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传热学实验指导书最终版.pdf

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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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