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測(cè)量熱導(dǎo)率的方法大體上可分為穩(wěn)態(tài)法和動(dòng)態(tài)法兩類。本測(cè)試儀采用穩(wěn)態(tài)法測(cè)量不同材料的導(dǎo)熱系數(shù),其設(shè)計(jì)思路清晰、簡(jiǎn)捷、實(shí)驗(yàn)方法具有典型性和實(shí)用性。測(cè)量物質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)是熱學(xué)實(shí)驗(yàn)中的一個(gè)重要內(nèi)容。
本測(cè)試儀由加熱器、數(shù)字電壓表、計(jì)時(shí)秒表組成(采用一體化設(shè)計(jì))
主要技術(shù)指標(biāo)
1、電源:AC (220±10%)V ,(50/60)Hz
2、數(shù)字電壓表:3位半顯示,量程0~20mV,測(cè)量精度:0.1%+2個(gè)字
3、數(shù)字計(jì)時(shí)秒表:計(jì)時(shí)范圍:0~9999.9s;小分辨率0.1S;精度:10-5
4、測(cè)量溫度范圍:室溫~100℃
5、加熱電壓::AC36V 低端:AC25V
6、散熱銅板:半徑:65mm 厚度:7mm 質(zhì)量:815g
(以上的參數(shù)已在每一塊銅板上標(biāo)注)
7、測(cè)試介質(zhì):硬鋁、硅橡膠、膠木板、空氣等
8、連續(xù)工作時(shí)間:>8小時(shí)
儀器的面板圖
上面板圖
下面板圖
四、加熱溫度的設(shè)定:
①.按一下溫控器面板上設(shè)定鍵(S),此時(shí)設(shè)定值(SV)顯示屏一位數(shù)碼管開始閃爍。
②. 根據(jù)實(shí)驗(yàn)所需溫度的大小,再按設(shè)定鍵(S)左右移動(dòng)到所需設(shè)定的位置,然后通過加數(shù)鍵(▲)、減數(shù)鍵(▼)來設(shè)定好所需的加熱溫度。
③.設(shè)定好加熱溫度后,等待8秒鐘后返回至正常顯示狀態(tài)。
五、儀器的連接
從銅板上引出的熱電偶其冷端接至冰點(diǎn)補(bǔ)償器的信號(hào)輸入端,經(jīng)冰點(diǎn)補(bǔ)償后由冰點(diǎn)補(bǔ)償器的信號(hào)輸出端接到導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定儀的信號(hào)輸入端。
六、儀器維護(hù)與保養(yǎng)
1、使用前將加熱盤與散熱盤面擦干凈。樣品兩端面擦凈,可涂上少量硅油。以保證接觸良好。注意,樣品不能連續(xù)做試驗(yàn),特別是硅橡膠,必須降至室溫半小時(shí)以上才能下一次試驗(yàn)。
2、在實(shí)驗(yàn)過程中,如若移開電熱板,就先關(guān)閉電源。移開熱圓筒時(shí),手應(yīng)拿住固定軸轉(zhuǎn)動(dòng),以免燙傷手。
3、數(shù)字電壓表數(shù)字出現(xiàn)不穩(wěn)定時(shí)先查熱電偶及各個(gè)環(huán)節(jié)的接觸是否良好。
4、儀器使用時(shí),應(yīng)避免周圍有強(qiáng)烈磁場(chǎng)源的地方。
5、實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,切斷電源,保管好測(cè)量樣品。不要使樣品兩端劃傷,以至影響實(shí)驗(yàn)的精度。
6、儀器長(zhǎng)時(shí)間不使用時(shí),請(qǐng)?zhí)咨纤芰洗?,防止潮濕空?與儀器接觸。房間內(nèi)空氣濕度應(yīng)小于80%。
7、儀器在搬運(yùn)及放置時(shí),應(yīng)避免強(qiáng)烈振動(dòng)和受到撞擊。
8、*放置不用后再次使用時(shí),請(qǐng)先加電預(yù)熱30min后使用。
導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)量
導(dǎo)熱系數(shù)(熱導(dǎo)率)是反映材料熱性能的物理量,導(dǎo)熱是熱交換三種(導(dǎo)熱、對(duì)流和輻射)基本形式之一,是工程熱物理、材料科學(xué)、固體物理及能源、環(huán)保等各個(gè)研究領(lǐng)域的課題之一,要認(rèn)識(shí)導(dǎo)熱的本質(zhì)和特征,需了解粒子物理而目前對(duì)導(dǎo)熱機(jī)理的理解大多數(shù)來自固體物理的實(shí)驗(yàn)。材料的導(dǎo)熱機(jī)理在很大程度上取決于它的微觀結(jié)構(gòu),熱量的傳遞依靠原子、分子圍繞平衡位置的振動(dòng)以及自由電子的遷移,在金屬中電子流起支配作用,在絕緣體和大部分半導(dǎo)體中則以晶格振動(dòng)起主導(dǎo)作用。因此,材料的導(dǎo)熱系數(shù)不僅與構(gòu)成材料的物質(zhì)種類密切相關(guān),而且與它的微觀結(jié)構(gòu)、溫度、壓力及雜質(zhì)含量相。在科學(xué)實(shí)驗(yàn)和工程設(shè)計(jì)中所用材料的導(dǎo)熱系數(shù)都需要用實(shí)驗(yàn)的方法測(cè)定。(粗略的估計(jì),可從熱學(xué)參數(shù)手冊(cè)或教科書的數(shù)據(jù)和圖表中查尋)
1882年法國(guó)科學(xué)家J•傅里葉奠定了熱傳導(dǎo)理論,目前各種測(cè)量導(dǎo)熱系數(shù)的方法都是建立在傅里葉熱傳導(dǎo)定律基礎(chǔ)之上,從測(cè)量方法來說,可分為兩大類:穩(wěn)態(tài)法和動(dòng)態(tài)法,本實(shí)驗(yàn)采用的是穩(wěn)態(tài)平板法測(cè)量材料的導(dǎo)熱系數(shù)。
【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?/span>
了解熱傳導(dǎo)現(xiàn)象的物理過程
2、學(xué)習(xí)用穩(wěn)態(tài)平板法測(cè)量材料的導(dǎo)熱系數(shù)
3.學(xué)習(xí)用作圖法求冷卻速率
4、掌握一種用熱電轉(zhuǎn)換方式進(jìn)行溫度測(cè)量的方法
【實(shí)驗(yàn)儀器】
1、YBF-3導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試儀 一臺(tái)
2、冰點(diǎn)補(bǔ)償裝置 一臺(tái)
3、測(cè)試樣品(硬鋁、硅橡膠、膠木板) 一組
4、塞尺 一把
【實(shí)驗(yàn)原理】
為了測(cè)定材料的導(dǎo)熱系數(shù),首先從熱導(dǎo)率的定義和它的物理意義入手。熱傳導(dǎo)定律指出:如果熱量是沿著Z方向傳導(dǎo),那么在Z軸上任一位置Z0 處取一個(gè)垂直截面積dS
(如圖1)以 表示在Z處的溫度梯度,以表示在該處的傳熱速率(單位
時(shí)間內(nèi)通過截面積dS的熱量),那么傳導(dǎo)定律可表示成:
(S1-1)
式中的負(fù)號(hào)表示熱量從高溫區(qū)向低溫區(qū)傳導(dǎo)(即熱傳導(dǎo)的方向與溫度梯度的方向相反)。式中比例系數(shù)λ即為導(dǎo)熱系數(shù),可見熱導(dǎo)率的物理意義:在溫度梯度為一個(gè)單位的情況下,單位時(shí)間內(nèi)垂直通過單位面積截面的熱量。
利用(S1-1)式測(cè)量材料的導(dǎo)熱系數(shù)λ,需解決的關(guān)鍵問題兩個(gè):一個(gè)是在材料內(nèi)造成一個(gè)溫度梯度 ,并確定其數(shù)值;另一個(gè)是測(cè)量材料內(nèi)由高溫區(qū)向低溫區(qū)的傳熱速率 。
1、關(guān)于溫度梯度
為了在樣品內(nèi)造成一個(gè)溫度的梯度分布,可以把樣品加工成平板狀,并把它夾在兩
塊良導(dǎo)體——銅板之間(圖2)使兩塊銅板分別保持在恒定溫度T1和T2,就可能在垂直于樣品表面的方向上形成溫度的梯度分布。樣品厚度可做成h≤D(樣品直徑)。這樣,由于樣品側(cè)面積比平板面積小得多,由側(cè)面散去的熱量可以忽略不計(jì),可以認(rèn)為熱量是沿垂直于樣品平面的方向上傳導(dǎo),即只在此方向上有溫度梯度。由于銅是熱的良導(dǎo)體,在達(dá)到平衡時(shí),可以認(rèn)為同一銅板各處的溫度相同,樣品內(nèi)同一平行平面上各處的溫度也相同。這樣只要測(cè)出樣品的厚度h和兩塊銅板的溫度T1、T2 ,就可以確定樣品內(nèi)的溫度梯度度
當(dāng)然這需要銅板與樣品表面的緊密接觸,無縫隙,否則中間的空氣層將產(chǎn)生熱阻,使得溫度梯度測(cè)量不準(zhǔn)確。
為了保證樣品中溫度場(chǎng)的分布具有良好的對(duì)稱性,把樣品及兩塊銅板都加工成等大的圓形。
2、關(guān)于傳熱速率
單位時(shí)間內(nèi)通過一截面積的熱量 是一個(gè)無法直接測(cè)定的量,我們?cè)O(shè)法將這個(gè)量
轉(zhuǎn)化為較為容易測(cè)量的量,為了維持一個(gè)恒定的溫度梯度分布,必須不斷地給高溫側(cè)銅板加熱,熱量通過樣品傳到低溫側(cè)銅塊,低溫側(cè)銅板則要將熱量不斷地向周圍環(huán)境散出。當(dāng)加熱速率、傳熱速率與散熱速率相等時(shí),系統(tǒng)就達(dá)到一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài),稱之為穩(wěn)態(tài)。此時(shí)低溫側(cè)銅板的散熱速率就是樣品內(nèi)的傳熱速率。這樣,只要測(cè)量低溫側(cè)銅板在穩(wěn)態(tài)溫度T2 下散熱的速率,也就間接測(cè)量出了樣品內(nèi)的傳熱速率。但是,銅板的散熱速率也
不易測(cè)量,還需要進(jìn)一步作參量轉(zhuǎn)換,我們已經(jīng)知道,銅板的散熱速率與共冷卻速率
(溫度變化率 )有關(guān),其表達(dá)式為:
(S1-2)
式中m為銅板的質(zhì)量,C為銅板的比熱容,負(fù)號(hào)表示熱量向低溫方向傳遞。因?yàn)橘|(zhì)量容易直接測(cè)量,c為常量,這樣對(duì)銅板的散熱速率的測(cè)量又轉(zhuǎn)化為對(duì)低溫側(cè)銅板冷卻速率的測(cè)量。測(cè)量銅板的冷卻速率可以這樣測(cè)量:在達(dá)到穩(wěn)態(tài)后,移去樣品,用加熱銅板直接對(duì)下金屬銅板加熱,使其的溫度高于穩(wěn)定溫度T2 (大約高出10℃左右)再讓其在環(huán)境中自然冷卻,直到溫度低于T2 ,測(cè)出溫度在大于T2到小于T2區(qū)間中隨時(shí)間的變化關(guān)系,描繪出T—t曲線,曲線在T2處的斜率就是銅板在穩(wěn)態(tài)溫度時(shí)T2下的冷卻速率。
應(yīng)該注意的是,這樣得出的 是在銅板全部表面暴露于空氣中的冷卻速率,其散
熱面積為2πRP2+2πRP hP (其中RP 和hP 分別是下銅板的半徑和厚度)然而在實(shí)驗(yàn)中穩(wěn)態(tài)傳熱時(shí),銅板的上表面(面積為πRP2 )是樣品覆蓋的,由于物體的散熱速率與它們的面積成正比,所以穩(wěn)態(tài)時(shí),銅板散熱速率的表達(dá)式應(yīng)修正為:
(S1-3)
根據(jù)前面的分析,這個(gè)量就是樣品的傳熱速率。
將上式代入熱傳導(dǎo)定律表達(dá)式,并考慮到ds=πR2 可以得到導(dǎo)熱系數(shù):
(S1-4)
式中的R為樣品的半徑、h為樣品的高度、m為下銅板的質(zhì)量、c為銅塊的比熱容、RP 和hP 分別是下銅板的半徑和厚度。右式中的各項(xiàng)均為常量或直接易測(cè)量。
【實(shí)驗(yàn)步驟】
1、用自定量具測(cè)量樣品、下銅板的幾何尺寸和質(zhì)量等必要的物理量,多次測(cè)量、然后取平均值。其中銅板的比熱容C=0.385kJ/(K·kg)
2、加熱溫度的設(shè)定:
①.按一下溫控器面板上設(shè)定鍵(S),此時(shí)設(shè)定值(SV)后一位數(shù)碼管開始閃爍。
②. 根據(jù)實(shí)驗(yàn)所需溫度的大小,再按設(shè)定鍵(S)左右移動(dòng)到所需設(shè)定的位置,然后通過加數(shù)鍵(▲)、減數(shù)鍵(▼)來設(shè)定好所需的加熱溫度。
③.設(shè)定好加熱溫度后,等待8秒鐘后返回至正常顯示狀態(tài)。
3、圓筒發(fā)熱盤側(cè)面和散熱盤P側(cè)面,都有供安插熱電偶的小孔,安放時(shí)此二小孔都應(yīng)與冰點(diǎn)補(bǔ)償器在同一側(cè),以免線路錯(cuò)亂。熱電偶插入小孔時(shí),要抹上些硅脂,并插到洞孔底部,保證接觸良好,熱電偶冷端接到冰點(diǎn)補(bǔ)償器信號(hào)輸入端。
根據(jù)穩(wěn)態(tài)法,必須得到穩(wěn)定的溫度分布,這就需要較長(zhǎng)的時(shí)間等待。
手動(dòng)控溫測(cè)量導(dǎo)熱系數(shù)時(shí),控制方式開關(guān)打到“手動(dòng)"。將手動(dòng)選擇開關(guān)打到,根據(jù)目標(biāo)溫度的高低,加熱約20分鐘后再打至“低"。然后,每隔5分鐘讀一下溫度示值,如在一段時(shí)間內(nèi)樣品上、下表面溫度T1、T2示值都不變,即可認(rèn)為已達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。
自動(dòng)PID控溫測(cè)量時(shí),控制方式開關(guān)打到“自動(dòng)",手動(dòng)選擇開關(guān)打到中間一,PID控溫表將會(huì)使發(fā)熱盤的溫度自動(dòng)達(dá)到設(shè)定值。每隔5分鐘讀一下溫度示值,如在一段時(shí)間內(nèi)樣品上、下表面溫度T1、T2示值都不變,即可認(rèn)為已達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。
4、記錄穩(wěn)態(tài)時(shí)T1、T2值后,移去樣品,繼續(xù)對(duì)下銅板加熱,當(dāng)下銅盤溫度比T2高出10℃左右時(shí),移去圓筒,讓下銅盤所有表面均暴露于空氣中,使下銅板自然冷卻。每隔30秒讀一次下銅盤的溫度示值并記錄,直至溫度下降到T2 以下一定值。作銅板的T—t冷卻速率曲線。(選取鄰近的T2測(cè)量數(shù)據(jù)來求出冷卻速率)。
5、根據(jù)(S1-4)計(jì)算樣品的導(dǎo)熱系數(shù)λ。
6、本實(shí)驗(yàn)選用銅-康銅熱電偶測(cè)溫度,溫差100℃時(shí),其溫差電動(dòng)勢(shì)約4.0mV,故應(yīng)配用量程0~20mV,并能讀到0.01mV的數(shù)字電壓表(數(shù)字電壓表前端采用自穩(wěn)零放大器,故無須調(diào)零)。由于熱電偶冷端溫度為0℃,對(duì)一定材料的熱電偶而言,當(dāng)溫度變化范圍不大時(shí),其溫差電動(dòng)勢(shì)(mV)與待測(cè)溫度(0℃)的比值是一個(gè)常數(shù)。由此,在用(S1-4)計(jì)算時(shí),可以直接以電動(dòng)勢(shì)值代表溫度值。
【實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)】
1、穩(wěn)態(tài)法測(cè)量時(shí),要使溫度穩(wěn)定約要40分鐘左右。手動(dòng)測(cè)量時(shí),為縮短時(shí)間,可先將熱板電源電壓打在,一定時(shí)間后,毫伏表讀數(shù)接近目標(biāo)溫度對(duì)應(yīng)的熱電偶讀數(shù),即可將開關(guān)撥至低,通過調(diào)節(jié)手動(dòng)開關(guān)的、低及斷電,使上銅盤的熱電偶輸出的毫伏值在±0.03mV范圍內(nèi)。同時(shí)每隔30秒記下上、下圓盤A和P對(duì)應(yīng)的毫伏讀數(shù),待下圓盤的毫伏讀數(shù)在3分鐘內(nèi)不變即可認(rèn)為已達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài),記下此時(shí)的VT1和VT2值。
2、測(cè)金屬的導(dǎo)熱系數(shù)時(shí),T1、T2值為穩(wěn)態(tài)時(shí)金屬樣品上下兩個(gè)面的溫度,此時(shí)散熱盤P的溫度為T3。因此測(cè)量P盤的冷卻速率應(yīng)為:
測(cè)T3值時(shí)要在T1、T2達(dá)到穩(wěn)定時(shí),將上面測(cè)T1或T2的熱電偶移下來插到金屬兩端的小孔中進(jìn)行測(cè)量。高度h按小孔的中心距離計(jì)算。
3、圓筒發(fā)熱體盤側(cè)面和散熱盤P側(cè)面,都有供安插熱電偶的小孔,安放發(fā)熱盤時(shí)此二小孔都應(yīng)與杜瓦瓶在同一側(cè),以免線路錯(cuò)亂,熱電偶插入小孔時(shí),要抹上些硅脂,并插到洞孔底部,保證接觸良好,熱電偶冷端接到冰點(diǎn)補(bǔ)償器信號(hào)輸入端。
4、樣品圓盤B和散熱盤P的幾何尺寸,可用游標(biāo)尺多次測(cè)量取平均值。散熱盤的質(zhì)量m 約0.8㎏,可用藥物天平稱量。
5、本實(shí)驗(yàn)選用銅—康銅熱電偶,溫差100℃時(shí),溫差電動(dòng)勢(shì)約4.27mV ,故配用了量程0—20mV的數(shù)字電壓表,并能測(cè)到0.01mV的電壓。
附錄1 銅——康銅熱電偶分度表
附錄2 部分材料的密度和導(dǎo)熱系數(shù)
材料名稱 | (20℃) | 導(dǎo)熱系數(shù) W/(m.k) | ||||
導(dǎo)熱系數(shù) | 密度 | 溫度 (℃) | ||||
W/(m.k) | (kg/m3 ) | -100 | 0 | 100 | 200 | |
純鋁 | 236 | 2700 | 243 | 236 | 240 | 238 |
鋁合金 | 107 | 2610 | 86 | 102 | 123 | 148 |
純銅 | 398 | 8930 | 421 | 401 | 393 | 389 |
金 | 315 | 19300 | 331 | 318 | 313 | 310 |
硬鋁 | 146 | 2800 | ||||
橡皮 | 0.13-0.23 | 1100 | ||||
電木 | 0.23 | 1270 | ||||
木絲纖維板 | 0.048 | 245 | ||||
軟木板 | 0.044-0.079 |
附錄3 實(shí)驗(yàn)舉例(數(shù)據(jù)僅供實(shí)驗(yàn)老師參考)
例1:實(shí)驗(yàn)時(shí)室溫25℃,熱電偶冷端溫度0℃。待測(cè)樣品:硅橡膠。
實(shí)驗(yàn)步驟:
1、用游標(biāo)卡尺和天平測(cè)量樣品、下銅板的幾何尺寸和質(zhì)量等必要的物理量,多次測(cè)量、然后取平均值。其中銅板的比熱容c=3.805×102./Kg ℃-1
1.1 散熱盤(下銅板)厚度(多次測(cè)量取平均值):
表1 散熱盤厚度(不同位置測(cè)量)
;
表3 硅橡膠樣品厚度(不同位置測(cè)量)
2、在上銅板和下銅板中放入硅橡膠,調(diào)節(jié)支撐下銅板的3個(gè)固定調(diào)節(jié)旋鈕,使相互接觸良好,注意不要過緊或太松。
3、把測(cè)量上銅板溫度的熱電偶的信號(hào)端與儀器面板的I信號(hào)輸入相連,熱電偶的熱端插在上銅板的小孔中(確??字杏袑?dǎo)熱硅脂使導(dǎo)熱良好),冷端插在裝有冰水混合物的保溫瓶中;把測(cè)量下銅板溫度的熱電偶的信號(hào)端與儀器面板的II信號(hào)輸入相連,熱電偶的熱端和冷端分別放在下銅板和保溫瓶中。
4、溫度控制器溫度設(shè)定在100℃(或其他合適的溫度值),開關(guān)切換到自動(dòng)控制。
5、20~40分鐘后(時(shí)間長(zhǎng)短隨被測(cè)材料、測(cè)量溫度及環(huán)境溫度等有所不同),待VT1讀數(shù)穩(wěn)定后(波動(dòng)小于0.01mV),每隔2分鐘讀取溫度示值見下表5,直到VT2讀數(shù)也相對(duì)穩(wěn)定(10分鐘內(nèi)波動(dòng)小于0.01mV):
表5:
VT1(mV) | 4.21 | 4.21 | 4.21 | 4.21 | 4.21 | 4.21 | 4.21 | 4.21 | 4.21 | 4.21 |
VT2(mV) | 3.09 | 3.10 | 3.12 | 3.13 | 3.14 | 3.14 | 3.14 | 3.14 | 3.14 | 3.14 |
由于熱電偶冷端溫度為0℃,對(duì)一定材料的熱電偶而言,當(dāng)溫度變化范圍不太大時(shí),其溫差電動(dòng)勢(shì)(mV)與待測(cè)溫度(℃)的比值為一常數(shù)。故可知穩(wěn)定時(shí),上、下銅板穩(wěn)態(tài)溫度T1和T2對(duì)應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)為VT1=4.21 mV和VT2=3.14 mV。
6、測(cè)量下銅盤在穩(wěn)態(tài)值T2附近的散熱速率。具體步驟是:先移去樣品,調(diào)節(jié)上銅板的位置,與下銅板對(duì)齊,并良好接觸,對(duì)下銅板加熱。當(dāng)下銅盤溫度比T2高出10℃(對(duì)應(yīng)熱電勢(shì)高出0.39mV)左右時(shí),移開上銅板,讓下銅盤所有表面均暴露于空氣中,使下銅板自然冷卻。每隔30s記錄的溫度示值見下表6。
表6:
t(s) | 0 | 30 | 60 | 90 | 120 | 150 | 180 | 210 | 240 |
VT2(mV) | 3.34 | 3.30 | 3.26 | 3.22 | 3.18 | 3.14 | 3.10 | 3.07 | 3.02 |
從有效數(shù)字位數(shù)知,其不確定度主要來源于冷卻速率這一項(xiàng),可外接電位差計(jì)測(cè)量熱電偶的熱電勢(shì)以提高測(cè)量精度,減小不確定度。
例2:實(shí)驗(yàn)時(shí)室溫25℃,熱電偶冷端溫度0℃。待測(cè)樣品:硬鋁。
實(shí)驗(yàn)步驟:
;
2、先在硬鋁的兩面涂上導(dǎo)熱硅脂,在硬鋁的上端套上絕熱板,下端不用套,然后放入上銅板和下銅板中間,調(diào)節(jié)支撐下銅板的3個(gè)固定調(diào)節(jié)旋鈕,使相互接觸良好。
3、將測(cè)量T1和T2的熱電偶熱端移下來分別插入到硬鋁的上端孔和下端孔中,冷端均置于冰水混合物中。(在孔中涂上導(dǎo)熱硅脂,確保導(dǎo)熱良好)
4、溫度控制器溫度設(shè)定在100℃,開關(guān)切換到自動(dòng)控制(實(shí)驗(yàn)時(shí),溫度可以自由設(shè)定)。溫度的設(shè)定詳見溫度控制使用說明。
5、20~40分鐘后(時(shí)間長(zhǎng)短隨被測(cè)材料和環(huán)境有所不同),待VT1讀數(shù)穩(wěn)定后(波動(dòng)小于0.01mV),每隔2分鐘讀取溫度示值見下表9,直到VT2讀數(shù)也相對(duì)穩(wěn)定(10分鐘內(nèi)波動(dòng)小于0.01mV):
表9:
VT1(mV) | 3.86 | 3.86 | 3.86 | 3.86 | 3.86 | 3.86 | 3.86 | 3.86 | 3.86 | 3.86 |
VT2(mV) | 3.49 | 3.50 | 3.51 | 3.52 | 3.53 | 3.54 | 3.54 | 3.54 | 3.54 | 3.54 |
從表9可知穩(wěn)定時(shí),硬鋁上、下孔穩(wěn)態(tài)溫度T1和T2對(duì)應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)為VT1=3.86mV和VT2=3.54 mV。
6、將測(cè)量硬鋁下孔溫度的熱電偶熱端移出插入到下銅板小孔中,穩(wěn)定后,記下下銅板在溫度T3時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度電勢(shì)VT3=3.44 mV。
7、測(cè)量下銅盤在穩(wěn)態(tài)值T3附近的散熱速率。具體步驟是:先移去樣品,調(diào)節(jié)上銅板的位置,與下銅板對(duì)齊,并良好接觸,對(duì)下銅板加熱。當(dāng)下銅盤溫度比T3高出10℃(對(duì)應(yīng)熱電勢(shì)高出0.39mV)左右時(shí),移開上銅板,讓下銅盤所有表面均暴露于空氣中,使下銅板自然冷卻。每隔30s記錄的溫度示值見下表10。
表10:
t(s) | 0 | 30 | 60 | 90 | 120 | 150 | 180 | 210 | 240 |
VT3(mV) | 3.77 | 3.71 | 3.64 | 3.58 | 3.51 | 3.45 | 3.39 | 3.34 | 3.27 |
8、計(jì)算硬鋁的導(dǎo)熱系數(shù): =128.445 W•m-1℃-1
9、誤差分析:
根據(jù)以上公式,可得到不確定度的計(jì)算公式為:
因?yàn)闇y(cè)量直徑和厚度的不確定度為0.01mm,所以△hB、△RB、△hP、△RP均為0.01mm。數(shù)字表的讀數(shù)不確定度為0.01mV,所以△V1、△V2、△V(△V)均為0.01mV。計(jì)時(shí)秒表的分辨率為0.01S,不確定度為±0.01S,所以△t為0.02S。由此可計(jì)算出λ的不確定度為:
=0.083
故:△λ=λ×128.445×0.083=10.717W•m-1•℃-1
因此:λ±△λ=(128.445±10.717) W•m1•℃-1
DRC100 813.133 0...10B F G1/2 | |||
EML-ESD (40X15)R | EML-ESD (40X15)R | ||
PZN-plus 50-2-IS | |||
ITD 41 A 4 Y 1 5000 H NI D2SR12 S 15 | |||
Magnetrotor 32P | |||
ASG 0120 | |||
TP3-2131A024MC1743 | TP3-2131A024MC1743 | ||
SAC-4P-2,0-PUR/M12FR SH BE | SAC-4P-2,0-PUR/M12FR SH BE | ||
ZB 6,LGS:GLEICHE ZAHLEN 51 | ZB 6,LGS:GLEICHE ZAHLEN 51 | ||
MRAP X64/056X048 | |||
BI10-P30SR-Y1X/S85 | |||
SZ AA9947 AC50/60HZ 240V E300S/A300S | |||
IVF IK8800.01 AC60HZ 127V | |||
MB GB9034/0111 100A AC50/60HZ 400V | |||
CF 3000 HZG 0,5 | CF 3000 HZG 0,5 | ||
GXP5W.110M116 | |||
SNZ BL5933.02 AC50/60HZ 230V | |||
MRUE BA9054/310 AC1-10V UH AC/DC24-80V | |||
MB GB9024 60A AC50/60HZ 500V 15S | |||
AZ 17-11ZRI B6L | AZ 17-11ZRI B6L | ||
SAC-5P-M12MS/5,0-28X/M12FS OD | SAC-5P-M12MS/5,0-28X/M12FS OD | ||
KRS IK3071.12/004 AC/DC60V | |||
BWW MK9989 AC/DC24V+AC110-127V 5-100S | |||
GEBER AC58/1212EK.72SBB-K0 | GEBER AC58/1212EK.72SBB-K0 | ||
CUC-PP-PATCHBAY-MH | CUC-PP-PATCHBAY-MH | ||
SLH-055-0920 | |||
TB 160/212.156 L=250/0-120'C | |||
SACCBP-FS-8CON-M16/0,15PUR0,14 | SACCBP-FS-8CON-M16/0,15PUR0,14 | ||
TB 40/212.121 L=60 0-160 GR.C. | |||
ZRAE AI 902N.0081/070 AC440V 1,5-30S |