根据φ=-λA*(dt/dx)计算 其中φ为热流量,λ为导热系数,A为传热面积,dt表示微元厚度两面的的温差,dx表示微元厚度。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1度(K,℃),在1小时,通过1平方米面积传递的热量,单位为瓦/米·度 (W/(m·K),此处为K可用℃代替)。
热传递的基本公式为:Φ=KA⊿T. Φ:为热流量。W K:总导热系数。W/(M℃) A:传热面积 产生导热的必要条件是物体的内部存在温度差,因而热量由高温部分向低温部分传递。热量的传递过程通称热流。
热阻θ=L/(λS)——(2)式中:λ是导热系数,L是材料厚度或长度,S是传热面积。物体对热流传导的阻碍能力,与传导路径长度成正比,与通过的截面积成反比,与材料的导热系数成反比。
导热系数通常以 W/(m·K) 为单位,它表示当厚度为 1 米的物质中的温度差为 1 华氏度时,通过该单位厚度流过的热量。导热系数在工业生产的许多方面都有应用,如对于热力学、机械工程、自然科学等领域都有帮助。
式中比例系数入即为导热系数,可见热导率的物理意义:在温度梯度为一个单位的情况下,单位时间内垂直通过单位面积截面的热量。利用(S1-1)式测量材料的导热系数入,需解决的关键问题两个:一个是在材料内造成一个温度梯度,并确定其数值;另一个是测量材料内由高温区向低温区的传热速率。
对多孔材料而言,当其受潮后,液态水会替代微孔中原有的空气;而在常温常压下,液态水的导热系数(约为0.59W/(m·K)远大于空气的导热系数(约为0.026W/(m·K),因此,含湿材料的导热系数会大于干燥材料的导热系数,且含湿量越高,导热系数也越大。
这时,传热速率不随时间而变,是个定值,可以测定。如果不是稳定传热,则在传热方向上各点的温度随时间而变,传热速率也随时间而变,也就是说,单位时间的传热量是随时间而变的。你只能测定某个时间区间的传热量,而不能测定某个时刻的即时传热量。所以在传热速率测定的时候要求稳态。
【实验原理】测量热导率的方法比较多,可以归并为两类基本方法:一类是稳态法;另一类为动态法。用稳态法时,先用热源对测试样品进行加热,并在样品内部形成稳定的温度分布,然后进行测量;而在动态法中,待测样品中的温度分布是随时间变化的,例如按周期性变化等。本实验采用稳态法进行测量。
在科学实验和工程设计中,所用材料的导热系数都需要用实验的方法精确测定。 导热系数的测定方法发展到现在已经有了许多种,它们有不同的适用领域、测量范围、精度、准确度和试样尺寸要求等,不同方法对同一样品的测量结果可能会有较大的差别,因此选择合适的测试方法是首要的。
1、测量导热系数的方法都是建立在傅立叶导热定律的基础上的,分为稳态法和动态法。用稳态法时,先用热源对测试样品进行加热,并在样品内部形成稳定的温度分布,然后进行测量。而在动态法中,待测样品中的温度分布是随时间变化的,例如按周期性变化等。
2、测量固体的导热系数有两种方法:稳态法和非稳态法(即瞬态法)。稳态法就是当待测试样上温度分布达到稳定后,通过测量试样内的温度分布和穿过试样的热流来测出导热系数。最简单的就是将固体试样制成一块厚度均匀的平板,放在一个绝热的装置里,从试样一侧加热,在另一侧散热,试样四周严格绝热保温。
3、热线法导热系数测定仪用于测定非金属固体材料的导热系数,应用于建筑、建材、节能、环保、轻工、化工、医疗等各个领域的材料的导热系数的测定。符合标准:GB 10297-1998 《非金属固体材料导热系数的测定方法 热线法》热线法测定材料导热系数是一种非稳态方法,具有测试装置简单和测量时间短的优点。
4、测量热导率的方法比较多,可以归并为两类基本方法:一类是稳态法;另一类为动态法。用稳态法时,先用热源对测试样品进行加热,并在样品内部形成稳定的温度分布,然后进行测量;而在动态法中,待测样品中的温度分布是随时间变化的,例如按周期性变化等。本实验采用稳态法进行测量。
5、常用测试方法:瞬态双热线法:主要测量液体导热系数;瞬态平面热源法:可测量固体、粉末、涂层、薄膜、各向异性材料等的导热系数;瞬态探针法(小探针):可测量高粘流体、胶状、颗粒、粉末等材料导热系数;瞬态探针法(大探针):可测量高粘流体、液体、胶状、颗粒、粉末等材料导热系数。
导热系数(Thermal Conductivity)导热系数的单位为W/mK,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1度(K,°C),在1秒内,通过1平方米面积传递的热量,用λ表示,单位为瓦/米·度,w/m·k(W/m·K,此处的K可用℃代替)。
通过注意这些方面,可以最大限度地减少误差,并提高不良导体热导率测量实验的准确性。不良导体热导率的定义 不良导体热导率是指材料对热量的导热能力较低的特性。它是一个物质的热传导性能的度量,反映了在给定温度梯度下,该物质传导热量的能力有多弱。
差值在导热面积上,螺纹管有效面积大于直管50%。螺旋管的内部流动顺螺旋管绕着它的曲率半径转圈,会引起管内径向、周向的二次回流,从而增大对流传热系数,所以螺旋管的传热效果更好。由于基板的厚度公和导热系数一定,在稳定导热的条件下,其热流密度与测头两侧的温差△T成正比,也与产生的电动势成正比。
实验。(1)柏努利演示实验实测静止和流动的流体中各项压头及其相互转换;验证流体静力学原理和柏努利方程;实测流体流动压头变化及相应压头损失,确定两者相互之间关系。(2).雷诺演示实验观测雷诺数与流体流动类型关系;观察层流中流体质点的速度分布。
根据试样的形状又可以分为平板法、圆柱体法、圆球法、热线法等。热线法导热系数测定仪用于测定非金属固体材料的导热系数,应用于建筑、建材、节能、环保、轻工、化工、医疗等各个领域的材料的导热系数的测定。
用动态法测量物体的导热系数需要使用热导率动态测量仪与微型计算机。具体步骤如下:将待测样品制成棒状,一端为热端,另一端为冷端,热端通过一维传播的方式向冷端传递热量。在热端施加一个简谐变化的加热功率,使得热端的温度按照简谐方式变化。
稳态导热法测量热的良导体可以,但是由于良导体散热快,所以测量结果误差大,成为一个无用的实效结果。如果用稳态法测量导热系数测量热的良导体,对实验样品的要求是:实验样品必须是不良导体。(散热不会太快)稳态法是利用热源在待测样品内形成一稳定的温度分布,然后进行测量。
导热系数的测量方法很多,根据不同的测量对象和测量范围有各种适用的方法。从传热机理上分,包括稳态法和非稳态法;稳态法包括平板法、护板法、热流计法等;非稳态法又称为瞬态法,包括热线法、热盘法、激光法等。根据试样的形状又可以分为平板法、圆柱体法、圆球法、热线法等。
导热系数方法有:激光闪光法和稳态热流法:激光闪光法:由于这种技术具有测量精度高、测试周期短和测试温度范围宽等优点,得到广泛的研究和应用,经过不断发展和完善,目前激光闪射法已经成为一种成熟的材料热物理性能测试方法。