稳态平板法测量导热系数的若干影响因素分析

研究发现,热源温度和环境温度等因素通过试样的侧面散热影响平板稳态法测量导热系数的精度,散热铜板的上下表面散热功率不一致也将影响导热系数测量的准确性.用大空间自然对流理论对实验数据处理公式修正后,可有效减小侧面散热对测量的影响.在设计实验时应首先获得散热铜板的散热功率曲线,选择合适的散热铜板温度,而后通过综合考虑试样厚度和热源温度以控制传热温差,使测量时散热铜板温度处于最佳温度附近.     

热源温度对导热系数测量的影响

基于稳态平板法研究了不同热源温度对橡胶样品的导热系数测量值的影响。利用多项式拟合法对实验数据进行处理和分析,并将实验值与公认值相对照。结果表明,热源温度为60℃是最合适的,在此温度下实验的实际总耗时相对较短,并且导热系数测量值最准确,其相对不确定度最小。     

基于稳态电热拉曼技术的碳纳米管纤维导热系数测量及传热研究

利用稳态电热拉曼技术测量了碳纳米管纤维对流换热环境下的导热系数. 该方法基于材料拉曼信号与温度之间的关系, 实时探测一维材料在不同电加热(内热源)下的中心点温度, 利用对流环境下的稳态导热模型推导出材料的导热系数, 实现了一维微纳材料热物性的无损化和非接触式测量. 实验发现: 碳纳米管纤维的导热系数远低于单根碳纳米管的导热系数, 但高于碳纳米管堆积床的导热系数. 这表明碳纳米管体材料的热物性主要取决于内部管束的列阵和管束间的接触热阻.     

用Origin处理导热系数测定实验的数据

基于用稳态法测量不良导体的导热系数实验,为了求得更为精确的导热系数,用origin软件处理实验数据,拟合出温度和时间的曲线,并求得冷却速率及导热系数.     

良导体导热系数实验中稳态时间、稳态温度与水流量的相关性

通过改变参数进行实验测定,分析了稳态法测量良导体导热系数实验中系统达到稳态的时间、水流量、稳定温度及测得导热系数结果的准确性等相关问题,提供了可供参考的经验数据,对学生实验过程有指导作用.     

两种常见误操作对导热系数测量的影响

通过模拟导热系数测量中的两种常见误操作,分析了误操作对导热系数测量的影响.结果表明,样、盘未对齐5~10%时,导热系数减小1.1~6.7%;低于稳态3~4℃测试时,导热系数减小35.8~45.3%.实验中,误操作加剧了两盘的温差并且减小了散热盘稳态处的曲率,导致导热系数减小.分析误操作有助于优化实验方法,能更好地指导高校实验教学.     

“稳态对比法”测量不良导体的导热系数

以稳态法的实验装置为基础,通过调节加热源的电压保证待测样品及标样的散热盘的散热温度(电压)相同,记下加热盘和散热盘的温度(电压),根据傅里叶导热方程,以及标准样品的导热系数直接获得待测样品的导热系数.该方法避免了传统方法因散热盘散热过程的理论处理及数据读取引入的误差.     

TP—801单板计算机在测定不良导体导热系数实验中的应用

导热系数是表征物质传热性能的物理量,研究材料结构变化和所含杂质对导热系数值的影响,往往需要由实验测定材料的导热系数,本文介绍一种用微机测量不良导体的导热系数的实验方法,这种方法充分利用计算机采集数据迅速,以及处理数据功能较强的特点,使实验手段新颖,实验内容更加丰富。既能监视温度的稳定性,又能在稳态情况下实现多次快速测量,因而大大减少了学生不必要的重复性劳动,提高了实验效率,增加了测量结果的可重复性和稳定性,提高了测量精度。     

微圆管壁面材料和厚度对甲烷催化着火的影响

对负载Pt催化剂的微圆管内CH_4的催化着火进行了非稳态和稳态模拟,重点研究了壁面材料和厚度对CH_4催化着火所需预热温度(表征着火温度)、着火时间、系统稳定时间以及极限着火条件的影响。非稳态研究结果表明:CH_4催化着火所需的预热温度与壁面条件无关,但着火时间和系统达到稳定状态所需的时间受壁面条件的影响较大,壁面热容量(mc)越大,着火及系统稳定时间越长;当壁面导热系数较小时,CH_4的催化着火发生在微圆管出口处,反应峰值区域随时间逐渐向进口移动,当壁面导热系数较大时,着火发生在进口处,且峰值反应位置不变。稳态结果显示,壁面轴向上热量的回流(大的导热系数和适当的壁面厚度)可以有效地拓宽甲烷的极限着火范围。     

吸附剂基质膨胀石墨的渗透率与导热系数研究

为了测试混合吸附剂基质材料石墨的传热传质特性,设计了吸附剂渗透率与导热系数测试装置,首先用平板热源法测试了散装石墨在不同膨胀温度及不同膨胀时间下的导热系数,优选出了石墨的最佳膨胀工艺,然后采用最佳膨胀工艺下的石墨进行固化,以氮气作为气源对固化石墨进行了渗透率研究,以稳态热源加热法对固化石墨进行导热系数测试,结果表明,当...     

径向导热条件下圆柱状样品金属导热系数的测定

由于棒状样品轴向导热法测定导热系数的实验中无法准确测定棒表面的散热,故实验结果误差较大;而稳态平板法又不能用于金属导热系数的测定。另外,这两种方法均无法反映导热系数随温度的变化;故此类方法的意义有限。本文尝试采用圆柱状样品径向导热法来测定金属的导数系数。实验结果显示该方法取得了初步成功。一、轴对称区域上的稳态导热稳态导热条件下,各向异性区域内的温度分布满足▽·(λ▽T)=0 (1) 由于导热系数λ仅为温度的函数,故(1)式可化为     

光纤温度传感器实验的改进与分析

本文利用价格低廉的1310 nm商用光纤分束器、铝箔导热等对光纤温度传感器实验装置进行了改进,并测量了改进后传感器的温度系数,发现改进后的温度系数更加稳定,导热条件对温度系数的测量影响较大.最后对此实验的教学提出了建议.     

一种研究敞口容器非稳态导热问题的新方法

在变导热系数条件下,把分段迭代法应用于解决非稳态导热物理问题的集总参数法,为敞口容器恒温热源加热过程中容器内的平均温度变化提供了一个简便的计算方法.利用该方法只需三次分段迭代,即可使得理论计算与实验数据结果吻合.     

真空热流法测定不良导体的导热系数

以恒定导热原理为基础,选用由温度表和温差电偶组成的温度测量装置,在真空环境下测量试样上下压杆对称位置的温度、有效传热面积和试样的厚度,通过计算机计算试样的导热系数.与传统的稳态法比较,采用真空热流法测定导热系数,材料内部的温度分布很快达到稳定,可以减小测量过程中试样及上加热盘和下散热盘侧面散热产生的影响.     

不良导体导热系数与温度关系研究

采用稳态平板法测量不良导体的导热系数时,关键是得到稳态时不良导体的传热速率。根据稳态时传热速率与散热铝盘的散热速率相等,可以测定自然冷却过程中,稳态时散热铝盘温度T2所对应的冷却速率。基于Matlab软件,分析并绘制曲线直观反映出温度、时间、冷却速率三者之间的关系,用拟合法研究了不良导体导热系数随温度变化的关系。     

基于拉曼散射的石墨烯/氧化硅界面传热研究

本文提出了一种"拉曼热测量两步法",成功测量了单层石墨烯与二氧化硅基底之间的界面热阻和石墨烯在基底作用下的导热系数。第一步利用稳态电流加热石墨烯,利用拉曼响应测量其与基底的温差,继而测得石墨烯与基底之间的界面热阻。第二步通过激光加热,由拉曼散射信号获得不同加热功率下的石墨烯的局部温度,根据点热源热扩散模型推导出石墨烯的导热系数。研究发现非约束状态下的石墨烯在加热状态下由于具有明显的形貌变化(褶皱,局部脱离基底等),导致产生较大的接触热阻;同时实验发现由于界面处的声子散射和泄漏,基底状态下的石墨烯导热系数较低。本文利用拉曼热测量技术同时实现了石墨烯界面热阻和石墨烯导热系数的无损化和非接触式测量。     

导热系数测定设计性实验

导热系数测定是大学物理热学中比较重要的实验,对稳态法测量不良导体导热系数的原理和实验方法进行研究,对于不同形态的导热材料,提出了几种可行的实验方案。实验内容和测量结果符合设计性实验要求,有助于启发学生的创新意识。     

利用Excel处理稳态法测定导热系数的实验数据

基于稳态法测定导热系数实验,为了求得更为精确的散热铜盘在稳态点的冷却率,用Excel软件处理实验数据,拟合出散热铜盘温度和时间的高阶曲线,并得出稳态点的切线方程,从而求得冷却率及导热系数。减少了手工作图求解切线方程所带来的误差,提高了数据处理的效率和实验结果的准确性。     

多层纳米薄膜结构热物性重构

基于谐波探测技术测量材料导热系数和热扩散系数的基本原理,给出3ω法用于多层纳米薄膜结构热物性实验表征的方法.考虑了层间接触热阻的作用,在频域内定义了热阻抗的概念.理论分析了各层纳米薄膜的导热系数、热扩散系数等热参数对加热膜温度波动影响的敏感性.将敏感系数与实验数据处理相结合,利用三次谐波的实部和虚部分量测量了ZrO2/SiO2增透膜多层膜结构中各层的导热系数和热扩散系数.该方法可用来有效表征其他微纳米结构的热性能.     

稳态法测量冰的导热系数

基于保护热板法原型,使用干冰-乙醇和乙二醇混合浴制造不同温度稳定低温环境之间的传热代替传统的加热传热,设计了冰的导热系数测量装置,在较大的温度范围(-70～-30℃)内实现了冰的导热系数稳定可靠的测量.同时充分借助电子式温度计高效测量数据,测得了冰在不同温度下和含有不同杂质情况下的导热系数变化规律,实验结果与参考值符合较好.利用杂质对冰的导热系数的影响规律,可以按需求调节冰的导热系数.