稳态法

非稳态(准稳态)法测材料导热性能实验

非稳态（准稳态）法测材料的导热性能实验 一、实验目的 1、本实验属于创新型实验，要求学生自己选择不同原料、按照不同配比进行加工出新型实验材料，并对该材料的热物性（密度、导热系数、比热容、导温系数）进行实验测量。 2．快速测量绝热材料（不良导体）的导热系数和比热，掌握其测试原理和方法。 3、掌握使用热电偶测量温差的方法。 二、实验测试原理 本实验是根据第二类边界条件，无限大平板的导热问题来设计的。设平板厚度为2δ，初始温度为t 0，平板两面受恒定的热流密度q c 均匀加热（如下图所示）。 根据导热微分方程式、初始条件和第二类边界条件，对于任一瞬间沿平板厚度方向的温度分布t(x ，τ)可由下面方程组解 得； 方程组的解为： 式中：τ——时间；λ——平板的导热系数； α——平板的导温系数；t 0——初始温 度； —傅立叶准则； δβμn n = ，n=1，2， 3…； q c ——沿X 方向从端面向平板加热的恒定热流密度。 随着时间τ的延长，F 0数变大，式（1）中级数和项愈小。当F 0＞0.5时，级 数和项变得很小，可以忽略，式（1）变成 （2） 由此可见，当F 0＞0.5后，平板各处温度和时间成线性关系，温度随时间变 化的速率是常数，并且到处相同。这种状态即为准稳态。 在准稳态时，平板中心面X=0处的温度为： 平板加热面X=δ处为： 此两面的温差为： （3） 已知q c 和δ，再测出△t ，就可以由式（3）求出导热系数： （4） 实际上，无限大平板是无法实现的，实验总是用有限尺寸的试件，一般可认 为，试件的横向尺寸为厚度的6倍以上时，两侧散热对试件中心的温度影响可以) 1()]exp()cos(2)1(63[),(2211220o n n n n n c F x x q t x t μδμμδδδδατλτ--+--=-+∞=∑)612(),(222-+=-δδατλδτx q t x t c o q q t t t a q t t c c c o ?=??=-=?+=-21),0(),()3 1(),(2δλλδττδδτλδτδ2δ ατ=F

物理实验报告-稳态法导热系数测定实验

稳态法导热系数测定实验 一、实验目的 1、通过实验使学生加深对傅立叶导热定律的认识。 2、通过实验，掌握在稳定热流情况下利用稳态平板法测定材料导热系数的方法。 3、确定材料的导热系数与温度之间的依变关系。 4、学习用温差热电偶测量温度的方法。 5、学习热工仪表的使用方法 二、实验原理 平板式稳态导热仪的测量原理是基于一维无限大平板稳态传热模型，这种方法是把被测材料做成比较薄的圆板形或方板形，薄板的一个表面进行加热，另一个表面则进行冷却，建立起沿厚度方向的温差。 三、实验设备 实验设备如图2所示。 图2 平板式稳态法导热仪的总体结构图 1.调压器 2.铜板 3.主加热板 4.上均热片 5.中均热片 6.下均热片 7.热电偶 8.副加热板 9.数据采控系统10.温度仪表 11.试样装置12.循环水箱电位器13.保温材料14.电位器 键盘共有6个按键组成，包括为“5”、“1”、“0.1”3个数据键，“±”正负号转换键，“RST”复位键，“ON/OFF”开关键。 数据键：根据不同的功能对相应的数据进行加减，与后面的“±”正负号转换键和“shift”功能键配合使用。“±”正负号转换键：当“±”正负号转换键为“+”时，在原数据基础上加相应的数值；为“-”时，减相应的数值。“RST”复位键：复位数据，重新选择。 控制板上的四个发光二极管分别对应四路热电偶，发光二极管发光表示对应的热电偶接通。由一台调压器输出端采用并联方式提供两路输出电压，电位器对每路输出电压进行调整，作为两个加热板的输入电压。 四、实验内容 1、根据提供的实验设备仪器材料，搭建实验台，合理设计实验步骤。调整好电加热器的电压(调节调压器)，并测定相关的温度及电热器的电压等试验数据。 2、对测定的实验数据按照一定的方法测量进行数据处理，确定材料的导热系数与温度之间的依变关系公式。 3、对实验结果进行分析与讨论。 4、分析影响制导热仪测量精度的主要因素。 5、在以上分析结论的基础之上尽可能的提出实验台的改进方法。 五、实验步骤 1、利用游标卡尺测量试样的长、宽、厚度，测试样3个点的厚度，取其算术平均值，作为试样厚度和面积。 2、测量加热板的内部电阻。 3、校准热工温度仪表。 4、向水箱内注入冷却水。 5、通过调整电位器改变提供给主加热板和副加热板的加热功率，通过4位“LED”显示主加热板和副加热板的温度，根据主加热板的温度，调整电位器改变施加在副加热板的电压，使副加热板的温度与主加热板的温度一致。利用数字电压表测量并记录主加热板电压。 6、在加热功率不变条件下, 试样下表面和循环水箱下表面的温度波动每5min不超过±1℃时，认为达到稳态。此时，记录主加热板温度、试样两面温差。

(完整word版)圆球法测量导热系数

圆球法测定材料导热系数 一、目的 在稳定传热情况下，利用圆球法测定粒状材料的导热系数，并用图解法确定此材料的导热系数与温度之间的线性关系 λ=λ0(1+bt) 二、原理 本实验是利用在稳定传热情况下，以球壁导热公式作为基础来求得粒状材料的导热系数λ。设有一空心球体，球的内表面直径d 1，外表面直径为d 2，壁 厚21 2d d -=δ，如果内、外表面的温度维持不变，并等于t 1和t 2，则根据傅立 叶定律得 δπλπλ21212 121)(11)(2d d t t d d t t Q -=--= （1） 移项得 ) ()(21212121t t d d IU t t d d Q -=-= πδ πδλ （2） 式中： I 为电热器的工作电流 U 为电热器的工作电压； λ为试验材料在温度2 21t t t -=时的导热系数。 如果需要求得λ和温度之间的变化关系，则必须测定在不同温度下的导热系数，然后将测得的导热系数值λ1、λ2、λ3…λn 及其对应的t 1、t 2、t 3…t n 在坐标纸上绘出其坐标位置，如下图所示。

绘出坐标点后，应根据各的昂的位置揣摩一下，是否能够连成一条直线或连成一条曲线。由于固体材料的导热系数与温度之间的函数关系，在温度相差不过分悬殊时一般可以当作线性直线关系的。因此可通过各点间的中心位置绘一条直线，然后在直线上任取a、b两个坐标点并算出直线的截距，就不难求出函数式λ=λ0(1+bt)，此式是描绘被测材料的导热系数与温度之间的经验关系式。实验点之所以不能完全落在一条直线上，是由于λ(t)不完全是线性关系，其次在实验中难免有种种误差所引起的偏差。 三、实验装置 本实验装置中，仅取四个温度工况。为了便于学生实验，四个不同温度工况由四个不同的实验球来实现。 每个实验球共有两个空心球体，球壁均用紫铜板冲压成形。内球外径为 d1，外球的内径为d2。四个空心球体的几何尺寸见下表： 球体结构的尺寸 内球中间装有电加热器，电加热器的功率自耦式调压器调节，输出的功率通过装在电加热器电源上的电压表和电流表读出，并由变送器将数据送入数据采集系统。

第三章非稳态导热分析解法

第三章非稳态导热分析解法 本章主要要求： １、重点内容： ① 非稳态导热的基本概念及特点； ② 集总参数法的基本原理及应用； ③ 一维及二维非稳态导热问题。 2 、掌握内容： ① 确定瞬时温度场的方法； ② 确定在一时间间隔内物体所传导热量的计算方法。 3 、了解内容：无限大物体非稳态导热的基本特点。 许多工程问题需要确定：物体内部温度场随时间的变化，或确定其内部温度达某一极限值所需的时间。如：机器启动、变动工况时，急剧的温度变化会使部件因热应力而破坏。因此，应确定其内部的瞬时温度场。钢制工件的热处理是一个典型的非稳态导热过程，掌握工件中温度变化的速率是控制工件热处理质量的重要因素；金属在加热炉内加热时，要确定它在炉内停留的时间，以保证达到规定的中心温度。 §3—1 非稳态导热的基本概念 一、非稳态导热 1 、定义：物体的温度随时间而变化的导热过程称非稳态导热。 2 、分类：根据物体内温度随时间而变化的特征不同分： 1 2 ）物体的温度随时间而作周期性变化 如图 3-1 所示，设一平壁，初值温度 t 0 ，令其左侧的表面温 度突然升高到 并保持不变，而右侧仍与温度为 的空气接触，试分 析物体的温度场的变化过程。 首先，物体与高温表面靠近部分的温度很快上升，而其余部分仍 保持原来的 t 0 。 如图中曲线 HBD ，随时间的推移，由于物体导热温度变化波及范 围扩大，到某一时间后，右侧表面温度也逐渐升高，如图中曲线 HCD 、 HE 、 HF 。 最后，当时间达到一定值后，温度分布保持恒定，如图中曲线 HG （若 λ=const ，则 HG 是直线）。 由此可见，上述非稳态导热过程中，存在着右侧面参与换热与不参 与换热的两个不同阶段。 （ 1 ）第一阶段（右侧面不参与换热） 温度分布显现出部分为非稳态导热规律控制区和部分为初始温度区的混合分布，即：在此阶段物体温度分布受 t 分布的影响较大，此阶段称非正规状况阶段。 （ 2 ）第二阶段，（右侧面参与换热） 当右侧面参与换热以后，物体中的温度分布不受 to 影响，主要取决于边界条件及物性，此时，非稳态导热过程进入到正规状况阶段。正规状况阶段的温度变化规律是本章讨论的重点。 2 ）二类非稳态导热的区别：前者存在着有区别的两个不同阶段，而后者不存在。 3 、特点； 非稳态导热过程中，在与热流量方向相垂直的不同截面上热流量不相等，这是非稳态导热区别于稳态导热的一个特点。

实验十四 稳态法测量不良导体的导热系数

实验十四 稳态法测量不良导体的导热系数 导热系数是表征物质热传导性质的物理量。材料结构的变化与所含杂质的不同对材料导热系数数值都有明显的影响，因此材料的导热系数常常需要由实验去具体测定。 测量导热系数的实验方法一般分为稳态法和动态法两类。在稳态法中，先利用热源对样品加热，样品内部的温差使热量从高温向低温处传导，样品内部各点的温度将随加热快慢和传热快慢的影响而变动；当适当控制实验条件和实验参数使加热和传热的过程达到平衡状态，则待测样品内部可能形成稳定的温度分布，根据这一温度分布就可以计算出导热系数。而在动态法中，最终在样品内部所形成的温度分布是随时间变化的，如呈周期性的变化，变化的周期和幅度亦受实验条件和加热快慢的影响，与导热系数的大小有关。 本实验应用稳态法测量不良导体(橡皮样品)的导热系数，学习用物体散热速率求传导速率的实验方法。 【实验原理】 1898年C.H.Lees 首先使用平板法测量不良导体的导热系数，这是一种稳态法，实验中，样品制成平板状，其上端面与一个稳定的均匀发热体充分接触，下端面与一均匀散热体相接触。由于平板样品的侧面积比平板平面小很多，可以认为热量只沿着上下方向垂直传递，横向由侧面散去的热量可以忽略不计，即可以认为，样品内只有在垂直样品平面的方向上有温度梯度，在同一平面内，各处的温度相同。 设稳态时，样品的上下平面温度分别为1θ、2θ，根据傅立叶传导方程，在时间内通过样品的热量满足下式： t ΔQ ΔS h t Q B 21 θθλ?=ΔΔ (1) 式中λ为样品的导热系数，为样品的厚度，为样品的平面面积，实验中样品为圆盘状，设圆盘样品的直径为,则由（1）式得： B h S B d

《传热学》实验 球体法测粒状材料的导热系数

《传热学》实验球体法测粒状材料的导热系数 一、实验目的和要求 1、巩固稳定导热的基本理论，学习用圆球法测定疏散物质的导热系数的实验方法 和测试技能。 2、实际测定被试材料的导热系数λ。 m 3 、绘制出材料的导热系数λ与温度t的关系曲线。 m 二、实验原理 圆球法测定物质的导热系数，就是应用沿球壁半径方向三向度稳定导热的基本原理来进行对颗粒状及粉末状材料导热系数的实验测定。 导热系数是一个表征物质导热能力大小的物理量，对于不同物质，导热系数是不相同的，对于同一种物质，导热系数会随着物质的温度、压力、物质的结构和重 度等有关因素而变异。各种不同物质导热系数都是用实验方法来测定的；几何形状 不同的物质可采用不同的实验方法，圆球法是用来疏散物质导热系数的实验方法之 一。 圆球法是在两个同心圆球所组成的夹层中放入颗粒状或粉末状材料，内球为热球，直径为d表面温度为t，外球（球壳）为冷球，直径为d壁面温度为t。根DDvd 据稳态导热的付立叶定律，通过夹层试材的导热量为： ,tt12 [w] ,,111(,)2,,ddm12

在实验过程中，测定出Φ、t 和t，就可以根据上式计算出材料的导热系数：12 ,(d,d)21, [w/m ?] ,m,2dd(t,t)1212 改变加热量Φ就可以改变避面温度t 和t，也就可以测出不同的温度下试材的12导热系数，这样就可以在t 和t坐标中测出一条t 和t的关系曲线，根据这条曲1212线即可求出λ=f(t)的关系式。 三、实验装置及测量仪表 球体法实验装置的系统图如图4-1所示，整个测试系统包括：圆球本体装置、交流调压器、交流稳压电源、0.5级瓦特表、UJ33a型电位差计和热电偶转换开关盒等。 圆球本体的示意图如图4-2所示，它由铜质热球球体、冷球球壳、保温球盒和泡沫塑料保温套等组成。热球球体由塑料支架架设在整个圆球本体的中央，球体内 ；冷球球壳由两个半球球壳合成，球壳内空，为恒温水套，通以恒温水槽的D 部埋设加热元件，通电后是球体加热，球体表面设有热电偶1，用以测量热球表面循环水流，球壳内壁面设有热电偶2，用以测量冷球壳壁温度t；热球和冷球球壳2温度t 之间的夹层中，可放入疏散颗粒体或粉末体试材料，热球发出的热量将全部通过被 试验材料传导的冷球球壳，并由球壳中的循环水带走。冷球球壳外围的保温球壳也 是通过恒温水槽的循环水流，保温球壳之外还设有泡沫塑料保温套。保温球壳和泡 沫保温套的作用是用以提高测试的精度。

人体的稳态及调节

人体的稳态及调节 回归教材 一、内环境与稳态 二、水和无机盐的平衡 4．水平衡的调节 水平衡调节的意义：维持细胞内、外液的 和内环境的稳态 调节过程： 1．水的平衡 来源： 排出： 2．钠盐的平衡 来源: 排出：主要由 ，极少量由汗液、粪便 多吃多排，少吃少排，不吃不排 3．钾盐的平衡 来源： 排出：主要由 ，其次由 排出 多吃 排，少吃 排，不吃 排 组织液 淋巴 呼吸系统 CO 2刺激呼吸中枢的神经体液调节 内环境 概念： 体液细胞内液 内环境 三者关系： 血浆 组织液 淋巴 作用： 消化系统 泌尿系统和 稳态 含义： 内环境中各种理化性质能维持一个相对稳定状态。包括水、无机盐、 等营养物质的量；PH 、 、 等理化指标；激素、代谢废物等物质的含量保持相对稳定。 影响内环境稳态的因素： 细胞代谢活动及外界环境变化 机制：在 和 共同调节下，各 活动的结果 意义：机体生命活动的必要条件 血液PH 的维持 缓冲系如H 2CO 3/NaHCO 3的调节 PH ＝7.35－7.45 破坏：引起代谢紊乱，导致疾病。如血液中 降低会导致骨 质软化病或佝偻病， 导致肌无力

5．钠、钾平衡的调节 调节的意义：Na ＋在维持 方面有重要作用；K ＋ 在维持 、 、 三、血糖调节 1 2．血糖平衡调节 －

3．糖尿病的原因及特点 消瘦 四、体温调节 体温的含义： 体温的来源： 体温调节的意义：维持机体内环境稳定，特别是维持( )的活性保证新陈代谢等生命 活动的正常进行 体温调节的过程：

(1)A液为，B液为，C液 为。三者共同构成的胰腺组织细胞生活的液体 环境，这个液体环境称为 (2)C02不从毛细血管进入胰腺组织细胞的原因是 (3)胰腺组织细胞可分泌胰酶和胰岛素，其中 可进入血液，参与物质代谢的调节，如果该物质分泌不足，可使血液中 浓度升高，导致病的发生。 〖解析〗考查胰腺组织细胞的内环境、血糖的调节及糖尿病的发病机理。 (1)体内组织细胞(包括胰腺组织细胞)生活的液体环境叫内环境，是由血浆、淋巴和 组织液构成。 (2)气体O2、CO2等在动物体内进行气体交换是通过气体的扩散作用实现的。在动物体 内，肺泡内的二氧化碳浓度最低，组织细胞中二氧化碳浓度最高；氧气浓度跟二氧化碳相 反。所以毛细血管中的二氧化碳不能向组织细胞内扩散。 (3)胰腺的外分泌部能分泌胰液，胰液中含有各种消化酶，进人消化道后分解有机物； 胰腺中的内分泌部(胰岛)分泌胰岛素，首先进入血液，通过血液循环流到“靶器官”，参 与调节代谢，若胰岛素分泌不足，就会使血液中的葡萄糖浓度升高，在尿液中有葡萄糖(糖 尿)。 〖答案〗(1)组织液；血浆；淋巴；内环境 (2)毛细血管内二氧化碳浓度低于胰腺组 织细胞中二氧化碳的浓度 (3)胰岛素；葡萄糖；糖尿 〖例2〗右图是高等动物体内蛋白质代谢过程简图，请据图回答： (1)若图中A是在胰岛B细胞中合成，与此有关的生理过程①是；正常人饭 后物质A 会，约1小时后又会 (2)图中③过程进行的场所是

传热学 第3章-非稳态导热分析解法

第三章 非稳态导热分析解法 1、 重点内容：① 非稳态导热的基本概念及特点； ② 集总参数法的基本原理及应用； ③一维及二维非稳态导热问题。 2、掌握内容：① 确定瞬时温度场的方法； ② 确定在一时间间隔内物体所传导热量的计算方法。 3、了解内容：无限大物体非稳态导热的基本特点。 许多工程问题需要确定：物体内部温度场随时间的变化，或确定其内部温度达某一极限值所需的时间。如：机器启动、变动工况时，急剧的温度变化会使部件因热应力而破坏。因此，应确定其内部的瞬时温度场。钢制工件的热处理是一个典型的非稳态导热过程，掌握工件中温度变化的速率是控制工件热处理质量的重要因素；金属在加热炉内加热时，要确定它在炉内停留的时间，以保证达到规定的中心温度。 §3—1 非稳态导热的基本概念 一、非稳态导热 1、定义：物体的温度随时间而变化的导热过程称非稳态导热。 2、分类：根据物体内温度随时间而变化的特征不同分： 1）物体的温度随时间的推移逐渐趋于恒定值，即：const t =↑τ 2）物体的温度随时间而作周期性变化 1）物体的温度随时间而趋于恒定值 如图3-1所示，设一平壁，初值温度t 0，令其左侧的 表面温度突然升高到1t 并保持不变，而右侧仍与温度为 0t 的空气接触，试分析物体的温度场的变化过程。 首先，物体与高温表面靠近部分的温度很快上升， 而其余部分仍保持原来的t 0 。 如图中曲线HBD ，随时间的推移，由于物体导热温 度变化波及范围扩大，到某一时间后，右侧表面温度也 逐渐升高，如图中曲线HCD 、HE 、HF 。 最后，当时间达到一定值后，温度分布保持恒定， 如图中曲线HG （若λ=const ，则HG 是直线）。 由此可见，上述非稳态导热过程中，存在着右侧面 参与换热与不参与换热的两个不同阶段。 （1）第一阶段（右侧面不参与换热） 温度分布显现出部分为非稳态导热规律控制区和部分为初始温度区的混合分布，即：在此阶段物体温度分布受t 分布的影响较大，此阶段称非正规状况阶段。 （2）第二阶段，（右侧面参与换热） 当右侧面参与换热以后，物体中的温度分布不受to 影响，主要取决于边界条件及物性，此时，非稳态导热过程进入到正规状况阶段。正规状况阶段的温度变化规律是本章讨论的重点。

用球体法测量导热系数实验

天津市高等教育自学考试 模具设计与制造专业 热工基础与应用 综合实验报告 （三）用球体法测量导热系数实验 主考院校: 专业名称： 专业代码： 学生姓名： 准考证号：

实验7 用球体法测量导热系数实验 一、实验目的 1．学习用球体法测定粒状材料导热系数的方法。 2．了解温度测量过程及温度传感元件。 二、实验原理 1.导热的定义：导热是指物体内的不同部位因温差而发生的传热，或不同温度的两物体因直接接触而发生的传 热. 2.温度场: 非稳态 t=f（x,y,z,τ） 稳态 t=f(x,y,z) 一维稳态 t=f(x) 上式中x,y,z为空间坐标，τ为时间 3温度梯度：

上图中，等温面法向温度增量t ?与距离n ?的极限比值的极限。即： n t n n t n gradt n ??=??=→?0lim 4.傅里叶定律：傅里叶定律的文字表述：在导热现象中，单位时间内通过给定截面的热量，正比例于垂直 于该界面方向上的温度变化率和截面面积，而热量传递的方向则与温度升高的方向相反。 dx dt n t Q λλ =??= 其中Q 为导热量，单位为W ；A 为传热面积，单位为m2；T 为温度， 单位为K ；x 为在导热面上的坐标，单位为m 。 5．导热系数：导热系数是表征物质导热能力的物性参数。 一般地，不同物质的导热系数相差很大。 金属的导热系数在～m ·℃范围， 建筑材料的导热系数在～ W/m ·℃之间， 液体的导热系数波动于～ W/m ·℃， 气体的导热系数为～ W/m ·℃范围内。 即使是同一种材料，其导热系数亦随温度、压力、湿度、物质结构和密度等因素而变化 dx dt q - =λ λ为导热系数，w/ 6.影响λ的因素： 1）温度、密度、湿度及材料的种类的等因素。

非稳态(准稳态)法测材料的导热性能实验

非稳态（准稳态）法测材料的导热性能实验 一、实验目的 1、本实验属于创新型实验，要求学生自己选择不同原料、按照不同配比进行加工出新型实验材料，并对该材料的热物性（密度、导热系数、比热容、导温系数）进行实验测量。 2．快速测量绝热材料（不良导体）的导热系数和比热，掌握其测试原理和方法。 3、掌握使用热电偶测量温差的方法。 二、实验测试原理 本实验是根据第二类边界条件，无限大平板的导热问题来设计的。设平板厚度为2δ，初始温度为t 0，平板两面受恒定的热流密度q c 均匀加热（如下图所示）。 根据导热微分方程式、初始条件和第二类边界条件，对于任一瞬间沿平板厚度方向的温度分布t(x ，τ)可由下面方程组解得； 方程组的解为： 式中：τ——时间；λ——平板的导热系数； α——平板的导温系数；t 0——初始温度； —傅立叶准则； δβμn n = ，n=1，2，3…； q c ——沿X 方向从端面向平板加热的恒定热流密度。 随着时间τ的延长，F 0数变大，式（1）中级数和项愈小。当F 0＞0.5时，级数和项变得很小，可以忽略，式（1）变成 （2） 0) ,0(0),()0,() ,(),(0 22=??=+??=??=??x t q x t t x t x x t a x t c τλτδττ τ) 1()]exp(cos(2)1(63[),(2 211220o n n n n n c F x x q t x t μδμμδδδδατλτ--+-- =-+∞ = ∑)612(),(222-+=-δ δατλδτx q t x t c o 2δατ=F

由此可见，当F 0＞0.5后，平板各处温度和时间成线性关系，温度随时间变化的速率是常数，并且到处相同。这种状态即为准稳态。 在准稳态时，平板中心面X=0处的温度为： 平板加热面X=δ处为： 此两面的温差为： （3） 已知q c 和δ，再测出△t ，就可以由式（3）求出导热系数： （4） 实际上，无限大平板是无法实现的，实验总是用有限尺寸的试件，一般可认为，试件的横向尺寸为厚度的6倍以上时，两侧散热对试件中心的温度影响可以忽略不计。试件两端面中心处的温差就等于无限大平板时两端正的温差。 根据热平衡原理，在准稳态时，有： 式中：F ——试件的横截面积；c ——试件的比热；ρ——试件密度； — —准稳态时温升速率。 则比热为： （5） 实验时，dt/d τ以试件中心处为准。 按定义，材料的导温系数可表示为 m 2/s 综上所述，应用恒热流准稳态平板法测试材料热物性时，在一个实验上可同时测出材料的三个重要热物性---导热系数、比热容和导温系数。 三、实验装置简介 实验设备包括破碎机、搅拌机、烘干机、电子天平、SEI-3型准稳态法热物性测定仪、计算机和实验控制软件。SEI-3型准稳态法热物性测定仪、计算机和实验控制软件如图1所示。 τ d dt )6 1 (),0(2-= -δτλδτa q t t c o τδρd dt F c F q c ? ???=τ δρd dt q c c /??= t q q t t t a q t t c c c o ??=??=-=?+=-221),0(),()3 1 (),(2δλλ δττδδτλδτδc c c t t t q c a )(2)(2τδδτδδλρλ??=?==

准稳态法测量比导热系数

准稳态法测量比导热系数

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准稳态法测量比热和导热系数 【实验目的】 1.了解利用准稳态方法测量物质的比热和导热系数的原理； 2.学习热电偶测量温度的原理和使用方法。 【实验背景】 本实验内容属于热物理学的内容，热传递的三种基本方式包括热传导，热对流和热辐射，而衡量物质热传导特性的重要参数是物质的比热和导热系数。以往对于比热和导热系数的测量大都使用稳态法，但是该方法要求温度和热流量均要稳定，因而要求实验条件较为严格，从而导致了该方法测量的重复性，稳定性及一致性差，误差大。该实验采用一种新的测量方法，即准稳态方法，实验过程中只要求被加热物质的温差恒定和温升速率恒定，而不必通过长时间的加热达到稳态，就可以通过简单的计算得到该物质的比热和导热系数。 比热定义为单位质量的某种物质，在温度升高或降低1度时所吸收或放出的热量，叫做这种物质的比热，单位为J/(kg·K)，它表征了物质吸热或者放热的本领。导热系数定义为单位温度梯度下，单位时间内由单位面积传递的热量，单位为W/(m·K)，即瓦/(米·开)，它表征了物体导热能力的大小。 了解物质的热力学特性有很多应用，如了解土壤或岩石的热力学特性有助于人们了解该地区的大气环境特征。了解混凝土制品的比热和导热系数有助于人们了解材料的保温特性，开发更好保温或隔热材料。了解玻璃建筑材料的比热和导热系数，有助于人们研究和开发更加保温以及安全的玻璃制品。交通方面，由于道路结构处于不断变化的温度环境中，了解沥青或沥青混合料的热力学特性参数，能够使人们精确的模拟道路结构温度场，了解不同状况下道路材料对于各种交通工具的影响。了解橡胶的热力学特性参数，有助于人们开发出更加安全的交通道路和轮胎材料。 【实验仪器】 1. ZKY-BRDR型准稳态法比热、导热系数测定仪； 2. 实验样品包括橡胶和有机玻璃各一套，(每套四块），加热板两块，热电偶两只， 导线若干，保温杯一个。 【实验原理】 1. 准稳态法测量原理 考虑如图1所示的一维无限大导热模型：一无限大 不良导体平板厚度为2R，初始温度为t0，现在平板两侧 同时施加均匀的指向中心面的热流密度q c，则平板各处 的温度t(x,τ)将随加热时间τ而变化。 以试样中心为坐标原点，上述模型的数学描述可表 达如下： R R x q c q c q c q c 图1理想的无限大

用球体法测量导热系数实验

模具设计与制造专业“热工序学基础” 用球体法测量导热系数实验指导书 姓名：高金朝 准考证号： 020********* 完成时间： 2011.09.28

用球体法测量导热系数实验 一、 实验目的 1、 学习用球体法测定粒状材料导热系数的方法。 2、了解温度测量过程及温度传感元件。 二、实验原理 球体法就是应用沿球球壁半径方向一维导热 的基本原理，测定颗粒纤维材料导热系数的实验方法。 在两个同心的圆球所组成的夹层中， 放入颗粒或纤维状材料,粒状材料的导热系数可通过球体导热仪测定。如图1—1所示。由均质粒状材料填充而成的球壁，内外直径分别为d 11及d 2（半径r 1及r 2），它的内外表面温度等于t 1和t 2，内球直径为 d l = 6 0mm ，外球直径为 d 2 =200mm ，并维持不变。由于在不大的温度范围内大多数工程材料的导热系数与温度的关系，均可按直线关系处理，则将傅利叶定律用于此球壁导热问题。如图7—1的边 界条件积分可得到热流量计算式: 1212()m d d t t πλδΦ= - （1—1） 1212() m d d t t δ λπΦ?= - （1—2） 式中： δ—球壁厚度δ=)(2 112d d -； λm —球壁材料在 2 2 1t t t m += 时的导热系数。 图 7—1 球壳导热过程 因此，只要维持内外球壁温度均匀稳定，已知球壁半径d 1和d 2，测出内外球壁表面温度t 1和t 2，即可由式（1—2）算出材料的导热系数λm 当实验进行到稳态时， 由傅立叶定律，通过夹层的导热量：

从上式可以看出，只要在实验进行到稳态的情况下，通过测出内球发出的热量及通过热电偶测出的内、外球表面的温度，从而就可以计算出来λ。实验所用热电偶为分度号 K 镍铬----镍铬热电偶, 其温度电势关系式为： t=0.0505x 2 +24.062x+0.704 ℃， (x 为测温电势值)。从上式还可以看出，若改变通过材料的热量，则内球球壁面的温度作相应的变化，从而使材料处于另一加热状态，这样

非稳态法测材料的导热性能 实验报告

非稳态（准稳态）法测材料的导热性能 一、实验目的 测量绝热材料（不良导体）的导热系数和比热、掌握其测试原理和方法。 二、实验原理 本实验是根据第二类边界条件，无限大平板的导热问题来设计的。设平板厚度为2δ，初始温度为t 0，平板两面受恒定的热流密度qc 均匀加热（见图1）。求任何瞬间沿平板厚度方向的温度分布t(x ，τ)。导热微分方程式、初始条件和第二类边界条件如下： 2 2) ,(),(x x t a x t ??=??τττ 0=τ时, 0t t = x=0处， 0=??x t δ±=x 处， c q x t =??-λ 方程的解为： )]exp()cos(2)1(63[),(02211 220F x x a q t x t n n n n c μδμμδδδδτλτ--+--=-+∞ =∑ （1） 式中：τ—时间(s)； λ—平板的导热系数(w/m ?℃)； a —平板的导热系数(m 2 /s)； n μ—πn n=1，2，3，……； F 0— δ τ 2a 傅立叶准则； t 0—初始温度(℃)； c q —沿x 方向从端面向平板加热的恒定热流密度(w/m 2 )； 随着时间τ的延长，F 0数变大，式（1）中级数和项愈小。 当F 0>0.5时，级数和项变得很小，可以忽略，式（1）变成：

由此可见，当F 0>0.5后，平板各处温度和时间成线性关系，温度随时间变化的速率是常数，并且到处相同。这种状态称为准稳态。 在准态时，平板中心面x=0处的温度为： 021(0,)()6 c q a t t δττλδ-= - 平板加热面x=δ处为： )3 1 (),(20+= -δτλδτδa q t t c （3） 此两面的温差为： 如已知q c 和δ，再测出Δt ，就可以由式（3）求出导热系数： 实际上，无限大平板是无法实现的，实验总是用有限尺寸的试件。一般可认为，试件的横向尺寸为厚度的6倍以上时，两侧散热试件中心的温度影响可以忽略不计。试件两端面中心处的温度差就等于无限大平板两端面的温度差。 根据势平衡原理，在准态时，有下列关系： τ ρδ d dt CF F q c = 式中：F 为试件的横截面(m 2)； C 为试件的比热(J/kg ?℃)； ρ为试件的密度(kg/m 3)，1200 kg/m 3； τ d dt 为准稳态时的温升速率(℃/s)； 由上式可得比热： τ ρδd dt q c c =

稳态及调节方式 (1)教案

稳态及调节方式 授课时间：2018年4月9主备人：蒋立锋参与人：胡昌云、蒋兰、赵晓、阮昌应 考纲要求 理解稳态的概念及调节方式 考点预测 1、内环境稳态 2、稳态的调节方式 重点、难点 1、内环境的概念及成分 2、神经调节、体液调节模型 课堂教学环节 一、模拟题、高考题彰显考纲 1.关于人体生命活动调节的叙述，错误 ．．的是 A．除激素外，CO2也是体液调节因子之一B．肾上腺髓质的分泌活动不受神经纤维的支配C．机体水盐平衡的维持受神经调节和体液调节D．血糖浓度可影响胰岛素和胰高血糖素的分泌 二、基础知识自主梳理 1、画出内环境模式图 2、构建内环境调节概念图 3、梳理神经调节和体液调节的概念 三、主干知识、易错点再认识 １. 内环境的概念、成分、稳态、意义 例１.下列叙述错误 ．．的是（） A．小肠黏膜中的一些细胞具有内分泌功能B．小肠上皮细胞与内、外环境均有物质交换C．小肠上皮细胞吸收溶质发生障碍时，可导致小肠吸水减少 D．小肠黏膜中的一些细胞可通过被动运输将某种蛋白分泌到肠腔 例2.人体中血浆、组织液和淋巴等构成了细胞赖以生存的内环境，下列叙述错误 ．．的是（）A．血浆和组织液都有运输激素的作用B．血浆和淋巴都是免疫细胞的生存环境 C．血红蛋白主要存在于血浆和组织液中D．组织液中的蛋白质浓度低于血浆中的蛋白质浓度 例3.内环境稳态是维持机体正常生命活动的必要条件，下列叙述错误 ．．的是（） A.内环境保持相对稳定有利于机体适应外界环境的变化 B.内环境稳态有利于新陈代谢过程中酶促反应的正常进行 C.维持内环境中Na+、K+浓度的相对稳定有利于维持神经细胞的正常兴奋性 D.内环境中发生的丙酮酸氧化分解给细胞提供能量，有利于生命活动的进行 2.维持稳态的机制

用球体法测量导热系数实验资料讲解

用球体法测量导热系 数实验

天津市高等教育自学考试 模具设计与制造专业 热工基础与应用 综合实验报告 （三）用球体法测量导热系数实验 主考院校: 专业名称： 专业代码： 学生姓名： 准考证号： 实验7 用球体法测量导热系数实验

一、实验目的 1．学习用球体法测定粒状材料导热系数的方法。 2．了解温度测量过程及温度传感元件。 二、实验原理 1.导热的定义：导热是指物体内的不同部位因温差而发生的传热，或不同温度的两物体因直接接触而发生的传 热. 2.温度场: 非稳态 t=f （x,y,z,τ） 稳态 t=f(x,y,z) 一维稳态 t=f(x) 上式中x,y,z 为空间坐标， τ为时间 3温度梯度： 上图中，等温面法向温度增量t ?与距离n ?的极限比值的极限。即： n t n n t n gradt n ??=??=→?0lim

4.傅里叶定律：傅里叶定律的文字表述：在导热现象中，单位时间内通过给定截面的热量，正比例于垂直 于该界面方向上的温度变化率和截面面积，而热量传递的方向则与温度升高的方向相反。 dx dt n t Q λλ=??= 其中Q 为导热量，单位为W ；A 为传热面积，单位为m2；T 为温度， 单位为K ；x 为在导热面上的坐标，单位为m 。 5．导热系数：导热系数是表征物质导热能力的物性参数。 一般地，不同物质的导热系数相差很大。 金属的导热系数在2.3～417.6W/m ·℃范围， 建筑材料的导热系数在0.16～2.2 W/m ·℃之间， 液体的导热系数波动于0.093～0.7 W/m ·℃， 气体的导热系数为0.0058～0.58 W/m ·℃范围内。 即使是同一种材料，其导热系数亦随温度、压力、湿度、物质结构和密度等因素而变化 dx dt q -=λ λ为导热系数，w/m.k 6.影响λ的因素： 1）温度、密度、湿度及材料的种类的等因素。 对流传热过程是流体与壁面间的传热过程，所以凡是与流体流动及壁面有关的因素，也必然影响 对流传热系数的数值，实验表明传热系数 值与流体流动产生的原因。流体的流动形态、流体的

稳态及其调节

稳态及其调节 提要本文介绍了对高等动物内环境稳态及其调节机制方面的基本认识及进展，提出了神经系统、内分泌系统和免疫系统所形成的调节网络是维持稳态的主要机制。 稳态是生理学发展史上早已提出的一个经典概念。随着生理学及其 它学科的发展，这个概念的地位得到巩固和扩展，其内涵也不断充实。现在，稳态不仅是人体及动物生理学科的基本概念之一，也已成为生命科学的现代概念之一。人类研究生命现象的主要目的是揭示生命的奥秘，进而为认识自然(包括人类自身)、改造自然服务。稳态是生命体存在的前提条件，揭示稳态的机制也就成了生命科学研究的一个重要内容。高等生物具有维持稳态的机制是生物长期进化的结果，现代科学的发展将从不同的角度与不同的水平对其作出解释。因此，稳态又是一个尚待进一步阐释的现代概念。 1稳态概念的提出与现代发展 1.1内环境及内环境恒定概念的提出经典稳态概念的形成分别得益于两位著名生理学家的杰出工作。第一位是法国著名的实验生理学家伯尔纳(C. Bernard);第二位是美国著名生理学家坎农(W. B. Cannon)。伯尔纳对生理学的研究非常广泛，几乎涉及生理学的每个部分，对生理学的贡献极多，意义最大的是于1857年提出的内环境及内环境恒定概念。他认为，多细胞生物每一细胞的外液是机体所有细胞生活的直接环境，其整体即构成了机体的内部环境。内环境不仅为机体所有细胞的营养供应与代谢物的排出提供了中介介质，更重要的是为各种细胞的生存与活动提供了一个较为稳定的理化环境，使得机体外部生活环境的变化难以直接影响各种细胞的生理活动。在提出内环境概念之后，伯尔纳进一步发现内环境具有自我保持稳定的特性。这一发现主要依据其对肝脏活动与血糖浓度间存在互动关系的研究结果。即,肝脏能通过释放或储存葡萄糖来维持血糖浓度的恒定。伯尔纳认为，“内环境恒定是机体自由和独立生存的首要条件”。机体内的生理过程与生理机制种类繁多且功能各异，均是机体所不可缺少的，但它们都围绕着一个共同的目标而活动，即维持内环境的稳定。机体的各个系统、器官和组织，乃至各个细胞都在进行各自相对独立而又相互关联的生理活动。一方面，它们均通过以内环境为媒介来获得活动所需的各种营养物质和调节信息，并同时经由内环境来输出活动信息和排除代谢产物；另一方面，它们的各种活动都体现出保持内环境恒定的特点。因为，维持内环境恒定是各个细胞赖以生存及正常活动的前提条件，也是机体能成为统一整体的条件。由此可见，伯尔纳当时虽只是根据内环境中血糖这种化学物质浓度的稳定现象而提出内环境恒定的概

稳态法测量材料的导热系数

稳态法测量材料的导热系数 2015-04-02 导热系数是表征材料导热能力大小的量。导热系数是指在稳定传热条件下，1m厚的材料的两侧温度相差1°C时，在单位时间内，通过1m2所传导的热量。 材料结构的变化与含杂质等因素都会对导热系数产生明显的影响。由于导热性能有许多种测量方法，事先必须考虑到材料导热系数的大致范围和样品特征，以及使用温度的大致范围，以选用正确的测量方法。本文介绍了导热系数测量的基本理论与定义，热流法、保护平板法测量导热系数的原理与应用。 稳态测试方法主要适用于测量中低导热系数材料。稳态法就是当待测试样上温度分布达到稳定后，通过测量试样内的温度分布和穿过试样的热流来测出导热系数。稳态法通常要求试样质地均匀、干燥、平直、表面光滑。稳态法测导热系数的基本原理图及公式为： λ=Qd/A△T；单位:W/(m?K) 注意：稳态条件下；材料应为单一均质的干燥材料。 Q:热流稳定后，通过试样的热流量（w）； d:试样厚度(m)； A:试样面积(m)； :温度差(℃)。

热流计法 热流计法是一种基于一维稳态导热原理的比较法。将样品插入两个平板间，在其垂直方向通入一个恒定的单向的热流，使用校正过的热流传感器测量通过样品的热流，传感器在平板与样品之间和样品接触。热流法适用于低导热材料，测试时将样品夹在两个热流传感器中间测试，在达到温度梯度稳定期后，测量样品的厚度、上下板间的温度梯度及通过样品的热流便可计算得到导热系数的绝对值。适合测试导热系数范围为0.001~50W/m?K的材料如导热胶、玻璃、陶瓷、金属、铝基板等低导热材料。 护热平板法 护热板法导热仪的工作原理和使用热板与冷板的热流法导热仪相似，保护热板法的测量原理如下图所示。热源位于同一材料的两块样品中间。热板周围的保护加热器与样品的放置方式确保从热板到辅助加热器的热流是线性的、一维的。当试样上、下两面处于不同的稳定温度下，测量通过试样有效传热面积的热流及试样上、下表面的温度及厚度，应用傅立叶导热方程计算Tm温度时的导热系数。 导热系数λ=Qd/A（（t2-t1）+（t4-t3）） Q:热流稳定后，通过试样的热流量； d:试样厚度； A:试样面积； t2-t1/t4-t3:温度差。 该法误差较小且可用于测定低温导热系数材料（0.02-2.0W/m?K）如塑料、纤维、陶瓷基板、氧化铝瓷、空心玻璃、各种保温材料等匀质板状材料。试样应是均质的硬质材料，两表面应平整光滑且平行。在用该法对不良导体的导热系数测定时，不宜采用厚度较小的不良导体平板作为实验样品。

人体稳态的调节知识点总结

必修三人体稳态的调节 内环境稳态：神经-体液-免疫调节 内环境： 1．内环境是细胞与外界环境进行物质交换的媒介，主要由血浆、组织液和淋巴等组成。内环境成分：水、无机盐、葡萄糖、氨基酸、甘油、脂肪酸、维生素、淋巴银子、神经递质、极速、CO2、尿素等。 2．存在于内环境的分子、离子等都属于内环境成分。血浆渗透压的大小主要取决于血浆中无机盐和蛋白质的含量。 3．稳态是指内环境各组成成分、理化性质都处于相对稳定状态。 4．血浆中酸碱缓冲对(H2CO3/NaHCO3等)对进入血浆的酸碱物质进行调节，维持血浆pH的相对稳定。 5．免疫调节清除病原体维持了内环境的稳态。 下丘脑： 1.下丘脑是内分泌的中枢，下丘脑通过分泌多种促激素释放激素作用于垂体，通过控制垂体的功能来控制其他内分泌腺的活动。 2.下丘脑内有血糖调节中枢，该中枢通过神经直接作用于胰岛细胞，调节胰岛素和胰高血糖素的分泌。 3.下丘脑还是体温调节中枢。 4.下丘脑还是水盐平衡的调节中枢，还能分泌抗利尿激素。 血糖调节

胰岛素与胰高血糖素为拮抗作用；胰高血糖素与肾上腺素为协同作用。 体温调节 渗透压调节 免疫调节 B 细胞、T 细胞、效应T 细胞、记忆细胞都具有特异性，能够识别抗原； 吞噬细胞无特异性，但能识别抗原；

浆细胞有特异性，但不能识别抗原。 抗体又称抗毒素、凝集素、免疫球蛋白等，主要分布于血清中，也分布与组织液和外分泌液中，与其合成分泌有关的细胞器有核糖体、内质网、高尔基体和线粒体。 体液免疫（针对外毒素） 细胞免疫 一、神经调节的结构基础 1．神经调节的基本方式——反射，分为非条件反射和条件反射两类，前者是动物生来就有的。 2．神经调节的结构基础——反射弧，如下图： 异 常的体 液免疫 免疫功能过强 免疫功能过弱过敏反应：消化道、呼吸道过敏反应、皮肤过敏反映 自身免疫病：类风湿关节炎、心脏病、系统性红斑狼疮、重症肌无力 免疫缺陷病 肿瘤的形成 先天性免疫缺陷病：先天性胸腺发育不良 获得性免疫缺陷病：艾滋病（感染T 细胞致死）

稳态法测导热系数

五、数据处理 1、在内容三所测数据中，选取稳态温度附近10组数据，用逐差法计算散热盘C在稳态T2附近的冷却速率Vc。 根据选取稳态温度附近10组数据 由逐差法计算有Vc={(44.7-42.2)+(44.3-41.6)+(44.1-41.2)+(43.3-40.8)+(42.6-40.5)}/(5*2.5)=1.048℃/min=0.0175℃/s 2、计算出待测样品B的导热系数λ: λ=｛mch B（R c+2h c）/2πR b2 (T1-T2)(R c+h c)｝*(△T/△t) B R c=(9.960+9.958+9.980+9.956+9.942)/(2*5)=4.9796cm=4.9796*10^-2m hc=(0.984+0.986+0.982+0.986+0.982)/5=0.984cm=9.84*10^-3m R b=(9.966+9.950+9.948+9.958+9.956)/(2*5)=4.9778cm=4.9778*10^-2m T1=53.1℃T2=42.3℃ △T/△t=Vc=0.0175℃/s λ={0.669*385*8.332*10^-3*(4.9796*10^-2+2*9.84*10^-3)/2*3.14*(4.9778*10^-2)2*(53.1-42.3) ( 4.9796*10^-2+9.84*10^-3)}*0.0175=0.261 W/m*K 3、求出环氧盘λ的不确定度，给出结果表达式。（只考虑冷却速率误差） 由于比较复杂，过程见实验报告纸。 可得结果为Uλ=0.036 W/m*K∴λ=0.261±0.036 W/m*K 4、分析误差原因。 测量盘的直径与厚度时由于是人为读数，有读数误差，再有环境误差，盘的质量可能由于多次实验有磨损存在误差等等。 5、所有测量数据都要列表。