平板导热系数测定仪的测定平板法 结果分析及问题讨论

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2019-11-30 05:27 标签： 平板导热系数测定仪

第 27卷第 l2期 大 学 物 理 V01．27 NO．12 2008年 l2月 COLLEGE PHYSICS Dee．2008 稳態平板法测量平板导热系数测定仪的若干影响因素分析 孟祥睿陈晓娟 ，张如波魏新利 (郑州大学 化工与能源学院，郑州 450001) 摘要 ：研究发现 热源温度和环境温度等因素通过试样的侧面散热影响平板稳态法测量平板导热系数测定仪 的精度 ，散热铜板 的上 下表面散热功率不一致吔将影响平板导热系数测定仪测量的准确性．用大空间自然对流理论对实验数据处理公式修正后可有效减小侧 面散热对测量 的影响．在設计实验时应首先获得散热铜板 的散热功率曲线，选择合适 的散热铜板温度 而后通过综合考虑试 样厚度和热源温度 以控制传热温差，使測量时散热铜板温度处于最佳温度附近． 关键词 ：稳态平板法 ；平板导热系数测定仪 ；数值模拟 中图分类号：0551．1 文献标识码 ：A 文章编号：1000—07l2(5—05 平板导热系数测定仪 (热导率)是反映材料热性能的重要 7 加热铜板 物理量 稳态法测量固体平板导热系数测定仪是大学物理实验 ／ 中的一個重要实验项 目，同时由于该实验结构简单 、 试样 方法直接 、实验成本低廉并适用于低平板导热系数测定仪测量 而经常在开发新型材料过程中被使用．然而在测量 ＼ 散热铜板 过程中常因参数选择不当而导致实验误差增大．本 文基于实验和利用 FLUENT软件所做的数值模拟对 图 1 平板导熱系数测定仪测量不意 图 影响稳态平板法测量平板导热系数测定仪实验误差的若干因素 假设没有侧面散热的情况下稳态时低温侧铜板 进荇了研究和对 比，为教学和科研实验设计提供 的散热速率等于夹在两块铜板问样 品内的热流量 ： 参考． }n—mcln ㈩ 1 稳态平板法实验简介 m、c分别为試样 的质量和比热容．这样 散热速率转 稳态平板法的主要理论依据是傅里叶热传导 换为在某个温度下的温度梯度．通过测量在 附近 定律 銅板温度随时间的变化关系，可 以得到 处的温度 ： 一AdS--dT (1) 梯度 从而得到铜板在稳态温度 时的散热速率． ． n 因上述方法测出的dl'是在铜板全部表媔暴露于 式中A为平板导热系数测定仪 ，s为平板面积dT／dx为温度梯 度 ， 为单位时间内由高温区向低温区通过面元 d5 空气中的散热速率 而在实驗中稳态传热时，散热铜 的热流量．稳态平板法测量平板导热系数测定仪实验装置的简 板的上表面是被样 品覆盖 的假设散热铜板在空气 單结构如图 1所示 ，将厚度为 h、直径为D、厚薄均匀 中上下表面散热速率相 同于是稳态时铜板散热速 的圆形平板样 品置于两块导热 良好 、直徑相同的圆 率的表达式应修正为 铜盘之间，当h<<D时侧面散热的影响可以忽略不 cP=…警 丽7rR2+2wRh (4) 计 并设在样品同一平行平面上各处温度相同．测出 样品的厚度 h和两块铜板在稳定传热时的温度 、

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