圆球法测定隔热材料的导热系数_化学设备_青果园电厂化学资料网（燃料智能化、电厂化学、QC资料、汽轮机、锅炉、电气、电力能源、脱硫燃料、电力题库、电力应用文、电力标准大全）

当前位置：首页 > 电厂化学 > 化学设备 > 详细内容

圆球法测定隔热材料的导热系数

发布时间：2009/10/24 阅读次数：1744 字体大小: 【小】【中】【大】

本广告位全面优惠招商！欢迎大家投放广告！广告投放联系方式

圆球法测定隔热材料的导热系数

　　　　　　　一、实验目的

1 、加深对稳定态导热过程基本理论的理解。

2 、掌握用球壁导热仪测定粉状、颗粒状及纤维状隔热材料导热系数的方法和技能。

　　3 、确定材料的导热系数和温度的关系。

　　• 学会根据材料的导热系数判断其导热能力并进行导热计算。

　　　　　　二、实验原理　

　　本实验采用圆球法测定隔热材料的导热系数，其原理是以同心球壁稳定导热规律
作为基础的。在球坐标中，考虑到温度仅随半径 r 而变，故是一维稳定温度场导热。
实验时，在直径为 d 1 和 d 2 的两个同心圆球的圆壳之间均匀地充填被测材料
（可为粉状、粒状或纤维状），内球中则装有电加热元件。从而在稳定导热条件下，
只要测定被测试材料两边即内外球壁上的温度以及通过的热流，就可用下式计算被测
材料的导热系数：

　　式中： Q 为球形电炉提供的热量（ W ），事实上，由于给出的是隔热材料在
平均温度 t m =(t 1 +t 2 )/2 时的导热系数，故在实验中只要维持温度场稳定，
测出球径 d 1 、 d 2 ，热量 Q 及内外球面温度，即可求出温度 t m 下隔热材料

的导热系数。而改变 t 1 和 t 2 即可获得 λ — t 关系曲线。

　　　　　　三、仪器设备　

　　本实验采用双水套球测量装置，如图所示。

温度的测量由焊接在内外球壁上的热电偶相连接的电子电位差计读出其热电势，再由热电偶的分度表查出相应的温度。

　　　　　　四、实验步骤

　　1 、将被测物料置于烘箱中干燥，然后将其均匀地填充在同心球的夹层之间。

　　2 、安装测试仪器，注意确保球体严格对中，在检查接线等无误后接通电源，使测试仪温度达到稳定状态（约 3~4 小时）。

　　3 、用玻璃温度计测量热电偶的冷端温度 t 0 。

　　4 、每间隔 5~10 分钟测定一组温度数据。读数时应保证各相应测定的温度都不随时间变化（实验中可以电位差计显示小于 0.02mV 为准）温度达到稳定状态时再记录。

　　5 、测定并绘制隔热材料的导热系数和温度系数。

　　6 、关闭电源结束实验。

　　由于圆球法测试装置安装复杂，球体的对中程度及被测材料填充的均匀性都将给导热系数的测量带来较大的误差，且使温度达到稳定需要较长的时间，故上述实验步骤 1 和 2 通常由实验室工作人员完成。

　　　　　　五、实验结果处理　

　　1 、原始数据

　　材料名称：材料充填密度： ρ = kg/m 3

　　冷端温度： t 0 = 0 C

　　内球壳外径： d 1 = cm 外球壳内径： d 2 = cm

　　测定数据记录

测定项目	1	2	3	4	5	6
电流 I （ A ）
电压 V （ V ）
内球表面热电偶热电势（ mv ）	上
内球表面热电偶热电势（ mv ）	下
外球表面热电偶热电势	上
外球表面热电偶热电势	下

　　2 、隔热材料导热系数的计算

　（ 1 ）平均温度的校正

　　根据冷端温度 t 0 及测点平均温度 t 可查得冷端电势 E （ t 0 ,0 ），结合原始数据中的各测点的平均电势 E （ t,t 0 ），既可由下式求得 E （ t,0 ）；

E （ t,0 ） =E （ t,t 0 ） +E （ t 0 ,0 ）（ mV ）

　　再由 E （ t,0 ）值可查得测点温度 t 1 、 t 2 。

　（ 2 ）电加热器发热量的计算

　　当已知球型电加热炉的电压 V 和电流 I 时，可按下式计算其发热量 Q ；

Q=IV （ W ）（ 17-3 ）

　（ 3 ）计算隔热材料的导热系数

（ W/m · ℃ ）

　　3 、隔热材料的导热系数与温度的关系

　　已知内球外径 d 1 = 105mm ，热电偶为镍铬 - 镍铝，外球内径 d 2 = 151mm ，采用铜 - 康铜热电偶。测试数据如下表

隔热材料导热系数测定数据

测量序号	内球壁的平均热电势（ mv ）	外球壁的平均热电势（ mv ）	室温 ℃	内球壁温（ ℃ ）	外球壁温（ ℃ ）	电流（ A ）	电压（ V ）	平均温度（ ℃ ）	导热系数 W/m · ℃
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12

　　　　　　六、思考题　

　　• 简述金属、建筑材料、气体的导热性能差异大的原因？

　　• 用圆球法测定的材料的导热系数是对什么温度而言的？

　　• 实验中能用外球的外壁温度代替外球的内壁温度吗？若已知外球壁材料为铜，壁厚为 2mm ，导热系数为 384W/m. ℃ ，试计算由此引起的相对误差？

上一篇：什么是在线pH计,工业PH计,台式PH计,便携式PH计的自动校准? 下一篇：不锈钢管能比铜管的传热效果好吗？

我要评论