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1、梧州学院学生实验报告成绩：指导教师：专业：班别：实验时间：实验人：学号：同组实验人：实验名称：不良导体的导热系数的测定 实验目的：1、学习测定不良导体的导热系数的一种方法。仪器图组:2、学会F DT CB导热系数测定仪。实验仪器:名称数 量备注1、实验主机（内有 加热器）1台含单片机温度 控制仪2、橡皮样品1块3、散热铜盘1块4、数字温度传感器2个5、导热硅脂1盒6、电源线1根7、说明书1份8、合格证1张注意事项:1.为了准确测定加热盘和散热盘的温度，实验中应该在两个传感器上涂些导热硅脂或者硅油, 以使传感器和加热盘、散热盘充分接触；另外，加热橡皮样品的时候，为达到稳定的传热，调节 底部的三个
2、微调螺丝，使样品与加热盘、散热盘紧密接触，注意不要中间有空气隙；也不要将螺 丝旋太紧，以影响样品的厚度。2.导热系数测定仪铜盘下方的风扇做强迫对流换热用，减小样品侧面与底面的放热比，增加 样品内部的温度梯度，从而减小实验误差，所以实验过程中，风扇一定要打开。【实验原理】导热系数是表征物质热传导性质的物理量。材料结构的变化与所含杂质的不同对材料导热系数 数值都有明显的影响，因此材料的导热系数常常需要由实验去具体测定。测量导热系数的实验方法一般分为稳态法和动态法两类。在稳态法中，先利用热源对样品加 热，样品内部的温差使热量从高温向低温处传导，样品内部各点的温度将随加热快慢和传热快慢 的影响而变动；
3、适当控制实验条件和实验参数可使加热和传热的过程达到平衡状态，则待测样品 内部可能形成稳定的温度分布，根据这一温度分布就可以计算出导热系数。而在动态法中，最终 在样品内部所形成的温度分布是随时间变化的，如呈周期性的变化，变化的周期和幅度亦受实验 条件和加热快慢的影响，与导热系数的大小有关。本实验应用稳态法测量不良导体（橡皮样品）的导热系数，学习用物体散热速率求传导速率的 实验方法。1898年C. H. Lees .首先使用平板法测量不良导体的导热系数，这是一种稳态法，实验中, 样品制成平板状，其上端面与一个稳定的均匀发热体充分接触，下端面与一均匀散热体相接触。 由于平板样品的侧面积比平板平面小很
4、多，可以认为热量只沿着上下方向垂直传递，横向由侧面 散去的热量可以忽略不计，即可以认为，样品内只有在垂直样品平面的方向上有温度梯度，在同 一平面内，各处的温度相同。设稳态时，样品的上下平面温度分别为00，根据傅立叶传导方程，在At时间内通过样品的1 2热量AQ满足下式：普FSB（1）式中九为样品的导热系数，h为样品的厚度,BS为样品的平面面积，实验中样品为圆盘状。设圆盘样品的直径为d，则由（1）式得: B(2)AQ .0 -0 丿Z= k12 兀d 2At4hBB实验装置如图1所示、固定于底座的三个支架上，支撑着一个铜散热盘p,散热盘P可以借 助底座内的风扇，达到稳定有效的散热。散热盘上安放面
5、积相同的圆盘样品B，样品B上放置一 个圆盘状加热盘C，其面积也与样品B的面积相同，加热盘C是由单片机控制的自适应电加热， 可以设定加热盘的温度。当传热达到稳定状态时，样品上下表面的温度0和0不变，这时可以认为加热盘C通过样品1 2传递的热流量与散热盘P向周围环境散热量相等，因此可以通过散热盘P在稳定温度0时的散热2速率来求出热流量等实验时，当测得稳态时的样品上下表面温度0和0后，将样品B抽去，让加热盘C与散热盘1 2P接触，当散热盘的温度上升到高于稳态时的0值20C或者20C以上后，移开加热盘，让散热盘2在电扇作用下冷却，记录散热盘温度0随时间t的下降情况，求出散热盘在0时的冷却速率2A9，则
6、散热盘P在0时的散热速率为：2 2AQA0=meAtAt 0=02在达到稳态的过程中，P盘的上表面并未暴露在空气中，而物体的冷却速率与它的散热表面 积成正比，为此，稳态时铜盘P的散热速率的表达式应作面积修正：2 + 2 兀R h）、-pI 22 + 2兀R h丿pp p其中R为散热盘P的半径，h为其厚度。由（2）式和（4）式可得：pp2 + 2 兀R h 1P P I2 + 2兀R h丿pp pAt 0=0AQA01=meAtAt |0=0（3） 其中m为散热盘P的质量，c为其比热容。(4)0-0A0I九 t 2 兀d 2 = me 4h B At l0=02B所以样品的导热系数九为：R +
7、2h ) 4h1e=e2(2R + 2h 1(0 -0 )d 2PP 12 bA0九=meAt(5)【实验内容和步骤】（1）取下固定螺丝，将橡皮样品放在加热盘与散热盘中间，橡皮样品要求与加热盘散热盘完全对准；要求 上下绝热薄板对准加热和散热盘。调节底部的三个微调螺丝，使样品与加热盘、散热盘接触良好，但注意不宜 过紧或过松：（2）按照图1所示，插好加热盘的电源插头；再将2根连接线的一端与机壳相连，另一有传感器端插在加 热盘和散热盘小孔中，要求传感器完全插入小孔中，并在传感器上抹一些硅油或者导热硅脂，以确保传感器与 加热盘和散热盘接触良好。在安放加热盘和散热盘时，还应注意使放置传感器的孔上下对齐（
8、注意：加热盘和 散热盘两个传感器要一一对应，不可互换）（3）接上导热系数测定仪的电源，开启电源后，左边表头首先显示从FDHC，然后显示当时温度，当转换至 b=时，用户可以设定控制温度。设置完成按“确定”键，加热盘即开始加热。右边显示散热盘的当时温 度。（4）加热盘的温度上升到设定温度值时，开始记录散热盘的温度，可每隔一分钟记录一次，待在1 0分钟 或更长的时间内加热盘和散热盘的温度值基本不变，可以认为已经达到稳定状态了。（5）按复位键停止加热，取走样品，调节三个螺栓使加热盘和散热盘接触良好，再设定温度到80r，加快 散热盘的温度上升，使散热盘温度上升到高于稳态时的e值20r左右即可。2（6）移
9、去加热盘，让散热圆盘在风扇作用下冷却，每隔10秒（或者3 0秒）记录一次散热盘的温度示值，由 临近e值的温度数据中计算冷却速率学o o。也可以根据记录数据做冷却曲线，用镜尺法作曲线在e点的2At e =e22切线，根据切线斜率计算冷却速率。（7）根据测量得到的稳态时的温度值e和e以及在温度e时的冷却速率，由公式1 2 2.A0|（R + 2h ） 4h1“ mA?le2（21R + 2h ）酉巾示计算不良导体样品的导热系数。PP 12 B【数据记录及处理】样品：橡皮；室温：r；散热盘比热容（紫铜）：C= J / （Kg K）；散热盘质量：m=g；散热盘厚度h （多次测量取平均值）：表1散热盘厚
10、度（不同位置测量）ph / mmp所以散热盘P的厚度h =mm；p散热盘半径R （多次测量取平均值）： 表2散热盘直径（不同角度测量） pD /mm p所以散热盘P的半径：R =mm；p橡皮样品厚度hB （多次测量取平均值）：表3橡皮样品厚度（不同位置测量）h / mmB所以橡皮样品厚度h =mm；B橡皮样品直径d （多次测量取平均值）：表4橡皮样品直径（不同角度测量） Bd / mmB所以橡皮样品直径d =mm；B稳态时（1 0分钟内温度基本保持不变，样品上表面的温度示值01 =C，样品下表面温度示值 0 2 =C。取临近0 2温度的测量数据求出冷却速率学也 0=02C/S。（或者用镜尺法求出冷却速率）每隔10秒记录一次散热盘冷却时的温度示值，如表5： 表5散热盘每隔10秒自然冷却时温度记录0 /C0 /C作冷却曲线得到:将以上数据代入公式（6）计算得到：九二me空0” + 2hJ 4h”1At |0=02（2R + 2h ） -0）Kd 2PP 12 b实验总结查阅相关资料知，橡皮在20C的条件下测定导热系数为0.130.23W/ （m. K）。精选资料，欢迎下载Welcome !欢迎您的下载,
