板在稳态温度时T2下
4、的冷却速率。应该注意的是，这样得出的?T是铜板全部表面暴露于空气中的冷却速率，其散热面积为2?tRp2+2Rphp，然而，设样品截面半径为R，在实验中稳态传热时，铜板的上表面是被样品全部或部分覆盖的，由于物体的散热速率与它们的面积成正比，所以稳态时，铜板散热速率的表达式应修正为：?Q?T(?R+2RPhP)=m?C?2?t?t(2RP+2RPhP)将上式代入热传导定律表达式，考虑到ds=R2，可以得到导热系数：2?T(RP+2hP)hB1=m?C?2?t(2RP+2hP)?(T1-T2)?RB式中的R为样品的半径、h为样品的高度、m为下铜板的质量、c为铜的比热容、Rp和hp分别是下铜板的半径和
5、厚度。各项均为常量或直接易测量。三主要实验仪器TC3B型导热系数测试仪，测试样品、游标卡尺等。四实验内容不良导体导热系数的测量用游标卡尺测量样品、下铜盘的几何尺寸，5次测量取平均值。设定一个加热温度。先放置好待测样品及下铜盘，调节下圆盘托架上的三个微调螺丝，使待测样品与上、下铜盘接触良好。将集成温度传感器插入散热盘P侧面的小孔中，并将集成温度传感器接线连接到仪器面板的传感器插座。为了保证温度测量的准确性，采用同一个温度传感器测温，在需要测量发热盘A和散热盘P时手动调节测温对象。记录稳态时T1、T2值后，移去样品，继续对下铜盘加热，当下铜盘温度比T2高出5左右时，移去圆筒，让下铜盘所有表面均暴露
6、于空气中，使下铜盘自然冷却，每隔30秒读一次下铜盘的温度示值并记录。根据测量值求出?T。?t金属导热系数的测量将金属铝棒至于发热盘和散热盘之间。当发热盘与散热盘达到稳定温度时，记录上下两面温度。此时散热盘温度为T3，重复之前步骤测量该温度下的散热速率。此时热导系数为：?ThP1=m?C?2?t(T1-T2)?RP空气的导热系数的测量调节三个螺栓，使发热盘也散热盘平行，它们之间的距离为h，用塞尺测量它们之间的距离。此距离即为空气层的厚度。五实验数据及处理不良导体导热系数的测量散热盘PM=658gO-1铜板比热容C=g-1C由以上数据可得散热盘半径R1=待测样品半径为R2=稳态时：T1=T2=再由
7、表中数据算得散热速率：?T?T(+)19=/s?t?t30?4?4960由公式得：?T(RP+2hP)hB1=m?C?2?t(2RP+2hP)?(T1-T2)?RB=658?金属导热系数的测量?T=/s?t由公式得：?ThP1=m?C?2?t(T1-T2)?RP?=?cm-1?s-1?(OC)-1=/mK=658?空气的导热系数的测量?T=/s?t浙江中医药大学学生物理实验报告实验名称固体导热系数的测定学院信息技术学院专业医学信息工程班级一班报告人学号同组人学号同组人学号同组人学号理论课任课教师实验课指导教师实验日期报告日期实验成绩批改日期浙江中医药大学信息技术学院物理教研室上铜板固体导热系数
8、的测量摘要：用平板稳态发测量不良导体的导热系数，观察和认识传热现象与过程;用作图的方法求出散热速率，计算不良导体的导热系数。关键词：传热导热导热系数散热曲线实验简介材料的导热系数常常需要通过实验来具体测定。测量导热系数的方法比较多，但可以归并为两类基本方法：一类是稳态法，另一类为动态法。用稳态法时，先用热源对测试样品进行加热，并在样品内部形成稳定的温度分布，然后进行测量。而在动态法中，待测样品中的温度分布是随时间变化的，例如按周期性变化等。本实验采用稳态法进行测量。实验目的：1.用平板稳态发测量不良导体的导热系数，观察和认识传热现象与过程，理解傅里叶导热定律。2.用作图法求出散热速率，计算不良
9、导体的导热系数。实验原理物体内部，取两个垂直与热传导方向、彼此间相距为h、温度分别为T1、T2的平行平面，若平面面积均为S，在时间内通过面积S的热流量满足下述表达式：T-T?Q=S12?th即为该物质的热导率，在数值上等于相距单位长度的两平面的温度相差1个单位时，单位时间内通过单位面积的热量，其单位是Wm-1K-1：?QT-T2=12RB?thB考虑到铜盘的散热，热流量修正为：?Q?TR2P+2RPhP=mc2?t?t2RP+2RPhP()热导率修正为：=mc?T(RP+2hP)?hB1?2hPT1-T2RB?t2RP+2实验内容及步骤：一、基本参数的测定待测样品的直径和厚度散热盘的直径和厚度
10、散热盘的质量二、不良导体导热系数的测量1.实验时，先将待测样品放在散热盘上面，然后将发热盘放在样品盘上方，并用固定螺母固定在机架上，再调节三个螺旋头，使样品盘的上下两个表面与发热盘和散热盘紧密接触。2.在杜瓦瓶中放入冰水混合物，将热电偶的冷端插入杜瓦瓶中。将热电偶的热端分别插入加热盘和散热盘侧面的小孔中，并分别将其插入加热盘和散热盘的热电偶接线连接到仪器面板的传感器、上。3.接通电源，开关拨至220v挡，VT1上升到时，开关拨至110v挡，下降到左右时，通过手动适当调节加热板电压在220V110V挡之间，三分钟T1读数变化在+-左右，记录VT1，VT2直至稳定状态。4.将“加热选择”开关扳到“
11、断”，拧下上下盘的紧固螺丝，戴上手套，移加热盘，取下橡胶盘，并将加热盘的下底面与散热盘直接接触，当散热盘的温度上升到高于稳态的VT2时，再将加热盘移开，让散热盘自然冷却。当电压显示值比稳态时VT2高时，每隔30秒记录一次VT2，查出与VT2对应的温度值T，用逐差法求出的?T的平均?t值，计算热导率。实验仪器：1.数字毫伏表一般量程为20mV。3位半的LED显示，分辨率为10uV左右，具有极性自动转换功能。2.导热系数测量仪一种测量导热系数的仪器，可用稳态发测量不良导体，金属气体的导热系数，散热盘参数实验数据表格：表1样品盘，散热盘参数表2散热平衡时的温度表3散热平衡曲线数据记录表数据处理：1.根据公式：=mc?T(RP+2hP)?hB1?2?t2RP+2hPT1-T2RB得：=2.根据曲线信息可得：K=Dt/dt=注意事项1.放置热电偶的发热和散热圆盘侧面的小孔应与杜瓦瓶同一侧，避免热电偶线相互交叉。2.实验中，抽出被测样品时，应先旋松加热圆筒侧面的紧定螺钉。样品取出后，小心将加热圆筒降下，使发热盘与散热盘接触，应防止高温烫伤。参考文献：1.高文斌，大学物理实验2.孙向荣，不良导体导热系数的测量方法的改进3.贾玉润，凌佩玲，大学物理实验散热曲线表500目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。
