1. 實驗原理
平板式導熱儀的工作原理:在一定厚度的具有平行表面的均勻板狀試件中,建立理想狀態下,以兩個平行的均溫平板為界的無限大平板的一維恒定熱流,通過測量中心計量板達到穩態后的熱量Q,按照熱阻的計算公式,求得試件的導熱系數λ。
任何物體的熱量傳遞都有三種形式:熱傳導、熱輻射、熱對流。不同溫度流體的各部分流體之間,由于發生相對運動產生熱傳遞稱為熱對流。物質的微觀粒子的運動以光的形式輻射能量,稱成為輻射。
在溫度不平衡條件下,物體內存在溫差,熱能分布不均勻,在物體內部沒有宏觀位移的情下,熱量從高溫向低溫部分傳遞,不同溫度物體的互相接觸時,同樣存在沒有物質轉移而存在熱量傳遞現象,這種借助于物質微觀粒子的無序運動的熱傳遞現象稱為熱傳導,又稱為熱擴散。
根據傳熱學理論,垂直于無限大平板方向的熱流量,沿厚度d方向與平板面側的溫度差、平板面積成正比,與平板厚度成反比(上圖)。
式中,Q—垂直于平板方向傳遞的熱量,稱為熱流量;t1-t2 平板兩面的溫度差;d—平板厚度;S為平板面積。λ—為比例系數,稱為導熱系數。所以導熱系數的方程如下所示:
上式就是導熱系數的運算方程。如果用用功率P表示,P=kQ,k是系數,如果P單位為W(瓦),長度單位用m,溫度單位用K(℃),則導熱系數單位為W/(mK)。導熱系數方程變為:
式(3)就是測量的導熱系數方程。
2. 實驗儀器及材料
儀器:DZDR-P 平板法導熱儀
3. 試樣準備
試樣長×寬應為300×300mm,試樣厚度在1mm-50mm。試樣應覆蓋中心量熱器和內保護裝置的整個表面。
4. 實驗步驟
打開便攜式空氣壓縮泵開關,將壓力調節至0.4MPa,抽取1分鐘后關閉。打開回流裝置,提升測試槽上方的冷板,將樣品放入其中,降下冷板,開始測試實驗,冷板溫度為30℃,熱板溫度為50℃。
5. 實驗結果
該保溫材料的導熱系數為0.02676。