圆球法测导热系数

稳态法测固体的导热系数

热传导是热量传递的三种基本形式之一，是指物体各部分之间不发生相对宏观位移情况下由于温差引起的热量的传递过程，其微观机制是热量的传递依靠原子、分子围绕平衡位置的振动以及自由电子的迁移。在金属中自由电子起支配作用，在绝缘体和大部分半导体中则以晶格振动起主导作用。

法国科学家傅里叶（J.B.J.Fourier 1786——1830）根据实验得到热传导基本关系，1822年在其著作《热的解析理论》中详细的提出了热传导基本定律，指出导热热流密度（单位时间通过单位面积的热量）和温度梯度成正比关系。数学表达式为：

q gradT

此即傅里叶热传导定律，其中q为热流密度矢量（表示沿温度降低方向单位时间通过单位面积的热量）， 是导热系数又称热导率，是表征物体传导热能力的物理量， 在数值上等于每单位长度温度降低1个单位时，单位时间内通过单位面积的热量，其单位是

W m 1 K 1 。一般说来，金属的导热系数比非金属的要大；固体的导热系数比液体的

要大；气体的导热系数最小。因此，某种物体的导热系数不仅与构成物体的物质种类密切相关，而且还与它的微观结构、温度、压力、湿度及杂质含量相联系。在科学实验和工程设计中，需要了解所用物体的一些热物理性质，导热系

实验一 固体导热系数的测量 一、实验目的

用稳态法测定出不良导热体的导热系数，并与理论值进行比较。 二、实验器材

TC-3型热导率测定仪、橡胶样品、游标卡尺、冰水、硅油、TW-1型物理天平。 本实验采用杭州富阳精科仪器有限公司生产的 型导热系数测定仪，如图5.4.1所示。该仪器采用低于 的隔离电压作为加热电源，安全可靠。发热圆盘和散热圆盘的侧面有一小孔，为放置热电偶之用。散热盘 放在三个螺旋头上，调节螺旋头可使待测样品盘B的上下两个表面与发热圆盘A和散热圆盘P紧密接触。散热盘 下方有一个轴流式风扇，用来快速散热。两个热电偶的冷端分别插在放有冰水的杜瓦瓶中的两根玻璃管中。热端分别插入发热圆盘A和散热圆盘P的侧面小孔内。冷、热端插入时，涂少量的硅脂，热电偶的两个接线端分别插在仪器面板上的相应插座内。温差电动势用量程为 的数字式电压表测量，根据铜—康铜分度表可将温差电动势转换成对应的温度值（附录1）。

仪器设置了数字计时装置，计时范围 ，分辩率 。设置了 自动温度控制装置，控制精度 ，分辨率 ，供实验时加热温度控制用。

图5.4.1 TC-3型热导系数测定仪

三、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等因

实验 气体定压比热测定

一、实验目的

1. 了解气体比热测定装置的基本原理和装置结构。 2. 熟悉本实验中温度、压力、热量、流量的测量方法。 3. 掌握由测量数据计算定压比热的方法。

4. 分析本实验中误差产生的原因及减小误差的可能途径。

二、实验原理

根据定压比热的概念，气体在t℃时的定压比热表示为

cp?dq dt （1）

当式（1）的温度间隔dt为无限小时，cp即为某一温度t时气体的真实定压比热（由于气体的定压比热随温度的升高而增大，所以在给出定压比热的数值时，必须指明是哪个温度下的定压比热）。如果已得出cp?f?t?的函数关系，温度由t1至t2的过程中所需要的热量即可按下式求得：

q??cpdt??(a?bt?ct2?)dt

1122 （2）

上式采用逐项积分来求热量十分复杂。在本实验的温度测量范围内（不高于300℃），空气的定压比热与温度的关系可近似认为是线性，即可表示为：

cp?a?bt

q??t2 （3）

则温度由t1至t2的过程中所需要的热量可表示为：

t1?a?bt?dt

t2 （4）

由t1加热到t2的平均定压比热容则可表示为：

ct2

金属导热系数与常用材料导热系数表来自傲川科技热设计实验室测试得来,仅供参考,数据可能存在偏差。

以下是傲川科技热设计实验室提供的热设计常用的金属导热系数与常用材料导热系数：

空气导热系数：干空气90°C为0.03126，100°C为0.03207，单位为W/(m.K)

金属导热系数表（W/mK)

热传导系数的定义为：每单位长度、每K，可以传送多少W的能量，单位为W/mK。其中“W”指热功率单位，“m”代表长度单位米，而“K”为绝对温度单位。该数值越大说明导热性能越好。以下是几种常见金属的热传导系数表：

银 429

铜 401

金 317

铝 237

镍 90

铁 80

锡 67

铅 34.8

不锈钢：15-18 （不同合金成份不同）

高导热物质的导热系数！

material conductivity K (W/m.K)

diamond 钻石 2300

silver 银 429

cooper 铜 401

gold 金 317

aluminum 铝 237

常用材料导热系数

PVC 0.14~0.15

PP 0.21~0.26

PE 0.42

有机玻璃 0.14~0.20

泡沫 0.045

木材 (横) 0.14~0.17

(纵) 0.38

散珍珠岩

大学实验

稳态法测量不良导体导热系数

摘要：导热系数是反映材料导热性能的物理量，在加热器、散热器、导热管道、冰箱制造、建筑保温隔热设计等领域都涉及该设计参数。材料的导热系数与材料的容量、空隙率、湿度、温度等因素有关，小于0.25W/m·K的材料为绝热材料。导热系数的测量方法有稳态法和动态法两类，本实验采用稳态法。

关键词：稳态法 导热系数 热流量 比热容 冷却速率

Steady method for measuring the poor

conductor coefficient of thermal conductivity

Abstract: the coefficient of thermal conductivity is reflect material thermal conductivity physical quantities, in the heater, radiator, thermal pipe,

refrigerator manufacture, construction insulation design, and other fields involve the design parameters. The the

注意：座位号2—12预习《讲义一》，座位号1、13—24预习《讲义二》

讲义一：用稳态法测量不良导体的导热系数

【实验目的】

1、 感知热传导现象的物理过程；

2、 学习用稳态法测量不良导体的导热系数； 3、学习利用物体的散热速率测量传热速率。 【实验仪器及装置】

FD-TC-B型导热系数测定仪、游标卡尺及电子天平等 【实验原理】 1、傅立叶热传导方程

傅立叶热传导方程正确的反映了材料内部的热传导的基本规律。该方程式指出：在物体内部，垂直于热传导方向彼此相距hB，温度分别是?1和?（的2?1>?2）两个平行平面之间，当平面的面积为S时，在?t时间内通过面积S的热量?Q满足关系：

?1 Q S

?2 hB

dB 图（一） ???????Q2??S12??12?dB （1） ?thB4hB?Q其为单位时间传过的热量（又称热流量），与?为导热系数（又称热

?t?dB2导率）、传热面积S?、距离hB以及温差?1??2有关。而?的物理意义为：

4相距单位长度的两个平面间的温度相差一个单位时，每秒通过单位面积的热量，单位为W/m/0C。

不良导体的导热系数一般很小，例如，矿渣棉为0.058，石棉板为0.12，松木为0.15～0.35，混

导热系数的测定

由于温度不均匀，热量会从温度高的地方向温度低的地方转移，这种现象叫做热传导。热传导是由物质内部分子，原子和自由电子等微观粒子的热运动而产生的热量传递现象。热传导的机理非常复杂，对流体特别是气体而言，由于温度是气体平均动能的量度，高温区分子运动速度比低温区分子要快，分子连续无规则运动，通过互相碰撞交换能量和动量，热量就由高温区向低温区转移，简而言之，气体的热传导是由于分子不规则的热运动引起的；液体热传导的机理与气体类似，但是液体分子间距要小得多，分子力场对分子碰撞过程中能量交换影响很大；而固体是通过晶格振动和自由电子迁移传导热量，自由电子传递的能量比晶格振动传递的能量大得多。金属固体的导热主要通过自由电子的迁移传递热量；对于非金属固体内部的热传导是通过相邻分子在碰撞时传递振动能实现的。热传导是工程热物理、材料科学、固体物理及能源、环保等各个研究领域的课题。

导热系数（又称导热率）是反映材料热性能的重要物理量，导热系数大、导热性能好的材料称为良导体，导热系数小、导热性能差的材料称为不良导体。一般来说，金属的导热系数比非金属的要大，固体的导热系数比液体的要大，气体的导热系数最小。因为材料的导热系数不仅随温度、压力变化，而且

导热系数的测定

由于温度不均匀，热量会从温度高的地方向温度低的地方转移，这种现象叫做热传导。热传导是由物质内部分子，原子和自由电子等微观粒子的热运动而产生的热量传递现象。热传导的机理非常复杂，对流体特别是气体而言，由于温度是气体平均动能的量度，高温区分子运动速度比低温区分子要快，分子连续无规则运动，通过互相碰撞交换能量和动量，热量就由高温区向低温区转移，简而言之，气体的热传导是由于分子不规则的热运动引起的；液体热传导的机理与气体类似，但是液体分子间距要小得多，分子力场对分子碰撞过程中能量交换影响很大；而固体是通过晶格振动和自由电子迁移传导热量，自由电子传递的能量比晶格振动传递的能量大得多。金属固体的导热主要通过自由电子的迁移传递热量；对于非金属固体内部的热传导是通过相邻分子在碰撞时传递振动能实现的。热传导是工程热物理、材料科学、固体物理及能源、环保等各个研究领域的课题。

导热系数（又称导热率）是反映材料热性能的重要物理量，导热系数大、导热性能好的材料称为良导体，导热系数小、导热性能差的材料称为不良导体。一般来说，金属的导热系数比非金属的要大，固体的导热系数比液体的要大，气体的导热系数最小。因为材料的导热系数不仅随温度、压力变化，而且

稳态圆筒壁法自动测量颗粒导热系数的改进

第5 6卷第 4期 2004年 11月

有色金属No fro sM eas ne r u tl

Vo . 6. NO. 15 4No e b r 2 0 0 4 v m e

稳态圆筒壁法自动测量颗粒导热系数的改进张建智，孑民，周章世斌(中南大学能源与动力工程学院，沙长 4 0 3 1 8) 0

摘要：依据稳态圆筒壁法测量导热系数的原理，导出颗粒导热系数测量公式，推通过试验确定颗粒粒径、材料密度、料温材度与导热系数的关系。采用将细热电偶丝的两极拉成直线，接固定在圆筒上下端面的测温方法，持了物料中温度场的真实直保性。采用单片机简化了检测电路，少了过多元件的器件噪音，统的可靠性和稳定性高。减系

关键词：冶金技术；导热系数；稳态圆筒壁法；颗粒

中图分类号： F6 .; F 5文献标识码：文章编号：01 0 1(040— 16 4 T 082 T 3 5 B 10— 2 12 0 )4 0 4—0

导热系数是材料重要的热物性参数之一，征表

生的热流为一维稳态热流，温面为同轴的圆柱面。等 选定半径为 r处厚度为 d r的环状薄层，根据则 F ui定律，位时间通过这一薄层的热量如式 or r e单() 1所示。Q=一 2

东南大学材料科学与工程

实验报告

学生姓名 张沐天 班级学号 12013317 实验日期 2015.11.27 批改教师 课程名称 材料性能测试实验 批改日期 实验名称 材料导热系数测试实验 报告成绩

一、实验目的

1.掌握稳态法测定材料导热系数的方法 2.了解材料导热系数与温度的关系 二、实验原理

不同温度的物体具有不同的内能，同一个物体不同区域如果温度不等，则他们热运动的激烈程度不同，含有的内能也不相同。这些不同温度的物体或区域，在相互靠近或接触时，会以传热的形式交换能量。由于材料相邻部分之间的温差而发生的能量迁移称为热传导。在热能工程、制冷技术、工业炉设计等一系列技术领域中，材料的导热性都是一个重要的问题。 1.材料的导热性及电导率

材料的导热系数是指在稳定传热条件下，1m厚的材料，两侧表面的温差为1K，在1s钟内，通过1m2面积传递的热量，单位为 W/(m·K)，也叫热导率。热导率λ由简化的傅里叶导热定律

q?-λdTdx决