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1、传热学实验一导热系数测量球体法测导热系数一、实验目的1 学习在稳定热流情况下用球体法测定粒状材料导热系数的方法。二、实验原理粒状材料的导热系数可通过导热场，测出它的直径d1 和 d2。导热量 Q方法测定。如图1 1 所示。由均质粒以及内外表面温度t1 和 t2，即可由式状材料填充而成的球壁，内外径分别为（ 1 2）计算出温度 tm 时所测粒状材料d1 及 d2（半径 r1及 r2），它的内外表的导热系数。面温度等于 t1 和 t2，并维持不变。由于在不大的温度范围内大多数工程材料的导热系数与温度的关系，均可按直线关系处理， 则将付利叶定律用于此球壁导热问题。并按图11的边界条件r1r2积分可得
2、出：rd1d2 m (t1drQt2 )（11）mQ（ 12）d1d2 (t1t2 )式中： 球壁厚度 = 1 ( d1 d2 ) ；2 m球壁材料在tmt1t2 时的导2图 11球壁导热过程热系数。因此，只要在球壁内维持一维稳定温度三、实验设备如图 1 2 所示，实验设备包括：球体导热仪本体，热电偶测温系统和电加热功率的测量。导热仪本体是两个很薄的铜制同心球壳1 和 2 ，内球壳外径为d1，外球壳内径为d2，在两球壳之间填充实验粒状材料， 热量由内球中的电加器 3 发出。 热量通过球壁传出，由空气以自由对流方式带走。 因为在外球壳表面的下部和上部空气自由对流情况不完全相同， 故外球表面温度分
3、布不均匀。因此，在内外球壳的表面上分别各用两对热电偶测量温度，并取平均值作为内外球壁表面温度t1 和 t2。球体法便于测定各种散状物料（如沙子、矿渣、石灰等）的导热系数。四、实验方法及实验数据1 确认所在实验台上电压表、电流表工作量程及指针读数单位换算。2 学会用电位差计测量热电偶信号操作要领。3 切换琴键开关，记录 4 点温度数据；读表得到电压、电流数据。将实验数据记录在表1中。1传热学实验一导热系数测量内上内下外上外下220V铜- 康铜热电偶1234调压器3#切换1#开V A关加热丝2#4#电冰位 E粒状珍珠岩点差计仪图 1 2球体导热仪实验装置原理结构图表 1实验数据记录人：时间：实验参
4、数实验数据试料名称次内球壳表面温度外球壳表面温度球数内上内下外上外下容重壳1mvmvmvmv温度t 11=t 21=内球直径2mvmvmvmvt 12=t 22=外球直径电压 (V)电流 (A)功率 Q=V A(W)加1Q1=热功2Q2=率环境温度导热系数 (w/m ) 1= 2=2传热学实验一导热系数测量五、实验报告1完成实验报告。Q1完成公式 m(t1的推导过程。d1d2t2 )2完成下列思考题：1）假使内外球壳不同心，会产生什么问题？2）粒状物料在球壁内充填松紧不均匀会有什么影响？3）如室内空气不平静（有风）对实验有何影响？4）若用两个相同的球体导热仪分别测两种导热系数大小不同的物料时，它们达到热稳定所需要的时间是否一样？那一个长？为什么？3
