導(dǎo)熱系數(shù)的測定Nanjing,China本科生教學(xué)課程導(dǎo)熱系數(shù)的測定Nanjing,China本科生教學(xué)課程凡是有溫差的地方，就有熱量自發(fā)地從高溫物體傳到低溫物體，或從物體的高溫部分傳向低溫部分。能源動力材料冶金機械制造交通運輸環(huán)境保護航空航天熱量傳遞傳熱學(xué)基本知識回顧凡是有溫差的地方，就有熱量自發(fā)地從高溫物體傳到低溫物體，或從熱量傳遞是由于物體內(nèi)或系統(tǒng)內(nèi)的兩部分之間的溫差而引起的，凈的熱流方向總是由高溫處向低溫處流動。根據(jù)傳熱機理不同，熱的傳遞有三種方式：導(dǎo)熱、對流和輻射。熱量傳遞的基本方式導(dǎo)熱物體各部分之間不發(fā)生相對位移時，依靠分子、原子及自由電子等微觀粒子的熱運動而產(chǎn)生的熱量傳遞。對流由于流體的宏觀運動，從而流體各部分之間發(fā)生相對位移、冷熱流體相互摻混所引起的熱量傳遞。輻射通過電磁波來實現(xiàn)能量傳遞。傳熱學(xué)基本知識回顧熱量傳遞是由于物體內(nèi)或系統(tǒng)內(nèi)的兩部分之間的溫差而引起的，凈的導(dǎo)熱的基本定律和穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱溫度場：某一時刻物體中各點溫度的分布稱為溫度場可表示為：溫度場穩(wěn)態(tài)溫度場非穩(wěn)態(tài)溫度場三維穩(wěn)態(tài)溫度場二維穩(wěn)態(tài)溫度場一維穩(wěn)態(tài)溫度場三維非穩(wěn)態(tài)溫度場二維非穩(wěn)態(tài)溫度場一維非穩(wěn)態(tài)溫度場傳熱學(xué)基本知識回顧導(dǎo)熱的基本定律和穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱溫度場：某一時刻物體中各點溫度的分布溫度場中同一瞬間同溫度各點連成的面稱為等溫面。

在任何一個二維的截面上等溫面表現(xiàn)為一個等溫線。等溫面、等溫線溫度梯度溫度在法線方向的變化率稱為溫度梯度。是通過該點的等溫線上的法向單位矢量，指向溫度升高的地方。熱流量單位時間內(nèi)經(jīng)某一給定面積A傳遞的熱量，記作Φ，單位W。熱流密度單位面積上的熱流量稱為熱流密度，用q表示，單位W/cm2。傳熱學(xué)基本知識回顧溫度場中同一瞬間同溫度各點連成的面稱為等溫面。

在任何一個二傅里葉定律單位時間內(nèi)通過單位截面所傳遞的熱量，正比于當(dāng)?shù)卮怪庇诮孛娣较蛏系臏囟茸兓?，方向指向溫度降低的方向，即溫度梯度與熱流密度矢量等溫線熱流傳熱學(xué)基本知識回顧J.Fourier,法國，1768-1830

傅里葉定律單位時間內(nèi)通過單位截面所傳遞的熱量，正比于當(dāng)?shù)卮怪睂?dǎo)熱系數(shù)一種物性參數(shù)，表征材料導(dǎo)熱能力的大??；越大，導(dǎo)熱性能越好。導(dǎo)熱系數(shù)的影響因素多孔材料的密度狀態(tài)、成分、結(jié)構(gòu)0.010.020.040.060.10.20.40.6124610204060100200400600200600100014001800空氣甲烷二氧化碳苯（氣態(tài)）硅藻土冰水硅磚粘土耐火磚鎂磚鋁（液體）高合金鋼合金鋼低碳鋼鉀（液體）鋅（液體）鋼（液體）鋅（固體）銅鋁溫度/K

導(dǎo)熱系數(shù)λw/(mK

溫度一般來說，表觀密度越小，材料所含低熱導(dǎo)率的介質(zhì)越多，材料的熱導(dǎo)率就越?。坏芏忍?，空隙尺寸變大，對流傳熱和輻射傳熱的作用增強，材料的熱導(dǎo)率反而增加。傳熱學(xué)基本知識回顧導(dǎo)熱系數(shù)一種物性參數(shù)，表征材料導(dǎo)熱能力的大小；越大，導(dǎo)與t的關(guān)系工程上為方便使用，習(xí)慣將一定溫度范圍內(nèi)的導(dǎo)熱系數(shù)與溫度的關(guān)系近似回歸成線性表示，即則可以發(fā)現(xiàn)：平均熱導(dǎo)率等于平均溫度下的熱導(dǎo)率。傳熱學(xué)基本知識回顧與t的關(guān)系工程上為方便使用，習(xí)慣將一定溫度范圍內(nèi)的導(dǎo)熱系數(shù)微元體熱力學(xué)能的增量導(dǎo)熱微分方程微元體內(nèi)熱源的生成熱導(dǎo)入微元的凈熱量笛卡爾坐標系傳熱學(xué)基本知識回顧微元體熱力學(xué)能的增量導(dǎo)熱微分方程微元體內(nèi)熱源的生成熱導(dǎo)入微元通過圓筒壁的導(dǎo)熱單層圓筒壁端面絕熱或λ為常數(shù)一維穩(wěn)態(tài)溫度場同多層平壁導(dǎo)熱處理方法類似多層圓筒壁傳熱學(xué)基本知識回顧通過圓筒壁的導(dǎo)熱單層圓筒壁端面絕熱或λ為常數(shù)一維穩(wěn)態(tài)溫度場同通過球殼的導(dǎo)熱單層球壁λ為常數(shù)一維穩(wěn)態(tài)溫度場r1r2rr1rr2drt1t2t類似方法可得到多層球壁的熱流量傳熱學(xué)基本知識回顧通過球殼的導(dǎo)熱單層球壁λ為常數(shù)一維穩(wěn)態(tài)溫度場r1r2rr1r通過平壁的導(dǎo)熱單層平壁平板兩表面溫度t1，t2，一定平板厚度，無內(nèi)熱源一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱微分方程過程的動力過程的阻力即多層平壁q傳熱學(xué)基本知識回顧通過平壁的導(dǎo)熱單層平壁平板兩表面溫度t1，t2，一定平板厚度穩(wěn)態(tài)平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)特點:公式簡單,實驗時間長,測量導(dǎo)熱量和溫度恒熱流準穩(wěn)態(tài)平板法測定材料的導(dǎo)熱系數(shù)特點:公式復(fù)雜,實驗時間短,需要測量溫度隨時間的變化主要內(nèi)容熱導(dǎo)率測量方法：穩(wěn)態(tài)法和非穩(wěn)態(tài)法熱導(dǎo)率測量方法也可以根據(jù)導(dǎo)熱熱流在試樣上的流向區(qū)分：如圓柱試樣（軸向法、徑向法）、平板法、圓球法、同心球法等穩(wěn)態(tài)平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)主要內(nèi)容熱導(dǎo)率測量方法：穩(wěn)穩(wěn)態(tài)平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)1.鞏固導(dǎo)熱理論知識，了解建立較嚴格的一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的實際方法。2.用穩(wěn)態(tài)雙平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)，確立導(dǎo)熱系數(shù)和溫度之間的依變關(guān)系,即λ=λ0(1+bt)或λ=

A+Bt。3.學(xué)習(xí)實際問題的實驗研究方法和有關(guān)測試技術(shù)。實驗?zāi)康姆€(wěn)態(tài)平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)實驗?zāi)康姆€(wěn)態(tài)平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)根據(jù)傅里葉導(dǎo)熱定律，平板溫度場的微分方程為：條件：設(shè)有一塊厚度為δ，導(dǎo)熱系數(shù)為λ=A+Bt的無限大平板，一側(cè)以恒定流密度q（W/㎡）加熱，平板兩表面的溫度分別保持恒等于t1和t2

。

邊界條件：x=0,t=t1;x=δ,t=t2實驗原理穩(wěn)態(tài)平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)根據(jù)傅里葉導(dǎo)熱定律，平板穩(wěn)態(tài)平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)即在平均溫度tm=(t1+t2)/2的條件下，板材的導(dǎo)熱系數(shù)等于在t1和t2間材料的平均導(dǎo)熱系數(shù)λm。

λm穩(wěn)態(tài)平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)即在平均溫度tm=(t1穩(wěn)態(tài)平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)實驗設(shè)備t5≈

t6，t7≈

t8;調(diào)節(jié)輔助加熱功率：t1≈t2，t3≈

t412mm有機玻璃100mmtm=(t5+t6+t7+t8)/4穩(wěn)態(tài)平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)實驗設(shè)備t5≈t6，穩(wěn)態(tài)平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)一維導(dǎo)熱計算面積k－－裝置功率修正系數(shù)（小于1，耗能）Q－－裝置加熱量（U,I）穩(wěn)態(tài)平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)一維導(dǎo)熱計算面積k－－裝穩(wěn)態(tài)平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)實驗步驟1.預(yù)習(xí)實驗報告，弄懂實驗原理，了解實驗裝置的結(jié)構(gòu)和實驗方法。2.將兩面已磨平的試件按圖示裝入實驗裝置，并壓緊。3.按圖示接好直流穩(wěn)壓電源、電壓表、電流表和數(shù)字電壓表的連接導(dǎo)線；將超級恒溫水浴的出水口用橡皮管并聯(lián)接至兩個冷卻器，并將它們的回水用橡皮管引回恒溫水浴；熱電偶冷端置于冰瓶內(nèi)，經(jīng)指導(dǎo)教師檢查認可。4.調(diào)節(jié)恒溫水浴上的控制溫度計，設(shè)定冷卻水溫度，啟動恒溫水浴。穩(wěn)態(tài)平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)實驗步驟1.預(yù)習(xí)實驗報告5.接通直流穩(wěn)壓器，按預(yù)先擬定的方案，調(diào)節(jié)主、輔加熱器的功率，直至達實驗要求。6.熱穩(wěn)定后，每隔10分鐘采集一次數(shù)據(jù)，共采集三次。需采集的數(shù)據(jù)有各對熱電偶輸出的熱電勢、主加熱器的電流和電壓，將數(shù)據(jù)填入預(yù)先畫好的記錄表中，取三次的平均值作為計算值。7.需做導(dǎo)熱方程時，可改變水溫或主、輔加熱器功率，重復(fù)5、6步驟，共做6～8次實驗。將實驗數(shù)據(jù)進行線性回歸處理，即可整理出導(dǎo)熱方程。8.測量數(shù)據(jù)經(jīng)指導(dǎo)教師審核后，切斷電源，結(jié)束實驗，整理現(xiàn)場。穩(wěn)態(tài)平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)5.接通直流穩(wěn)壓器，按預(yù)先擬定的方案，調(diào)節(jié)主、輔加熱器的功率穩(wěn)態(tài)平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)影響導(dǎo)熱系數(shù)的參數(shù)試樣含水量

含水（濕）量大，導(dǎo)熱系數(shù)大，穩(wěn)態(tài)法測量不準。測試環(huán)境溫度

環(huán)境溫度低，熱板的熱損失大，誤差大。試樣尺寸試樣面積要大于熱板，小于或者接近于熱板大小時，邊緣損失大，導(dǎo)熱系數(shù)偏大。試樣厚度不小于5mm，太薄易造成熱通道太厚，導(dǎo)熱系數(shù)偏大。穩(wěn)態(tài)平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)影響導(dǎo)熱系數(shù)的參數(shù)試樣含注意點：一臺超級恒溫水浴向兩個冷卻器并聯(lián)供給恒溫水，以便保持兩塊試材的冷卻面具有相同的溫度。

主、輔均熱板間的隔縫在徑向上無溫差，這意味著它們之間無熱量傳遞，主均熱板表面是等溫面，以便主加熱器功率對其試件的中央部分供應(yīng)一維導(dǎo)熱流。穩(wěn)態(tài)平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)注意點：穩(wěn)態(tài)平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)穩(wěn)態(tài)平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)注意點試件的厚度不宜過大。由于試件側(cè)向散熱及其徑向溫度梯度引起的徑向?qū)幔沟弥骶鶡岚搴屠鋮s器間的試件內(nèi)各等溫面不再是互相平行的平面，不能滿足一維導(dǎo)熱實驗原理的要求,直徑和厚度比值要在8倍以上。在主、輔均熱板的表面和冷卻器的冷卻表面共埋設(shè)8對鎳鉻—鎳硅熱電偶。穩(wěn)態(tài)平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)注意點穩(wěn)態(tài)平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)問題:一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱是如何實現(xiàn)的？如何確定實驗已進入穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱?可否用其測量金屬材料的熱導(dǎo)率?能否用其測量潮濕的保溫材料熱導(dǎo)率?穩(wěn)態(tài)平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)問題:穩(wěn)態(tài)平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)穩(wěn)態(tài)平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)穩(wěn)態(tài)平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)穩(wěn)態(tài)平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)準穩(wěn)態(tài)平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)實驗?zāi)康?.通過實驗測出溫度變化曲線，進一步加深了解不穩(wěn)定導(dǎo)熱過程的特征。2.對導(dǎo)熱系數(shù)有比較直觀的認識，并掌握快速測試材料導(dǎo)熱系數(shù)的實驗方法和技術(shù)。準穩(wěn)態(tài)平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)實驗?zāi)康?.通過實驗測出實驗原理準穩(wěn)態(tài)平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)根據(jù)導(dǎo)熱理論，對厚度為2δ，初始溫度為ti、導(dǎo)熱系數(shù)為λ、導(dǎo)溫系數(shù)為α的無限大平板，當(dāng)其兩表面用恒熱流密度qw加熱時，平板內(nèi)任意點的溫度可表示為簡化實驗原理準穩(wěn)態(tài)平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)根據(jù)導(dǎo)熱理論，對準穩(wěn)態(tài)平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)當(dāng)加熱經(jīng)過一段時間后,即Fo＞0.5時,板內(nèi)各點溫度隨時間是線性變化的，而與板面垂直的坐標X是成拋物線關(guān)系的。如圖1所示。這就是不穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱達到準穩(wěn)態(tài)時的溫度場特征。

準穩(wěn)態(tài)平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)當(dāng)加熱經(jīng)過一段時間后,即準穩(wěn)態(tài)平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)對于X=±δ的加熱面和X=0的中心面，上式分別寫成其中，Δt=tw-tc—同一瞬時加熱面與中心面間的溫差，℃；qw—單位面積平板表面所獲得熱流量，W/m2；δ—平板的半寬度，m。準穩(wěn)態(tài)平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)對于X=±δ的加熱面和X準穩(wěn)態(tài)平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)試樣2試樣3試樣4試樣1加熱器絕熱材料實驗設(shè)計:準穩(wěn)態(tài)平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)試樣2試樣3試樣4試樣1準穩(wěn)態(tài)平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)實驗設(shè)備圖5實驗設(shè)備系統(tǒng)圖設(shè)備包括SEI-3準穩(wěn)態(tài)法熱物性測定儀、計算機和實驗控制軟件。

準穩(wěn)態(tài)平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)實驗設(shè)備圖5實驗設(shè)備系SEI-3型準穩(wěn)態(tài)法熱物性測定儀內(nèi)實驗本體由四塊厚度均為δ、面積均為F的被測試材重疊在一起組成。在第一塊與第二塊試材之間夾著一個薄型的片狀電加熱器；在第三塊和第四塊試材之間也夾著一個相同的電加熱器；在第二塊與第三塊試材交界面中心和一個電加熱器中心各安置一對熱電偶；這四塊重疊在一起試材的頂面和底面各加上一塊具有良好保溫特性的絕熱層。用機械的方法把它們均勻地壓緊。電加熱器由直流穩(wěn)壓電源供電，加熱功率由計算機檢測。兩對熱電偶所測量到的溫度由計算機進行采集處理，并繪出試材

中心面和加熱面的溫度變化曲線。

準穩(wěn)態(tài)平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)SEI-3型準穩(wěn)態(tài)法熱物性測定儀內(nèi)實驗本體由四塊厚度均為δ、準穩(wěn)態(tài)平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)實驗步驟1.用游標卡尺對試材的厚度進行測量,并用天平稱其稱重。2.將試材按實驗要求裝入SEI-3型準穩(wěn)態(tài)法熱物性測定儀實驗本體內(nèi)。（注：用手拿取試材時一定要拿試材的邊緣，不要用手接觸試材的加熱面，以免破壞試材的初始溫度場。）3.通計算機和SEI-3型準穩(wěn)態(tài)法熱物性測定儀電源，仔細閱讀教學(xué)實驗軟件系統(tǒng)上的實驗步驟，點擊“我認真閱讀了實驗步驟”按鈕.

4.在相應(yīng)的欄目內(nèi)按要求輸入試材名稱、試材厚度、試材重量和預(yù)計試材導(dǎo)熱系數(shù)（試材厚度和重量為單塊試材的平均厚度和重量）

準備工作準穩(wěn)態(tài)平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)實驗步驟1.用游標卡尺對5.點擊“測量”按鈕并同時打開SEI-3測定儀的加熱開關(guān)。觀察加熱表面和絕熱表面的溫度變化過程，當(dāng)兩表面的溫差不變時,即溫差曲線走平時，表明不穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱達到準穩(wěn)態(tài)時的溫度場特征，可點擊“結(jié)束”按鈕并關(guān)閉SEI-3測定。6.如果有打印機，可點擊“打印”按鈕，打印出實驗所有數(shù)據(jù)。沒有打印機可點擊“保存”按鈕，保存所有實驗數(shù)據(jù)。點擊“復(fù)位”可重新實驗，點擊“退出”可結(jié)束實驗。最后將保存的實驗數(shù)據(jù)讀出，記錄在實驗數(shù)據(jù)表中。準穩(wěn)態(tài)平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)5.點擊“測量”按鈕并同時打開SEI-3測定儀的加熱開關(guān)。6準穩(wěn)態(tài)平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)準穩(wěn)態(tài)平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱系數(shù)的測定方法需要較長的穩(wěn)定加熱時間，所以只能測定干燥材料的導(dǎo)熱系數(shù)。對于工程上實際應(yīng)用的含有一定水分材料的導(dǎo)熱系數(shù)則無法測定?；诓环€(wěn)定原理的準穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱系數(shù)測定方法，由于測定所需時間短（10～20分鐘），可以彌補上述穩(wěn)態(tài)方法的不足，所以在材料熱特性測定中得到廣泛應(yīng)用。兩種測定方法的比較準穩(wěn)態(tài)平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱系數(shù)的測定方法需要較長的穩(wěn)定加熱時間，兩種測定方法的問題:

本實驗方法有哪些方面的誤差？如何減少？試材與試材間和試材與加熱器間有縫隙，存在接觸熱阻，對測量結(jié)果有何影響？

可否用氣測量金屬等良導(dǎo)體的熱物性？可否用于測量濕材料的熱物性?

加熱器做成超薄型的依據(jù)是什么?準穩(wěn)態(tài)平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)問題:準穩(wěn)態(tài)平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)Thankyou！TheendThankyou！Theend導(dǎo)熱系數(shù)的測定Nanjing,China本科生教學(xué)課程導(dǎo)熱系數(shù)的測定Nanjing,China本科生教學(xué)課程凡是有溫差的地方，就有熱量自發(fā)地從高溫物體傳到低溫物體，或從物體的高溫部分傳向低溫部分。能源動力材料冶金機械制造交通運輸環(huán)境保護航空航天熱量傳遞傳熱學(xué)基本知識回顧凡是有溫差的地方，就有熱量自發(fā)地從高溫物體傳到低溫物體，或從熱量傳遞是由于物體內(nèi)或系統(tǒng)內(nèi)的兩部分之間的溫差而引起的，凈的熱流方向總是由高溫處向低溫處流動。根據(jù)傳熱機理不同，熱的傳遞有三種方式：導(dǎo)熱、對流和輻射。熱量傳遞的基本方式導(dǎo)熱物體各部分之間不發(fā)生相對位移時，依靠分子、原子及自由電子等微觀粒子的熱運動而產(chǎn)生的熱量傳遞。對流由于流體的宏觀運動，從而流體各部分之間發(fā)生相對位移、冷熱流體相互摻混所引起的熱量傳遞。輻射通過電磁波來實現(xiàn)能量傳遞。傳熱學(xué)基本知識回顧熱量傳遞是由于物體內(nèi)或系統(tǒng)內(nèi)的兩部分之間的溫差而引起的，凈的導(dǎo)熱的基本定律和穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱溫度場：某一時刻物體中各點溫度的分布稱為溫度場可表示為：溫度場穩(wěn)態(tài)溫度場非穩(wěn)態(tài)溫度場三維穩(wěn)態(tài)溫度場二維穩(wěn)態(tài)溫度場一維穩(wěn)態(tài)溫度場三維非穩(wěn)態(tài)溫度場二維非穩(wěn)態(tài)溫度場一維非穩(wěn)態(tài)溫度場傳熱學(xué)基本知識回顧導(dǎo)熱的基本定律和穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱溫度場：某一時刻物體中各點溫度的分布溫度場中同一瞬間同溫度各點連成的面稱為等溫面。

在任何一個二維的截面上等溫面表現(xiàn)為一個等溫線。等溫面、等溫線溫度梯度溫度在法線方向的變化率稱為溫度梯度。是通過該點的等溫線上的法向單位矢量，指向溫度升高的地方。熱流量單位時間內(nèi)經(jīng)某一給定面積A傳遞的熱量，記作Φ，單位W。熱流密度單位面積上的熱流量稱為熱流密度，用q表示，單位W/cm2。傳熱學(xué)基本知識回顧溫度場中同一瞬間同溫度各點連成的面稱為等溫面。

在任何一個二傅里葉定律單位時間內(nèi)通過單位截面所傳遞的熱量，正比于當(dāng)?shù)卮怪庇诮孛娣较蛏系臏囟茸兓?，方向指向溫度降低的方向，即溫度梯度與熱流密度矢量等溫線熱流傳熱學(xué)基本知識回顧J.Fourier,法國，1768-1830

傅里葉定律單位時間內(nèi)通過單位截面所傳遞的熱量，正比于當(dāng)?shù)卮怪睂?dǎo)熱系數(shù)一種物性參數(shù)，表征材料導(dǎo)熱能力的大??；越大，導(dǎo)熱性能越好。導(dǎo)熱系數(shù)的影響因素多孔材料的密度狀態(tài)、成分、結(jié)構(gòu)0.010.020.040.060.10.20.40.6124610204060100200400600200600100014001800空氣甲烷二氧化碳苯（氣態(tài)）硅藻土冰水硅磚粘土耐火磚鎂磚鋁（液體）高合金鋼合金鋼低碳鋼鉀（液體）鋅（液體）鋼（液體）鋅（固體）銅鋁溫度/K

導(dǎo)熱系數(shù)λw/(mK

溫度一般來說，表觀密度越小，材料所含低熱導(dǎo)率的介質(zhì)越多，材料的熱導(dǎo)率就越??；但密度太小，空隙尺寸變大，對流傳熱和輻射傳熱的作用增強，材料的熱導(dǎo)率反而增加。傳熱學(xué)基本知識回顧導(dǎo)熱系數(shù)一種物性參數(shù)，表征材料導(dǎo)熱能力的大小；越大，導(dǎo)與t的關(guān)系工程上為方便使用，習(xí)慣將一定溫度范圍內(nèi)的導(dǎo)熱系數(shù)與溫度的關(guān)系近似回歸成線性表示，即則可以發(fā)現(xiàn)：平均熱導(dǎo)率等于平均溫度下的熱導(dǎo)率。傳熱學(xué)基本知識回顧與t的關(guān)系工程上為方便使用，習(xí)慣將一定溫度范圍內(nèi)的導(dǎo)熱系數(shù)微元體熱力學(xué)能的增量導(dǎo)熱微分方程微元體內(nèi)熱源的生成熱導(dǎo)入微元的凈熱量笛卡爾坐標系傳熱學(xué)基本知識回顧微元體熱力學(xué)能的增量導(dǎo)熱微分方程微元體內(nèi)熱源的生成熱導(dǎo)入微元通過圓筒壁的導(dǎo)熱單層圓筒壁端面絕熱或λ為常數(shù)一維穩(wěn)態(tài)溫度場同多層平壁導(dǎo)熱處理方法類似多層圓筒壁傳熱學(xué)基本知識回顧通過圓筒壁的導(dǎo)熱單層圓筒壁端面絕熱或λ為常數(shù)一維穩(wěn)態(tài)溫度場同通過球殼的導(dǎo)熱單層球壁λ為常數(shù)一維穩(wěn)態(tài)溫度場r1r2rr1rr2drt1t2t類似方法可得到多層球壁的熱流量傳熱學(xué)基本知識回顧通過球殼的導(dǎo)熱單層球壁λ為常數(shù)一維穩(wěn)態(tài)溫度場r1r2rr1r通過平壁的導(dǎo)熱單層平壁平板兩表面溫度t1，t2，一定平板厚度，無內(nèi)熱源一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱微分方程過程的動力過程的阻力即多層平壁q傳熱學(xué)基本知識回顧通過平壁的導(dǎo)熱單層平壁平板兩表面溫度t1，t2，一定平板厚度穩(wěn)態(tài)平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)特點:公式簡單,實驗時間長,測量導(dǎo)熱量和溫度恒熱流準穩(wěn)態(tài)平板法測定材料的導(dǎo)熱系數(shù)特點:公式復(fù)雜,實驗時間短,需要測量溫度隨時間的變化主要內(nèi)容熱導(dǎo)率測量方法：穩(wěn)態(tài)法和非穩(wěn)態(tài)法熱導(dǎo)率測量方法也可以根據(jù)導(dǎo)熱熱流在試樣上的流向區(qū)分：如圓柱試樣（軸向法、徑向法）、平板法、圓球法、同心球法等穩(wěn)態(tài)平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)主要內(nèi)容熱導(dǎo)率測量方法：穩(wěn)穩(wěn)態(tài)平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)1.鞏固導(dǎo)熱理論知識，了解建立較嚴格的一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的實際方法。2.用穩(wěn)態(tài)雙平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)，確立導(dǎo)熱系數(shù)和溫度之間的依變關(guān)系,即λ=λ0(1+bt)或λ=

A+Bt。3.學(xué)習(xí)實際問題的實驗研究方法和有關(guān)測試技術(shù)。實驗?zāi)康姆€(wěn)態(tài)平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)實驗?zāi)康姆€(wěn)態(tài)平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)根據(jù)傅里葉導(dǎo)熱定律，平板溫度場的微分方程為：條件：設(shè)有一塊厚度為δ，導(dǎo)熱系數(shù)為λ=A+Bt的無限大平板，一側(cè)以恒定流密度q（W/㎡）加熱，平板兩表面的溫度分別保持恒等于t1和t2

。

邊界條件：x=0,t=t1;x=δ,t=t2實驗原理穩(wěn)態(tài)平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)根據(jù)傅里葉導(dǎo)熱定律，平板穩(wěn)態(tài)平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)即在平均溫度tm=(t1+t2)/2的條件下，板材的導(dǎo)熱系數(shù)等于在t1和t2間材料的平均導(dǎo)熱系數(shù)λm。

λm穩(wěn)態(tài)平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)即在平均溫度tm=(t1穩(wěn)態(tài)平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)實驗設(shè)備t5≈

t6，t7≈

t8;調(diào)節(jié)輔助加熱功率：t1≈t2，t3≈

t412mm有機玻璃100mmtm=(t5+t6+t7+t8)/4穩(wěn)態(tài)平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)實驗設(shè)備t5≈t6，穩(wěn)態(tài)平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)一維導(dǎo)熱計算面積k－－裝置功率修正系數(shù)（小于1，耗能）Q－－裝置加熱量（U,I）穩(wěn)態(tài)平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)一維導(dǎo)熱計算面積k－－裝穩(wěn)態(tài)平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)實驗步驟1.預(yù)習(xí)實驗報告，弄懂實驗原理，了解實驗裝置的結(jié)構(gòu)和實驗方法。2.將兩面已磨平的試件按圖示裝入實驗裝置，并壓緊。3.按圖示接好直流穩(wěn)壓電源、電壓表、電流表和數(shù)字電壓表的連接導(dǎo)線；將超級恒溫水浴的出水口用橡皮管并聯(lián)接至兩個冷卻器，并將它們的回水用橡皮管引回恒溫水??；熱電偶冷端置于冰瓶內(nèi)，經(jīng)指導(dǎo)教師檢查認可。4.調(diào)節(jié)恒溫水浴上的控制溫度計，設(shè)定冷卻水溫度，啟動恒溫水浴。穩(wěn)態(tài)平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)實驗步驟1.預(yù)習(xí)實驗報告5.接通直流穩(wěn)壓器，按預(yù)先擬定的方案，調(diào)節(jié)主、輔加熱器的功率，直至達實驗要求。6.熱穩(wěn)定后，每隔10分鐘采集一次數(shù)據(jù)，共采集三次。需采集的數(shù)據(jù)有各對熱電偶輸出的熱電勢、主加熱器的電流和電壓，將數(shù)據(jù)填入預(yù)先畫好的記錄表中，取三次的平均值作為計算值。7.需做導(dǎo)熱方程時，可改變水溫或主、輔加熱器功率，重復(fù)5、6步驟，共做6～8次實驗。將實驗數(shù)據(jù)進行線性回歸處理，即可整理出導(dǎo)熱方程。8.測量數(shù)據(jù)經(jīng)指導(dǎo)教師審核后，切斷電源，結(jié)束實驗，整理現(xiàn)場。穩(wěn)態(tài)平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)5.接通直流穩(wěn)壓器，按預(yù)先擬定的方案，調(diào)節(jié)主、輔加熱器的功率穩(wěn)態(tài)平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)影響導(dǎo)熱系數(shù)的參數(shù)試樣含水量

含水（濕）量大，導(dǎo)熱系數(shù)大，穩(wěn)態(tài)法測量不準。測試環(huán)境溫度

環(huán)境溫度低，熱板的熱損失大，誤差大。試樣尺寸試樣面積要大于熱板，小于或者接近于熱板大小時，邊緣損失大，導(dǎo)熱系數(shù)偏大。試樣厚度不小于5mm，太薄易造成熱通道太厚，導(dǎo)熱系數(shù)偏大。穩(wěn)態(tài)平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)影響導(dǎo)熱系數(shù)的參數(shù)試樣含注意點：一臺超級恒溫水浴向兩個冷卻器并聯(lián)供給恒溫水，以便保持兩塊試材的冷卻面具有相同的溫度。

主、輔均熱板間的隔縫在徑向上無溫差，這意味著它們之間無熱量傳遞，主均熱板表面是等溫面，以便主加熱器功率對其試件的中央部分供應(yīng)一維導(dǎo)熱流。穩(wěn)態(tài)平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)注意點：穩(wěn)態(tài)平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)穩(wěn)態(tài)平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)注意點試件的厚度不宜過大。由于試件側(cè)向散熱及其徑向溫度梯度引起的徑向?qū)?，使得主均熱板和冷卻器間的試件內(nèi)各等溫面不再是互相平行的平面，不能滿足一維導(dǎo)熱實驗原理的要求,直徑和厚度比值要在8倍以上。在主、輔均熱板的表面和冷卻器的冷卻表面共埋設(shè)8對鎳鉻—鎳硅熱電偶。穩(wěn)態(tài)平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)注意點穩(wěn)態(tài)平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)問題:一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱是如何實現(xiàn)的？如何確定實驗已進入穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱?可否用其測量金屬材料的熱導(dǎo)率?能否用其測量潮濕的保溫材料熱導(dǎo)率?穩(wěn)態(tài)平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)問題:穩(wěn)態(tài)平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)穩(wěn)態(tài)平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)穩(wěn)態(tài)平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)穩(wěn)態(tài)平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)準穩(wěn)態(tài)平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)實驗?zāi)康?.通過實驗測出溫度變化曲線，進一步加深了解不穩(wěn)定導(dǎo)熱過程的特征。2.對導(dǎo)熱系數(shù)有比較直觀的認識，并掌握快速測試材料導(dǎo)熱系數(shù)的實驗方法和技術(shù)。準穩(wěn)態(tài)平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)實驗?zāi)康?.通過實驗測出實驗原理準穩(wěn)態(tài)平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)根據(jù)導(dǎo)熱理論，對厚度為2δ，初始溫度為ti、導(dǎo)熱系數(shù)為λ、導(dǎo)溫系數(shù)為α的無限大平板，當(dāng)其兩表面用恒熱流密度qw加熱時，平板內(nèi)任意點的溫度可表示為簡化實驗原理準穩(wěn)態(tài)平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)根據(jù)導(dǎo)熱理論，對準穩(wěn)態(tài)平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)當(dāng)加熱經(jīng)過一段時間后,即Fo＞0.5時,板內(nèi)各點溫度隨時間是線性變化的，而與板面垂直的坐標X是成拋物線關(guān)系的。如圖1所示。這就是不穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱達到準穩(wěn)態(tài)時的溫度場特征。

準穩(wěn)態(tài)平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)當(dāng)加熱經(jīng)過一段時間后,即準穩(wěn)態(tài)平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)對于X=±δ的加熱面和X=0的中心面，上式分別寫成其中，Δt=tw-tc—同一瞬時加熱面與中心面間的溫差，℃；qw—單位面積平板表面所獲得熱流量，W/m2；δ—平板的半寬度，m。準穩(wěn)態(tài)平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)對于X=±δ的加熱面和X準穩(wěn)態(tài)平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)試樣2試樣3試樣4試樣1加熱器絕熱材料實驗設(shè)計:準穩(wěn)態(tài)平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)試樣2試樣3試樣4試樣1準穩(wěn)態(tài)平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)實驗設(shè)備圖5實驗設(shè)備系統(tǒng)圖設(shè)備包括SEI-3準穩(wěn)態(tài)法熱物性測定儀、計算機和實驗控制軟件。

準穩(wěn)態(tài)平板法測定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)實驗設(shè)備圖5實驗設(shè)備系SEI-3型準穩(wěn)態(tài)法熱物性測定儀內(nèi)實驗本體由四塊厚度均為δ、面積均為F的被測試材重疊在一起組成。在第一塊與第二塊試材之間夾著一個薄型的片狀電加熱器；在第三塊和第四塊試材