A. 誰能給下固體導熱系數的測量實驗的步驟啊
【實驗目的】
1．用穩態法測定不良導熱體橡膠的熱導率，並與公認值進行比較；
2．初步學慣用熱電偶進行溫度測量。
【實驗原理】
測量熱導率的方法比較多，可以歸並為兩類基本方法：一類是穩態法；另一類為動態法。用穩態法時，先用熱源對測試樣品進行加熱，並在樣品內部形成穩定的溫度分布，然後進行測量；而在動態法中，待測樣品中的溫度分布是隨時間變化的，例如按周期性變化等。本實驗採用穩態法進行測量。
根據傅立葉導熱方程式，在物體內部，取兩個垂直於熱傳導方向、彼此間相距為h、溫度分別為T1和T2（設T1 ＞T2 ）的平行平面，若平面面積均為ΔS，則在Δt時間內通過面積ΔS的熱量ΔQ滿足下述表達式： （13-1）
式中 即為該物質的熱導率，也稱導熱系數。由此可知，熱導率是一個表示物質熱傳導性能的物理量，其數值等於兩相距單位長度的平行平面上、當溫度相差一個單位時、在單位時間內垂直通過單位面積所流過的熱量，其單位為W/mK。材料的結構變化與雜質多寡對熱導率都有明顯的影響；同時，熱導率一般隨溫度而變化，所以，實驗時對材料成份、溫度等都要一並記錄。
我們這里使用的TC-3型熱導率測定儀，就是採用穩態法測量不良導體、金屬、空氣等多種材料熱導率的一體化實驗儀器，由五大部分組成（具體結構如圖13-1所示）：
（1）加熱源：電熱管加熱銅板；
（2）測試樣品支架：支架、樣品板，散熱銅板、風扇；
（3）測溫部分：熱電偶，數字式毫伏表，杜瓦瓶；
（4）數字計時裝置：計時范圍166分鍾，解析度0.1秒；
（5）PID自動溫度控制裝置：控制精度 ，解析度 。
在支架上先放上圓銅盤B，在B的上面放上待測樣品C（圓盤形的不良導體），再把帶發熱器的圓銅盤A放在C上。發熱器通電後，熱量從A盤傳到C盤，再傳到B盤，由於A、B盤都是良導體，其溫度即可以代表C盤上、下表面的溫度T1和T2，T1 、T2分別由插入A、B盤邊緣小孔的熱電偶I來測量，熱電偶的冷端則浸在杜瓦瓶G中的冰水混合物中，通過感測器切換開關KI切換A、B盤中的熱電偶II、III與數字電壓表F的連接迴路。由式（13-1）可以知道，單位時間內通過待測樣品C任一圓截面的熱流量 為
（13-2）
式中Rc為樣品的半徑，hc為樣品的厚度。當熱傳導達到穩定狀態時，T1和T2的值不變， 於是通過樣品盤C上表面的熱流量與由散熱銅盤B向周圍環境散熱的速率相等，因此，可通過銅盤B在穩定溫度T2 時的散熱速率來求出熱流量 。實驗中，在讀得穩定時的T1、T2後，即可將C盤移去，而使盤A的底面與銅盤B直接接觸。當盤B的溫度上升到高於穩定時的值T2若干攝氏度或（0.2mV）後，再將圓盤A移開，讓銅盤B自然冷卻。觀察其溫度T2隨時間t變化情況，然後由此求出銅盤B在T2 的冷卻速率 ，而
(mB為紫銅盤B的質量，c為銅材的比熱容)，就是紫銅盤B在溫度為T2 時的散熱速率。但要注意：這樣求出的 是紫銅盤的全部表面暴露於空氣中的冷卻速率，其散熱表面積為 （其中RB與hB分別為紫銅盤B的半徑與厚度）。然而，在觀察測試樣品C的穩態傳熱時，B盤的上表面（面積為 ）是被樣品覆蓋著的。考慮到物體的冷卻速率與它的表面積成正比，則穩態時銅盤B散熱速率的表達式應作如下修正：
（13-3）
將式（13-3）代入式（13-2），得
（13-4）
【實驗儀器】
TC-3型熱導率測定儀，橡膠樣品, TW-1型物理天平，游標卡尺,冰水，硅油。
使用注意：
（1）使用前將加熱銅板A與散熱銅板B擦乾凈，樣品兩端面擦乾凈後，可塗上少量硅油，以保證接觸良好。
（2）實驗過程中，如需觸及電熱板，應先關閉電源，以免燙傷。
（3）實驗結束後，應切斷電源，妥為放置測量樣品，不要使樣品兩端面劃傷而影響實驗的正確性。
【實驗內容】
在測量熱導率前應先對散熱盤B和待測樣品盤C的直徑、厚度進行測量。
1、用游標卡尺測量待測樣品盤C直徑和厚度，各測1次。
2、用游標卡尺測量散熱盤B的直徑和厚度，各測1次，計算B盤的質量，也可直接用天平稱出B盤的質量。
一、不良導體熱導率的測量
1．把橡膠盤C放入加熱盤A和散熱盤B之間，用三個螺旋頭E夾緊（擰去固定軸H不用）。
2．在杜瓦瓶G中放入冰水混合物，將兩熱電偶I的冷端（兩條黑線）插入杜瓦瓶中，熱電偶的熱端（兩條紅線）分別插入加熱盤A和散熱盤B側面的小孔中，並將其溫差電動勢輸出的插頭分別插到儀器面板的感測器插座II和III上，如圖13-2所示。
注意：
（1）園筒發熱體盤A側面和散熱盤B的側面，都有供安插熱電偶I的小孔，安放發熱盤A時此兩小孔都應與杜瓦瓶在同一側，以免路線錯亂。熱電偶插入小孔時，要抹上一些硅油，並插到洞孔底部，保證接觸良好，熱電偶冷端插入浸於冰水中的細玻璃管內，玻璃管內也要灌入適當的硅油。
（2）本實驗選用銅-康銅熱電偶，溫差100℃時，溫差電動勢約4.2mV。
3．測量穩態時溫度T1和T2的數值。接通電源，打開電扇開關KB（使散熱盤有效、穩定地散熱），將「溫度控制PID」儀表上設置加溫的上限溫度（ ），加熱器開關KA打到高熱（Ⅲ）檔，當感測器II的溫度T1約為4mV左右時，再將加熱開關KA置於「Ⅱ」或「Ⅰ」檔，降低加熱電壓。使加熱盤A和散熱盤B逐步達到穩定的溫度分布（約需40分鍾時間）。當達到穩態時，每隔3分鍾記錄VT1和VT2的值。
注意：當達到穩態時，VT1和VT2的數值在10分鍾內的變化小於0.03毫伏，或VT2的數值在10分鍾內不變即可認為已達到穩定狀態，約需40分鍾時間。
說明：對一般熱電偶來說，溫度變化范圍不太大時，其溫差電動勢mV值與待測溫度值的比是一個常數，因此，在用公式（13-4）計算熱導率時，可以直接用溫差電動勢值取代溫度值。
4．測量散熱盤B在溫度穩態值T2附近的散熱速率 。移開圓盤A，取下橡膠盤C，並使圓盤A的底面與銅盤B直接接觸，當盤B的溫度上升到高於穩定態的值T2若干度（0.2mV左右）後，關掉加熱器開關KA（電扇仍處於工作狀態），將A盤移開（注意：此時橡膠盤C不再放上），讓銅盤B自然冷卻，記錄T2共約6～8次，每隔30秒一次（注意：記錄的數據必須保證溫度穩態值T2在其測量范圍以內）。
5．關掉電扇開關KB和電源開關KF。
二、金屬熱導率的測量（選做）
1、將圓柱體金屬鋁棒（廠家提供）置於發熱圓盤與散熱圓盤之間。
2、在杜瓦瓶G中放入冰水混合物，將兩熱電偶I的冷端（兩條黑線）插入杜瓦瓶中，熱電偶的熱端（兩條紅線）分別插入分別插入金屬圓柱體上的上下兩孔中，並將其溫差電動勢輸出的插頭分別插到儀器面板的感測器插座II和III上。
3、當發熱盤與散熱盤達到穩定的溫度分布後，T1、T2值為金屬樣品上下兩個面的溫度，此時散熱盤B的溫度為T2值。因此測量B盤的冷卻速度為：
由此得到熱導率為
4、測量散熱盤B在溫度穩態值T2附近的散熱速率 。移開圓盤A，取下金屬圓柱體C，並使圓盤A的底面與銅盤B直接接觸，當盤B的溫度上升到高於金屬圓柱體上的下表面的穩定態值T2若干度（0.2mV左右）後，關掉加熱器開關KA（電扇仍處於工作狀態），將A盤移開（注意：此時金屬圓柱體C不再放上），讓銅盤B自然冷卻，記錄T2共約6～8次，每隔30秒一次（注意：記錄的數據必須保證溫度穩態值T2在其測量范圍以內）。
三、空氣熱導率的測量（選做）
當測量空氣的熱導率時，通過調節三個螺旋頭，使發熱圓盤與散熱圓盤的距離為h，並用塞尺進行測量（即塞尺的厚度），此距離即為待測空氣層的厚度。注意：由於存在空氣對流，所以此距離不宜過大。
【數據處理】
1．基本數據
銅的比熱容c = 385.06J/（Kg·K）
室溫t = ± ℃,
(1)散熱盤B
直徑2RB = ± mm， 半徑RB = ± mm，
厚度 hB = ± mm， 質量mB= ± g
(2)橡膠盤C
直徑2RC = ± mm， 半徑RC = ± mm，
厚度 hC= ± mm
2．實驗數據
（1）穩態時T1、T2的數據（每隔3分鍾記錄）
i
1
2
3
4
5
平均
T1（mV）
T2（mV）
（2）散熱速率
t（s）
0
30
60
90
120
150
180
(mV/s)
T2（mV）
3．根據實驗結果，計算出不良導熱體的熱導率 。[硅橡膠的熱導率由於材料的特性不同，范圍為0.072W/（m·K）~0.165W/（m·K），本實驗給出的硅橡膠熱導率在285K (12℃)左右時為 =0.165W/（m·K），鋁合金熱導率的理論參考值為130~150 W/（m·K）]求出百分差。
附錄 銅—康銅熱電偶分度表
溫度
(℃)
熱電勢（mV）
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
0.000
0.039
0.078
0.117
0.156
0.195.
0.234
0.273
0.312
0.351
10
0.391
0.430
0.470
0.510
0.549
0.589
0.629
0.669
0.709
0.749
20
0.789
0.830
0.870
0.911
0.951
0.992
1.032
1.073
1.114
1.155
30
1.196
1.237
1.279
1.320
1.361
1.403
1.444
1.486
1.528
1.569
40
1.611
1.653
1.695
1.738
1.780
1.882
1.865
1.907
1.950
1.992
50
2.035
2.078
2.121
2.164
2.207
2.250
2.294
2.337
2.380
2.424
60
2.467
2.511
2.555
2.599
2.643
2.687
2.731
2.775
2.819
2.864
70
2.908
2.953
2.997
3.042
3.087
30131
3.176
3.221
3.266
2.312
80
3.357
3.402
3.447
3.493
3.538
3.584
3.630
3.676
3.721
3.767
90
3.813
3.859
3.906
3.952
3.998
4.044
4.091
4.137
4.184
4.231
100
4.277
4.324
4.371
4.418
4.465
4.512
4.559
4.607
4.654
4.701
110
4.749
4.796
4.844
4.891
4.939
4.987
5.035
5.083
5.131
5.179
【思考題】
（1）散熱盤下方的軸流式風機起什麼作用？若它不工作時實驗能否進行？
（2）本實驗對環境條件有些什麼要求？室溫對實驗結果有沒有影響？
（3）試定量估計用溫差電動勢代替溫度所帶來的誤差。
（4）分析本實驗的主要誤差。
http://61.153.216.111/ggsyzx/wlsyzx/uploadfile/%B9%CC%CC%E5%C8%C8%B5%BC%C2%CA%B5%C4%B2%E2%C1%BF.htm
這裡面有很詳細的資料
B. 如何正確選用溫度儀表,重點考慮那些方面的因素
隨著工廠新機試修的完善，需要購進的溫度儀表越來越多，現在對儀表選型進行系統分析，從經濟、功能、用途、應用環境等角度介紹，給大家以提供幫助。
一、 工業中常用接觸式溫度計
工業中常用接觸式溫度計選用原則：①滿足對測溫范圍的要求；②滿足對測溫准確度的要求；③滿足對指示、記錄和報警及溫度控制方面的要求；④滿足對使用環境條件的要求；⑤在滿足上述前提下選用價格低廉，堅固耐用，維修方便的儀表。
玻璃溫度計一般使用范圍0~300℃，分普通和精密兩種，普通用溫度計:選用1.5級或l級。精密測量用溫度計:應選用0.5級或0.25級。線性度好，響應一般，僅作現場顯示，不需要配其他儀表，帶電接點的可作位控用。結構簡單、使用方便、價格便宜以及精度高等優點，但不便遠距離測溫，結構脆弱、易碎，不允許超過溫度計上限，不能與記錄和控制儀表連接。
壓力式溫度計一般使用范圍0~125℃，分氣體式和液體式兩種，氣體式使用范圍-100~500℃，1.0~1.5%精度，液體式使用范圍-50~500℃，1.0~2.5%精度。結構簡單，價格一般，抗震性好，可近距離遠傳測量設備內氣體、液體、蒸汽溫度，儀表刻度清晰，帶電接點的可作位控用，對環境條件要求不高，但儀表時間常數大，准確度不是太高，避免使用標尺前1/3的位置，不能與記錄和控制儀表連接。
雙金屬溫度計適合測量中、低溫的現場檢測工業儀表，可用來直接測量氣體、液體、和蒸汽的溫度。線性度好，響應慢，准確度低，只做作現場顯示，不能與記錄和控制儀表連接，帶電接點的可作位控用。他們與工業水銀溫度計相比較，具有無汞害，易讀數，堅固和耐振等優點，可代替工業玻璃水銀溫度計。
熱電偶
1檢出(測)元件熱電偶是工業上最常用的溫度檢測元件之一。必須配二次儀表，其優點是：
①測量精度高。因熱電偶直接與被測對象接觸，不受中間介質的影響。
②測量范圍廣。常用的熱電偶從-50~+1600℃均可連續測量，某些特殊熱電偶最低可測到-269℃(如金鐵鎳鉻)，最高可達+2800℃(如鎢-錸)。
③構造簡單，使用方便。熱電偶通常是由兩種不同的金屬絲組成，而且不受大小和開頭的限制，外有保護套管，用起來非常方便。
2根據溫度測量范圍及精度，選用相應分度號的熱電偶、
使用溫度在1300~1800℃，要求精度又比較高時，一般選用B型熱電偶；要求精度不高，氣氛又允許可用鎢錸熱電偶，高於1800℃一般選用鎢錸熱電偶；使用溫度在1000~1300℃要求精度又比較高可用S型熱電偶和N型熱電偶；在1000℃以下一般用K型熱電偶和N型熱電偶，低於400℃一般用E型熱電偶；250℃下以及負溫測量一般用T型電偶，在低溫時T型熱電偶穩定而且精度高。
3使用氣氛的選擇
S型、B型、K型熱電偶適合於強的氧化和弱的還原氣氛中使用，J型和T型熱電偶適合於弱氧化和還原氣氛，若使用氣密性比較好的保護管，對氣氛的要求就不太嚴格。
4 型式的選擇
裝配式熱電偶適用於一般場合;鎧裝式熱電偶適用於要求耐振動或耐沖擊，以及要求提高響應速度的場合。
5 耐久性及熱響應性的選擇
線徑大的熱電偶耐久性好，最高使用溫度上限相對高，但響應較慢一些，對於測量梯度大的溫度時，控溫就差。
6注意熱電偶的型號與補償導線的型號一致；保護管根據使用環境及溫度詳細選擇。
1Cr18Ni9Ti -200∽800℃ 具有高溫耐蝕性，通常作為一般耐熱鋼使用
304 -200∽800℃ 低碳含量，具有良好耐晶間腐蝕性，通常作為一般耐熱鋼使用
GH3030 0∽1100℃ 鎳基高溫合金鋼具有優良抗氧化性，耐腐蝕性，通常作為耐熱鋼使用
熱電阻
1在工業應用中，熱電偶一般適用於測量500℃以上的較高溫度。對於500℃以下的中、低溫度，熱電偶的輸出的熱電勢很小，這對二次儀表的放大器、抗干擾措施等的要求就很高，否則難以實現精確測量；而且，在較低溫區域，冷端溫度的變化所引起的相對誤差也非常突出。所以測量中、低溫度一般使用熱電阻溫度測量儀表較為合適。熱電阻優點：
①通常和顯示儀表、記錄儀表、電子計算等配套使用。直接測量各種生產過程中的-200℃~500℃范圍內液體、蒸汽和氣體介質以及固體表面溫度。
②毋須補償導線，節省費用；③機械強度高，耐壓性能好
④進口薄膜電阻元件，性能可靠穩定。
2、測量范圍及允差
型 號 分 度號 測溫范圍 精度等級 允許誤差
WZP Pt10 Pt100 -200-+500 A級 ± (0.15+0.002 ltl )
WZP Pt10 Pt100 -200-+500 B級 ± (0.30+0.005ltl )
WZC Cu50 Cu100 -50-+100 ± (0.30+0.006ltl )
3、四線制依靠電路可以完全消除誤差，而三線制可以近似消除誤差，兩線制的誤差一般用於精度要求不高的地方。
二、變送器和二次儀表
變送器
變送器和感測器本是熱工儀表的概念。感測器是把非電物理量如溫度、壓力、液位、物料、氣體特性等轉換成電信號或把物理量如壓力、液位等直接送到變送器。變送器則是把感測器採集到的微弱的電信號放大以便轉送或啟動控制元件，或將感測器輸入的非電量轉換成電信號同時放大以便供遠方測量和控制的信號源。根據需要還可將模擬量變換為數字量。感測器和變送器一同構成自動控制的監測信號源。不同的物理量需要不同的感測器和相應的變送器。① 與 接 受標准信號顯示儀表配套的測量或控制系統，可選用具有模擬信號輸出功能或數字信號輸出功能的變送器。② 一般情況應選用現場型變送器。
二次儀表
一次儀表與二次儀表是儀表安裝工程的習慣用語。確切名稱應為測量儀表和顯示儀表。測量儀表是與介質直接接觸，是在室外就地安裝的，顯示儀表多在控制室盤上安裝的。為了區分一套系統中的儀表，把現場就地安裝的儀表簡稱一次儀表，將盤裝的顯示儀表簡稱二次儀表。二次儀表選用原則：
①根據生產過程及生產工藝對儀表的要求選用。了解在特定的熱處理工藝對溫度和控溫的具體要求是什麼?其中包括熱處理工件的材質、熱處理類型、加熱溫度范圍以及工件熱處理時間和各種性能指標對溫度的敏感程度等因素，確定熱處理工藝溫度的允許變動范圍，以便為選擇儀表的測量和控制精度提供最基本的數據。
②根據生產過程自動化程度對儀表的要求來選擇。為了提高產品質量，減輕工人勞動強度，應盡可能選用自動測量、自動控制和連續調節的儀表。
③根據工業生產中需要測溫和控溫的范圍來選擇合適量程的溫度儀表。在不同的生產過程和工藝要求中，其要求測溫的范圍和控制精度也不一樣。因此，要根據實際需要來選擇合適的儀表。此外，在選用儀表的精度和量程時，要同時考慮並盡量選用儀表的測量上限與被測溫度相近的儀表。這是因為，在使用儀表測溫時，同精度不同量程的儀表，所產生的絕對誤差是不同的。
④要根據經濟、合理並有利於計量、維修和管理的原則來選擇儀表。在實際生產中，在保證產品質量的前提下，應盡量選用結構簡單、價格低廉和穩定可靠的儀表。由於目前我國溫度儀表尚未標准化，型號、規格尚未統一，為了確保量值傳遞准確和儀表使用、維修及管理，在選儀表時，儀表型號、廠家不宜選擇過多，最好用同一廠家生產的儀表。現在總結一下我廠目前使用的儀表功能。
①XMZ/T、XC屬於普通儀表。輸入信號固定一種以測量顯示為主，精度0.5、1.0、1.5等，有的可以帶一組或兩組位控。在只需測量和控溫精度不高的場合，價格便宜可以選用。XC系列是指針顯示，比XMZ/T更便宜一點。
②XW系列儀表是記錄儀，輸入信號固定一種，記錄方便、精度高。附帶顯示和位控。需要記錄和測量的場合，選擇最為合適。
③AI、HR、XSC、XMTA/D/E/8000、日本島電或歐姆龍屬於中檔儀表。精度有0.2、0.3、0.5。輸入信號類型用戶可選擇，測量量程可變換。智能控制、可以輸出電壓、電流信號，帶多路報警。適合測量和控制精度高的場合。
④PCD-33A、CD/CH、2604儀表屬於高級儀表。輸入信號類型用戶可選擇，測量量程可變換。多路智能控制、可以輸出電壓、電流信號，帶多路報警。並且可以編輯程序進行自動升溫、保溫、降溫多溫度點操作。
通過對溫度儀表常識介紹，可以明白所需溫度儀表如何進行適當選型，以提高產品質量，減少和消除不必要的影響因素，不必要的浪費、損失和麻煩。