实验三平板导热系数测定实验
一. 实验目的
1.巩固和深化稳定导热过程的基本理论，学习用平板法测定材料导热系数的实验方法和技能。
2.测定试验材料的导热系数。
3.确定试验材料导热系数与温度的关系。 二.实验原理
导热系数是表征材料导热能力的物理量。对于不同的材料，导热系数是不同的；对同一材料，导热系数还会随着温度、压力、湿度、物质的结构和重度等因素而变异。各种材料的导热系数都用试验方法来测定，如果要分别考虑因素的影响，就需要针对各种因素加以试验，往往不能只在一种试验设备上进行。稳态平板法是一种应用一维稳态导热过程的基本原理来测定材料导热系数的方法，可以用来进行导热系数的测定试验，测定材料的导热系数及其和温度的关系。
试验设备是根据在一维稳态情况下通过平板的导热量Q和平板两面的温差?t 成正比，和平板的厚度δ成正比，以及和导热系数λ成正比的关系来设计的。
我们知道，通过薄壁平板（壁厚小于十分之一壁长和壁宽）的稳定导热
Q?量为
???t?F? [w]
、垂直热流方向的
测定时，如果将平板两面的温差
?t?tR?tL、平板厚度?导热面积F和通过平板的热流量Q测定以后，就可以根据下式得出导热系数：
??Q???t?FW/(m??C)
需要指出，上式所得的导热系数是在当时的平均温度下材料的导热系数值，此平均温度为：
1t?(tR?tL)[?C] 2在不同的温度和温差条件下测出相应的?值，然后将?值标在?以得出
三.实验装置及测量仪表
?t 坐标图内，就可
??f(t) 的关系曲线。
稳态平板法测定材料导热系数的试验装置如图1和图2所示。
2[mm]，实际导热计算面积被试验材料做成二块方形薄壁平板试件，面积为300×300
22[mm][mm]，?F为200×200，板的厚度为（实测）平板试件分别被夹紧在加热器的上、
下热面和上、下水套的冷面之间。加热器的上下面和水套与试件的接触面都设有铜板，以使温度均匀。利用薄膜式加热片来实现对上、下试件热面的加热，而上下导热面积水套的冷却
2[mm]部位上安设的加面是通过循环冷却水（或通过自来水）来实现的。在中间200×200
热器为主加热器。为了使主加热器的热量能够全部单向通过上下两个试件，并通过水套的冷
2[mm]之外的四侧）设有四个辅助加热器，测试时水带走，在主加热器四周（即200×200
控制使主加热器以外的四周保持与中间主加热器的温度相一致，以免热流量向旁侧散失。主
加热器的中心温度t1(或t2)和水套冷面的中心温度t3(或t4)用四个镍铬-康铜热电偶埋设在铜板上来测量：辅助加热器1和辅助加热器2的热面也分别设置两个辅助镍铬-康铜热电偶t5和t6（埋设在铜板的相应位置上）。其中辅助热电偶t5(或t6)接到温度巡检仪上，与主加热器中心的主热电偶t1（或t2）的温度相比较，通过跟踪调节使全部辅助加热器都跟踪与主加热器的温度相一致。而在试验进行时，可以通过热电偶t1(或t2)和热电偶t3(或t4)测量出一个试件的两个表面的中心温度。也可以再测量一个辅助热电偶的温度，以便与主热电偶的温度相比较，从而了解主、辅加热器的控制和跟踪情况。温度是利用万能信号输入8电巡检仪测量的，主加热器的电功率可以用直流稳压电源的电压表和电流表来测量。
Q=IU （W）
注：本试验台的外围应有保温材料，以免热量向周围散失过多。
图1 试验台（平板导热仪）结构示意图 [附]试验台主要参数 1.试验材料：
2[mm] 2.试件外型尺寸：270×270
2[mm]（即主加热器的面积） 3.导热计算面积F：200×200
4.试件厚度δ：（实测）
5.主加热器电阻值：100 Ω
6.辅加热器（每个）电阻值： 4×25Ω