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采用稳态平板法测量材料的导热系数时,依据的是无限大平板的一维稳态导热问题的解。已知测得材料两侧的温度分别是60℃和30℃,通过材料的热流量为1W。若被测材料的厚度为30mm,面积为0.02㎡,则该材料
采用稳态平板法测量材料的导热系数时,依据的是无限大平板的一维稳态导热问题的解。已知测得材料两侧的温度分别是60℃和30℃,通过材料的热流量为1W。若被测材料的厚度为30mm,面积为0.02㎡,则该材料的导热系数为()W/(m·K)。
A、5.0
B、0.5
C、0.05
D、1.0
【正确答案:C】
根据一维平壁稳态导热公式
稳态平板法是一种专门用来测试导热系数的方法,实验时,加热盘将热量通过样品的上表面传入样品,同时传入样品的热量不断经过样品的表面通过散热盘向外界散发。当传入样品的热量对于散发出的热量时,样品处于稳定的导热状态,达到稳态。 稳态时加热盘和散热盘的温度为一稳定值。实验中根据样品上、下表面的温度(即加热盘和散热盘的温度)连续5min内保持不变(电压表读数末位数相差1~ 2),判断达到稳定状态。
导热系数是表征材料导热能力的物理量。对于不同的材料,导热系数是各不相同的,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实验方法来测定,如果要分别考虑不同因素的影响,就需要针对各种因素加以试验,往往不能只在一种实验设备上进行。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实验,测定材料的导热系数及其和温度的关系。 实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Δt成正比,和平板的厚度δ成反比,以及和导热系数λ成正比的关系来设计的。
稳态法和动态法测量不良导体热导率的基本原理及方法:
稳态法热导率测量原理是在被测试样所关心的热导率方向上形成一个稳定的温度差,然后测量这两个温度点之间的距离、温度差和热流密度,最终计算出这此平均温度(两个温度值取平均)下的等效热导率。
动态热导率测量原理是在被测试样整体达到温度均匀和恒定后,在试样加载一个微小的温度扰动,通过检测此温度扰动波形,可以直接计算出被测试样在此恒定温度下的热导率。
不同点如下:
原理的不同点:稳态法时试样内有稳定的一维热流场,所以稳态法测量的热导率具有明显的方向性,热导率方向与热流方向相同。而动态法则是则没有方向性,测量的是整个试样整体的平均热导率,所以动态法适合测量均质材料。
方法的不同点:稳态法测试设备比较庞大,不太适合小尺寸试样测试。动态法则相反,测试模型对边界条件没有太多的要求,只要试样尺寸足够大,试样测试前的温度恒定就可以,所以动态法热导率测试设备一般都相对比较简单。
扩展资料:
稳态导热的基本公式为:Q = A * k * dT/dx
其中Q为试样导热速率(W);A为试样正面面积(m2); k为要测定的导热系数(W/m.K);dT为沿着试样厚度方向两个热电偶之间的温差(C);dx为沿着偶读方向两个热电偶之间的距离(m)。dT/dx称为温度梯度。
待测试样的导热系数为:k = (Q / A) / (dT/dx) (2)
稳态法通常要求试样质地均匀、干燥(含湿会影响测定精度)、平直、表面光滑。如果采用电加热,Q就是指电加热装置的瓦数(W)。但是,用于散热补偿的另一个小加热功率不应算在Q内,因为这一部分热流并未穿过试样正面传导到另一侧。