圆球法测量绝热材料导热系数

《圆球法测量绝热材料导热系数》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、圆球法测量绝热材料导热系数精04张为昭2010010591一、实验装置系统简图二、实验数据原始记录见后附作业纸。三、实验表格与计算结果1、实验数据表格次数V1/mVV2/mVVt1/mVVt2/mV14.92414.8786.3121.69424.92214.8786.3101.69534.92214.8806.3081.700平均4.92314.8796.3101.6962、计算结果查表插值可得：t1=140.2℃t2=40.2℃故有：t1+t2ta==90.2℃2又有加热功率（标准电阻r=0.01

2、Ω）：3Q=W≈(100V1-0.1V2)!10V2=7.303W故导热系数：λ(90.2℃)=Q(d2-d1)/[2πd2d1(t1-t2)]=0.068W/(m•K)四、误差分析及改进方案误差来源及其改进方案如下：1、球外部的支架导热使温度场与理想状态有偏差而产生误差。解决方案：将支架换为更好的绝热材料，同时把支架前端做成细长针状减少导热带来的误差。2、加热内球壁的导线破坏了球壳的完整性，是温度场与理想状态有偏差而产生误差。解决方案：尽量减小开口的大小，同时在开口处增加一层绝热材料。3、实验人员带

3、来的气流等方面的变化使实验装置不是完全处在稳态中或者并不能将导热过程视作一维。解决方案：给实验装置加上合适的保护罩减弱外部的变化量引入的非稳态或者多维导热误差。4、球壳壁具有一定的厚度和热阻对结果产生影响。解决方案：选用厚度均匀、导热系数较小、导热系数已知且较薄的球壳，在计算最终结果时对此部分进行修正来消除误差。五、方程推导如下图所示：设经历一小段时间dτ，已知：导入导出净热量+内热源发热量=热力学能增加由函数的微分求出导入导出净热量：r向:#t2Qr=!"rd$d%sin$d&#r故：!QrQr!Q

4、r+dr=-dr!r"t2"t=!(rsin#)d#d$drd%"r"rθ向：1%tQ!="#rd$drrsin$%!故：#Q!Q!"Q!+d!="d!#!21#t=!d"drd$d%2sin"#$φ向：1$tQ!="#rsin!d%drr$!故:!#Q!Q!"Q!+d!="d!#!""t=!(sin#)d$drd#d%"#"#内热源发热量：2Qv=qvirsin!drd"d!d#热力学能增加量："t2!crsin$drd%d$d#"#联立得导热微分方程式的一般形式：2"t1"t2"t1"t1""t!

5、c=$[(r)++(sin%)]+qv22222"#r"r"rr(sin%)"&rsin%"%"%若为径向上的一维稳态无内热源导热问题，方程化为：!!!!0=(r)!!!!解得：c1t=+c2r带入边界条件r1,r2,t1,t2，的：(t1!t2)r1r2(r2t2!r1t1)(t1!t2)"2#$t=+W=Q=r1