材料导热系数的测定

1. 材料导热系数的测定

2. 实验目的和意义 实验仪器 实验原理 实验内容与步骤 实验报告 注意事项与思考题 材料导热系数的测定

3. 1. 实验目的和意义

4. 1) 实验意义 (1) 概念与内涵 导热系数是材料的重要参数。 导热系数大的材料为良热导体。 导热系数小的材料为不良热导体。 1. 实验目的和意义

5. 图1、轻质隔热材料 1. 实验目的和意义 (2) 导热性能的应用 返回舱 • 热的不良导体 炉子 防火服

6. 图2、镁合金外壳 1. 实验目的和意义 • 热的良导体 发动机座 高密度互连 芯片封装

7. 1. 实验目的和意义 2) 实验目的 • 熟悉用稳态法测定材料导热系数的方法。 • 了解材料散热速率和传热速率的关系。

8. 2. 实验仪器

9. 2. 实验仪器 1）实验仪器 • THQDC-1型导热系数测定仪。 • 数显游标卡尺。 • 电子天平。 • 镊子等工具。

10. 2. 实验仪器 2）仪器实物图

11. 3. 实验原理

12. 3. 实验原理 1) 热传导定律 Fourier定律：以 表示 处的温度梯度，在时间 内通过截面 所传递的热量 为： （1） 系数 为导热系数，单位是 ( )

13. 3. 实验原理 • 2. 稳态法测传热速率 实验如图3，上面为加热盘，其温度为 ，中间为样品，下面为散热盘其温度为 ，在　 不很大时忽略侧面散热，式（１）可为： （2）

14. 3. 实验原理 图3．导热系数实验装置示意图

15. 3. 实验原理 当 、 传热稳定时，样品的传热率和散热盘的散热率相同。 （３） 为样品上下表面温度 因此式（２）可表示为： （4） 重点为黄铜盘散热率

16. 3. 实验原理 取下样品，让加热盘加热散热盘使温度高于 ，再拿去加热盘，让散热盘冷却，求其在 的冷却速率 而散热率与冷却率的关系： （５） 式中ｍ为黄铜质量，ｃ为比热（c=3.77x102 J/kg•k）

17. 3. 实验原理 传热时表面和侧面散热。测冷却速率时上下表面和侧面散热，而冷却速率与面积成正比，修正（5）为： （6） 分别为散热盘半径和厚度

18. 3. 实验原理 将式（6）代入式（4）并整理得样品导热系数计算公式： （7）

19. 4. 实验内容与步骤

20. 4. 实验内容与步骤 1. 测量样品和散热盘半径 和厚度 。 2. 测量散热盘的质量m，参考值m=1.136Kg。 3. 按图1将散热盘安装在支架上，将样品盘、加热盘 依次放在上面且三盘对齐。

21. 4. 实验内容与步骤 4. 将铂电阻温度传感器Pt100*和Pt100插入加热和散热盘测温孔，接好加热电源。 5. 设定温度在60~100℃，若加热盘温度 和散热盘温度 10min内稳定，传热达到稳定，记录 。

22. 4. 实验内容与步骤 6. 关闭加热开关，用镊子将样品移去，用加热盘加热散热盘使温度高于 5℃左右，让散热盘冷却。隔30s读一次温度，到低于 5℃左右。将所得数据记录在表1中。 。

23. 4. 实验内容与步骤 表1 散热盘散热率实验数据

24. 4. 实验内容与步骤 7. 改变温度设定值，重复实验步骤5，6测定样品在不 温度下的导热系数 。 8. 改变样品种类，重复实验步骤，测定不同样品 。 9. 实验完毕，打开风扇使散热盘加速冷却至室温。 10. 整理实验仪器。

25. 5. 实验报告

26. 5. 实验报告 • 选择 附近10组数据，用逐差法计算散热盘冷却速率 。方法为：设 附近10组数据为 • （n=1，2，3，…，10），则

27. 5. 实验报告 2. 将散热盘冷却速率 代入式（7），计算样品导热系数 。 3. 测定样品在不同温度下的导热系数 并进行比较。 4. 测定不同样品的导热系数 并进行比较。

28. 6. 注意事项与思考题

29. 6. 注意事项与思考题 1) 注意事项 1.加热盘温度不得高于110℃。 2.实验中Pt100安装深度要一致。 3.实验室内温度要基本稳定且无风。 4.连接导线时应关闭电源，以防触电。

30. 6. 注意事项与思考题 2) 思考题 1.测定散热盘冷却速率时为什么要在稳态温度 附 近选择？ 2. 样品的导热系数大小与温度有什么关系？ 3. 样品的导热系数大小与导热性能有什么关系？

31. 谢谢!