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《传热学》实验指导书
辽宁工业大学土木建筑工程学院
建筑环境与设备工程教研室
2010 年11 月
实验一 稳态平板法测定材料的导热系数λ
一、实验目的和任务:
1、巩固和深化稳定导热过程的基本理论,学习用平板法测定材料导热系数的实验方法和技
能。
2 、设计测定材料导热系数的方法。
3、确定导热系数与温度的关系。
4 、学会用电位差计及热电偶测量温度,用电位差计及标准电阻精确测定电功率。
二、实验原理:
导热系数是表征材料导热能力的物理量。对于不同的材料导热系数是各不相同的,对于同
一材料,导热系数还随着温度、压力、物质的结构和重度等因素而异。各种保温材料的导热系
数都用实验的方法来测定。稳态平板法就是一种应用一维稳态导热过程的基本原理,测定保温
材料导热系数的方法。
在稳态情况下,一维导热过程可直接由下面傅立叶定律求解:
dt
q −λ (1-1)
dx
式中:q — 热流密度,w/m2 ;
dt
— 试件内的温度梯度,℃/m ;
dx
λ— 材料的导热系数,w/ (m ·℃)。
大多数的工程材料的导热系数均与温度有关,见图1-1。一般地说,导热系数与温度的关系
是曲线关系,而且对于非金属固体材料,导热系数大都随温度的增加而增大。但是在工程应用
中,当温度变化范围不大时,这种关系可近似认为是直线。如图 1-1 所示,当在t 与t 区间
1 2
λ=f(t)作为直线关系处理时,有
λ= λ (1+bt) (1-2)
0
式中,λ—把t 与t 区间内的λ=f(t)直线关系延伸到t=0℃时,其在λ坐标轴上的截距。不同
0 1 2
的温度区间λ值将不同。
b — 与材料性质及温度范围有关的系数。
将式(1-2)代入式(1-1)中。得到:
dt
q − (1+bt)
λ (1-3)
dx
实验采用均质材料试件。试件内建立的一维稳态温度场如图(1-2)所示,其边界条件为:
x=0 t=t1
x= δ t=t2
对式(1-3)积分并代入上述边界条件,得:
t −t t −t
q λ (1=+b 1 2 ) 1 2
0
2 δ
t −t
bt 1 2
λ (1=+ )
0 m
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