YBF–2导热系数测定仪讲义.doc

YBF-2型导热系数测试仪 （实验指导书） 杭州大华仪器制造有限公司 YBF—2 导 热 系 数 测 试 仪 【实验目的】 1．掌握热电偶温度计定标 2．利用物体的散热速率求传热速率 （用稳态平板法测定不良导体的导热系数） 【仪器用具】 1．测定仪（含实验装置、数字电压表、数字秒表及PID控制表） 一台 2．保温杯（或DH-TD低温实验仪） 一只/台 3．硬铝样品 一根 4．橡皮样品 一块 5．陶瓷样品 一根 6．牛筋样品 一块 7．绝缘圆盘 一块 8．测片 一把 【实验内容】 一．对铜—康铜热电偶温度计定标。 二．测量物体在室温～100℃多点的导热系数，画出曲线。 测量不良导体的导热系数。本仪器附橡皮、陶瓷、牛筋等样品供教学测试用。 测量金属的导热系数。本仪器附有硬铝测试样品。 测量空气的导热系数。 【结构特性】 （实验装置装配见装配图） 在使用中，样品架的三个螺旋微头是用来调节散热盘P和圆筒加热盘A之间距离和平整度的。除测量金属样品时不用圆筒固定外，其它如测橡皮和空气的导热系数时，均需将圆筒的固定轴对准样品支架上的圆孔插入，并用螺母旋紧。具体步骤是：先旋下螺母，将加热圆筒放下；使固定轴穿过圆孔，再将螺母旋上并拧紧，最后固定筒后的紧固螺钉，从而由三个螺旋测微头来调节平面和待测样品厚度。 【测量范围、精度】 1．PID控制：精度±1℃；最小分辨率0.1℃ 2．温度测量部分：室温0～110℃；测量精度：±1℃；温差测量的精度0.5℃ 3．计时部分：范围0～100 min；最小分辨率1S；精度：10-5 4．电压表：精度0.1% 【实验原理】 导热是物体相互接触时,由高温部分向低温部分传播热量的过程。当温度的变化只是沿着一个方向(设Z方向)进行的时候，热传导的基本公式可写为： (2-9-1) 它表示在dt时间内通过ds面的热量为dQ，dT/dz温度梯度，λ为导热系数，它的大小由物体本身的物理性质决定,单位为w/(m?k)，它是表征物质导热性能大小的物理量,式中负号表示热量传递向着降低的方向进行。 在图1中，B为待测物，它的上下表面分别和上下铜盘接触，热量由高温铜盘A通过待测物B向低温铜盘传递，若B很薄，则通过B侧面向周围环境的散热量可以忽略不计，视热量沿着垂直待测圆板B的方向传递。那么，在稳定导热（即温度场中各点的温度不随时间而变）的情况下，在Δt时间内，通过面积为S、厚度为h的匀质板的热量为: (2-9-2) T表示匀质圆板两板面的恒定温差。若把（2-9-2）式写成: (2-9-3) 的形式。那么△Q/△t，便为待测物的导热速率。只要知道了导热速率，由（2-9-3）式即可求出λ。下面我们来求△Q/△t。 实验中，使上铜盘A和下铜盘P分别达到恒定温度T1、T2，并设T1T2。即热量由上而下传递，通过下铜盘P向周围散热。因为T1和T2不变，所以，通过B的热量就等于P向周围散发的热量，即B的导热速率等于P的散热速率。因此，只要求出了P在温度T2时的散热速率，就求出了B的导热速率△Q/△t。 因为P的上表面和B的下表面接触，所以P的散热面积只有下表面面积和侧面积之和，设为S部。而实验中冷却曲线P是全部裸露于空气中测出来的，即在P的下表面和侧面都散热的情况下记录出来的。设其全部表面积为S全，根据散热速率与散热面积成正比的关系得