穩態法測不良導體的導熱係數誤差分析

2022-03-25 04:52:35 字數 3573 閱讀 7242

1樓:禾鳥

誤差分析:

(1)不良導體的厚度:

因為太厚熱量傳遞並達到平衡需要的時間就會更長;太薄厚度測量的相對偏差佔比就會偏大,從而造成的測量誤差更大。例如:假設測量誤差為0.

1mm;則對於1mm厚度的樣品,其測量誤差佔比為10%,而對於厚度為1釐米的樣品,則測量誤差佔比只有0.1%。

(2)漏熱損失:

由於邊界漏熱的存在和非一維導熱,真正到達樣品另一面的熱量肯定到不了,而在計算的時候又是將這個熱量全部帶入分子求得結果,所以通常測量結果會容易偏大,導熱係數越大的材料,這種偏差就會越大,此外還有其他誤差**,如溫度測量誤差,厚度測量誤差,面積測量誤差等。

理論上,從物質微觀結構出發,以量子力學和統計力學為基礎,通過研究物質的導熱機理,建立導熱的物理模型,經過複雜的數學分析和計算可以獲得導熱係數。

但由於理論的適用性受到限制,而且隨著新材料的快速增多,人們迄今仍尚未找到足夠精確且適用於範圍廣泛的理論方程,因此對於導熱係數實驗測試方法和技術的探索,仍是物質導熱係數資料的主要**。

擴充套件資料

導熱係數的影響因素:

不同物質導熱係數各不相同;相同物質的導熱係數與其的結構、密度、溼度、溫度、壓力等因素有關。同一物質的含水率低、溫度較低時,導熱係數較小。一般來說,固體的熱導率比液體的大,而液體的又要比氣體的大。

這種差異很大程度上是由於這兩種狀態分子間距不同所導致。現在工程計算上用的係數值都是由專門試驗測定出來的。

隨著溫度的升高或含溼量的增大,所測5種典型建築材料的導熱係數都呈增大的趨勢。下面從微觀機理上對此加以分析。

對多孔材料而言,當其受潮後,液態水會替代微孔中原有的空氣;而在常溫常壓下,液態水的導熱係數(約為0.59w/(m·k))遠大於空氣的導熱係數(約為0.026w/(m·k)),因此,含溼材料的導熱係數會大於乾燥材料的導熱係數,且含溼量越高,導熱係數也越大。

若在低溫下水分凝結成冰,由於冰的導熱係數高達2.2w/(m·k)),因此材料整體的導熱係數也將增大。

與受潮帶來的影響不同,溫度升高會引起分子熱運動的加快,促進固體骨架的導熱及孔隙內流體的對流傳熱。此外,孔壁之間的輻射換熱也會因為溫度的升高而加強。

若材料含溼,則溫度梯度還可能造成重要影響:溫度梯度將形成蒸汽壓梯度,使水蒸氣從高溫側向低溫側遷移;在特定條件下,水蒸氣可能在低溫側發生冷凝,形成的液態水又將在毛細壓力的驅動下從低溫側向高溫側遷移。

如此迴圈往復,類似於熱管的強化換熱作用,使材料表現出來的導熱係數明顯增大。

2樓:柏玲玲

過厚或者過薄都不會太好,一般會選擇厚度為1釐米~2釐米左右;

因為太厚的話,熱量傳遞並達到平衡需要的時間就會更長;太薄的話,厚度測量的相對偏差佔比就會偏大,從而造成的測量誤差更大(舉例,假設測量誤差為0.1mm;則對於1mm厚度的樣品,其測量誤差佔比為10%,而對於厚度為1釐米的樣品,則測量誤差佔比只有0.1%);

穩態法實驗的系統誤差主要是漏熱損失,所以才會發展出雙平板法、護熱平板法等等各種改進的方法都是為了減少漏熱損失(舉例,本來施加的熱量是1kw,但是由於邊界漏熱的存在和非一維導熱,真正到達樣品另一面的熱量肯定到不了1kw,而在計算的時候,又是將這個熱量全部帶入分子求得結果,所以通常測量結果會容易偏大,導熱係數越大的材料,這種偏差就會越大),此外還有其他誤差**,如溫度測量誤差、厚度測量誤差、面積測量誤差等

穩態法測不良導體的導熱係數中的一個問題 10

3樓:abc狄孤晴

穩態法實驗中,將待測樣品樣品製成平板狀,其上端面與一個穩定的均勻發熱體充分接觸,下端面與一均勻散熱體相接觸。由於平板樣品的側面積比平板平面小很多,可以認為熱量只沿著上下方向垂直傳遞,橫向由側面散去的熱量可以忽略不計,即可以認為,樣品內只有在垂直樣品平面的方向上有溫度梯度。測出溫度穩定後上下兩個面的溫度,然後再測出散熱體散熱速率,就可以求出材料的導熱係數。

穩態法測不良導體的導熱係數的實驗中待測物體的導熱速率是怎麼求出

4樓:匿名使用者

測在不同位置的溫度,除出溫度梯度,乘係數就可以了

穩態法實驗的系統誤差主要是漏熱損失,所以才會發展出雙平板法、護熱平板法等等各種改進的方法都是為了減少漏熱損失(舉例,本來施加的熱量是1kw,但是由於邊界漏熱的存在和非一維導熱,真正到達樣品另一面的熱量肯定到不了1kw,而在計算的時候,又是將這個熱量全部帶入分子求得結果,所以通常測量結果會容易偏大,導熱係數越大的材料,這種偏差就會越大),此外還有其他誤差**,如溫度測量誤差、厚度測量誤差、面積測量誤差等

5樓:匿名使用者

測在不同位置的溫度,除出溫度梯度(因為穩態法溫度變化均勻),乘係數得解

穩態法測良導體導熱係數和測不良導體有什麼不同

6樓:上海依陽熱分析儀器

穩態法測量導熱係數所依據的是傅立葉傳熱定律(λ=qd/δt),其中q是熱流密度,d是熱流方向上的長度,δt表示對應長度上的溫度差。

在理論上,傅立葉傳熱定律適應於所有材料,包括良導體和不良導體,但在具體測量中為了保證導熱係數的測量精度,則需要針對良導體和不良導體區別對待,由此形成了不同的測量方法和測量裝置。

在實際測試中,試樣溫度測量一般採用溫度感測器,如熱電偶和熱電阻,而溫度感測器都有一定的系統誤差。因此為了保證溫度測量精度,需要δt儘可能的大,一般δt在5℃~20℃範圍內。對於不良導體材料來說,平板狀試樣就很容易在試樣厚度上形成這樣的溫度差;而對於良導體來說,就需要增大試樣長度來實現較大溫差。

所以,一般來說,良導體的導熱係數測量一般都採用長棒狀或長條狀試樣,熱流方向在棒狀試樣的軸向上;而不良導體的導熱係數測量則多采用平板狀試樣,熱流方向在平板的厚度方向上。

由此可見,試樣形狀的不同對應著要採用不同的加熱方式和加熱形狀使得試樣上形成穩定的一維熱流和溫度梯度場。所有這些都決定了不同的測試手段、測試裝置和測試方法。

怎樣用穩態法測量不良導體的導熱係數

7樓:載孝羅嬋

一般穩態法熱阻測量儀在測試面與導體面接觸的地方有熱電偶,在測試過程中,可以通過熱電偶觀察到測試表面的溫度。

astm-d5470是穩態法測試的標準,裡面有對溫度的規定。

穩態法測量不良導體導熱係數要求具備哪些實驗條件

8樓:齊升毓全

穩態法誤差主要是在物體直接的熱流量無法計算,而且熱量在空氣中有損失,使物體兩表面的溫度測量不準確。

熱研科技劉老師測試穩態法導熱係數實驗條件:

1.實驗樣品必須是不良導體。(散熱不會太快)2.穩態法是利用熱源在待測樣品內形成一穩定的溫度分佈;然後進行測量。

動態法中待測樣品中的溫度分佈是隨時間變化的,例如呈週期性的變化等。

準穩態法測量不良導體的導熱係數和比熱為什麼用四塊樣品

9樓:上海依陽熱分析儀器

大學物理試驗中的準穩態法測試確實需要四塊樣品,主要試驗儀器簡陋,無法做到很好的隔熱和防止熱損,只能用多試樣才能保證一維熱流,即平面加熱源夾持在兩塊樣品中間並在它們的外側再夾持兩塊樣品和溫度感測器。就是這樣的測量誤差也是非常巨大。真正工程化和標準化的準穩態法導熱係數測試儀器可以做到只用一塊樣品,且配備了很好的隔熱措施,而且測量精度高。

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