A. 谁能给下固体导热系数的测量实验的步骤啊
【实验目的】
1．用稳态法测定不良导热体橡胶的热导率，并与公认值进行比较；
2．初步学习用热电偶进行温度测量。
【实验原理】
测量热导率的方法比较多，可以归并为两类基本方法：一类是稳态法；另一类为动态法。用稳态法时，先用热源对测试样品进行加热，并在样品内部形成稳定的温度分布，然后进行测量；而在动态法中，待测样品中的温度分布是随时间变化的，例如按周期性变化等。本实验采用稳态法进行测量。
根据傅立叶导热方程式，在物体内部，取两个垂直于热传导方向、彼此间相距为h、温度分别为T1和T2（设T1 ＞T2 ）的平行平面，若平面面积均为ΔS，则在Δt时间内通过面积ΔS的热量ΔQ满足下述表达式： （13-1）
式中 即为该物质的热导率，也称导热系数。由此可知，热导率是一个表示物质热传导性能的物理量，其数值等于两相距单位长度的平行平面上、当温度相差一个单位时、在单位时间内垂直通过单位面积所流过的热量，其单位为W/mK。材料的结构变化与杂质多寡对热导率都有明显的影响；同时，热导率一般随温度而变化，所以，实验时对材料成份、温度等都要一并记录。
我们这里使用的TC-3型热导率测定仪，就是采用稳态法测量不良导体、金属、空气等多种材料热导率的一体化实验仪器，由五大部分组成（具体结构如图13-1所示）：
（1）加热源：电热管加热铜板；
（2）测试样品支架：支架、样品板，散热铜板、风扇；
（3）测温部分：热电偶，数字式毫伏表，杜瓦瓶；
（4）数字计时装置：计时范围166分钟，分辨率0.1秒；
（5）PID自动温度控制装置：控制精度 ，分辨率 。
在支架上先放上圆铜盘B，在B的上面放上待测样品C（圆盘形的不良导体），再把带发热器的圆铜盘A放在C上。发热器通电后，热量从A盘传到C盘，再传到B盘，由于A、B盘都是良导体，其温度即可以代表C盘上、下表面的温度T1和T2，T1 、T2分别由插入A、B盘边缘小孔的热电偶I来测量，热电偶的冷端则浸在杜瓦瓶G中的冰水混合物中，通过传感器切换开关KI切换A、B盘中的热电偶II、III与数字电压表F的连接回路。由式（13-1）可以知道，单位时间内通过待测样品C任一圆截面的热流量 为
（13-2）
式中Rc为样品的半径，hc为样品的厚度。当热传导达到稳定状态时，T1和T2的值不变， 于是通过样品盘C上表面的热流量与由散热铜盘B向周围环境散热的速率相等，因此，可通过铜盘B在稳定温度T2 时的散热速率来求出热流量 。实验中，在读得稳定时的T1、T2后，即可将C盘移去，而使盘A的底面与铜盘B直接接触。当盘B的温度上升到高于稳定时的值T2若干摄氏度或（0.2mV）后，再将圆盘A移开，让铜盘B自然冷却。观察其温度T2随时间t变化情况，然后由此求出铜盘B在T2 的冷却速率 ，而
(mB为紫铜盘B的质量，c为铜材的比热容)，就是紫铜盘B在温度为T2 时的散热速率。但要注意：这样求出的 是紫铜盘的全部表面暴露于空气中的冷却速率，其散热表面积为 （其中RB与hB分别为紫铜盘B的半径与厚度）。然而，在观察测试样品C的稳态传热时，B盘的上表面（面积为 ）是被样品覆盖着的。考虑到物体的冷却速率与它的表面积成正比，则稳态时铜盘B散热速率的表达式应作如下修正：
（13-3）
将式（13-3）代入式（13-2），得
（13-4）
【实验仪器】
TC-3型热导率测定仪，橡胶样品, TW-1型物理天平，游标卡尺,冰水，硅油。
使用注意：
（1）使用前将加热铜板A与散热铜板B擦干净，样品两端面擦干净后，可涂上少量硅油，以保证接触良好。
（2）实验过程中，如需触及电热板，应先关闭电源，以免烫伤。
（3）实验结束后，应切断电源，妥为放置测量样品，不要使样品两端面划伤而影响实验的正确性。
【实验内容】
在测量热导率前应先对散热盘B和待测样品盘C的直径、厚度进行测量。
1、用游标卡尺测量待测样品盘C直径和厚度，各测1次。
2、用游标卡尺测量散热盘B的直径和厚度，各测1次，计算B盘的质量，也可直接用天平称出B盘的质量。
一、不良导体热导率的测量
1．把橡胶盘C放入加热盘A和散热盘B之间，用三个螺旋头E夹紧（拧去固定轴H不用）。
2．在杜瓦瓶G中放入冰水混合物，将两热电偶I的冷端（两条黑线）插入杜瓦瓶中，热电偶的热端（两条红线）分别插入加热盘A和散热盘B侧面的小孔中，并将其温差电动势输出的插头分别插到仪器面板的传感器插座II和III上，如图13-2所示。
注意：
（1）园筒发热体盘A侧面和散热盘B的侧面，都有供安插热电偶I的小孔，安放发热盘A时此两小孔都应与杜瓦瓶在同一侧，以免路线错乱。热电偶插入小孔时，要抹上一些硅油，并插到洞孔底部，保证接触良好，热电偶冷端插入浸于冰水中的细玻璃管内，玻璃管内也要灌入适当的硅油。
（2）本实验选用铜-康铜热电偶，温差100℃时，温差电动势约4.2mV。
3．测量稳态时温度T1和T2的数值。接通电源，打开电扇开关KB（使散热盘有效、稳定地散热），将“温度控制PID”仪表上设置加温的上限温度（ ），加热器开关KA打到高热（Ⅲ）档，当传感器II的温度T1约为4mV左右时，再将加热开关KA置于“Ⅱ”或“Ⅰ”档，降低加热电压。使加热盘A和散热盘B逐步达到稳定的温度分布（约需40分钟时间）。当达到稳态时，每隔3分钟记录VT1和VT2的值。
注意：当达到稳态时，VT1和VT2的数值在10分钟内的变化小于0.03毫伏，或VT2的数值在10分钟内不变即可认为已达到稳定状态，约需40分钟时间。
说明：对一般热电偶来说，温度变化范围不太大时，其温差电动势mV值与待测温度值的比是一个常数，因此，在用公式（13-4）计算热导率时，可以直接用温差电动势值取代温度值。
4．测量散热盘B在温度稳态值T2附近的散热速率 。移开圆盘A，取下橡胶盘C，并使圆盘A的底面与铜盘B直接接触，当盘B的温度上升到高于稳定态的值T2若干度（0.2mV左右）后，关掉加热器开关KA（电扇仍处于工作状态），将A盘移开（注意：此时橡胶盘C不再放上），让铜盘B自然冷却，记录T2共约6～8次，每隔30秒一次（注意：记录的数据必须保证温度稳态值T2在其测量范围以内）。
5．关掉电扇开关KB和电源开关KF。
二、金属热导率的测量（选做）
1、将圆柱体金属铝棒（厂家提供）置于发热圆盘与散热圆盘之间。
2、在杜瓦瓶G中放入冰水混合物，将两热电偶I的冷端（两条黑线）插入杜瓦瓶中，热电偶的热端（两条红线）分别插入分别插入金属圆柱体上的上下两孔中，并将其温差电动势输出的插头分别插到仪器面板的传感器插座II和III上。
3、当发热盘与散热盘达到稳定的温度分布后，T1、T2值为金属样品上下两个面的温度，此时散热盘B的温度为T2值。因此测量B盘的冷却速度为：
由此得到热导率为
4、测量散热盘B在温度稳态值T2附近的散热速率 。移开圆盘A，取下金属圆柱体C，并使圆盘A的底面与铜盘B直接接触，当盘B的温度上升到高于金属圆柱体上的下表面的稳定态值T2若干度（0.2mV左右）后，关掉加热器开关KA（电扇仍处于工作状态），将A盘移开（注意：此时金属圆柱体C不再放上），让铜盘B自然冷却，记录T2共约6～8次，每隔30秒一次（注意：记录的数据必须保证温度稳态值T2在其测量范围以内）。
三、空气热导率的测量（选做）
当测量空气的热导率时，通过调节三个螺旋头，使发热圆盘与散热圆盘的距离为h，并用塞尺进行测量（即塞尺的厚度），此距离即为待测空气层的厚度。注意：由于存在空气对流，所以此距离不宜过大。
【数据处理】
1．基本数据
铜的比热容c = 385.06J/（Kg·K）
室温t = ± ℃,
(1)散热盘B
直径2RB = ± mm， 半径RB = ± mm，
厚度 hB = ± mm， 质量mB= ± g
(2)橡胶盘C
直径2RC = ± mm， 半径RC = ± mm，
厚度 hC= ± mm
2．实验数据
（1）稳态时T1、T2的数据（每隔3分钟记录）
i
1
2
3
4
5
平均
T1（mV）
T2（mV）
（2）散热速率
t（s）
0
30
60
90
120
150
180
(mV/s)
T2（mV）
3．根据实验结果，计算出不良导热体的热导率 。[硅橡胶的热导率由于材料的特性不同，范围为0.072W/（m·K）~0.165W/（m·K），本实验给出的硅橡胶热导率在285K (12℃)左右时为 =0.165W/（m·K），铝合金热导率的理论参考值为130~150 W/（m·K）]求出百分差。
附录 铜—康铜热电偶分度表
温度
(℃)
热电势（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
【思考题】
（1）散热盘下方的轴流式风机起什么作用？若它不工作时实验能否进行？
（2）本实验对环境条件有些什么要求？室温对实验结果有没有影响？
（3）试定量估计用温差电动势代替温度所带来的误差。
（4）分析本实验的主要误差。
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
这里面有很详细的资料
B. 如何正确选用温度仪表,重点考虑那些方面的因素
随着工厂新机试修的完善，需要购进的温度仪表越来越多，现在对仪表选型进行系统分析，从经济、功能、用途、应用环境等角度介绍，给大家以提供帮助。
一、 工业中常用接触式温度计
工业中常用接触式温度计选用原则：①满足对测温范围的要求；②满足对测温准确度的要求；③满足对指示、记录和报警及温度控制方面的要求；④满足对使用环境条件的要求；⑤在满足上述前提下选用价格低廉，坚固耐用，维修方便的仪表。
玻璃温度计一般使用范围0~300℃，分普通和精密两种，普通用温度计:选用1.5级或l级。精密测量用温度计:应选用0.5级或0.25级。线性度好，响应一般，仅作现场显示，不需要配其他仪表，带电接点的可作位控用。结构简单、使用方便、价格便宜以及精度高等优点，但不便远距离测温，结构脆弱、易碎，不允许超过温度计上限，不能与记录和控制仪表连接。
压力式温度计一般使用范围0~125℃，分气体式和液体式两种，气体式使用范围-100~500℃，1.0~1.5%精度，液体式使用范围-50~500℃，1.0~2.5%精度。结构简单，价格一般，抗震性好，可近距离远传测量设备内气体、液体、蒸汽温度，仪表刻度清晰，带电接点的可作位控用，对环境条件要求不高，但仪表时间常数大，准确度不是太高，避免使用标尺前1/3的位置，不能与记录和控制仪表连接。
双金属温度计适合测量中、低温的现场检测工业仪表，可用来直接测量气体、液体、和蒸汽的温度。线性度好，响应慢，准确度低，只做作现场显示，不能与记录和控制仪表连接，带电接点的可作位控用。他们与工业水银温度计相比较，具有无汞害，易读数，坚固和耐振等优点，可代替工业玻璃水银温度计。
热电偶
1检出(测)元件热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一。必须配二次仪表，其优点是：
①测量精度高。因热电偶直接与被测对象接触，不受中间介质的影响。
②测量范围广。常用的热电偶从-50~+1600℃均可连续测量，某些特殊热电偶最低可测到-269℃(如金铁镍铬)，最高可达+2800℃(如钨-铼)。
③构造简单，使用方便。热电偶通常是由两种不同的金属丝组成，而且不受大小和开头的限制，外有保护套管，用起来非常方便。
2根据温度测量范围及精度，选用相应分度号的热电偶、
使用温度在1300~1800℃，要求精度又比较高时，一般选用B型热电偶；要求精度不高，气氛又允许可用钨铼热电偶，高于1800℃一般选用钨铼热电偶；使用温度在1000~1300℃要求精度又比较高可用S型热电偶和N型热电偶；在1000℃以下一般用K型热电偶和N型热电偶，低于400℃一般用E型热电偶；250℃下以及负温测量一般用T型电偶，在低温时T型热电偶稳定而且精度高。
3使用气氛的选择
S型、B型、K型热电偶适合于强的氧化和弱的还原气氛中使用，J型和T型热电偶适合于弱氧化和还原气氛，若使用气密性比较好的保护管，对气氛的要求就不太严格。
4 型式的选择
装配式热电偶适用于一般场合;铠装式热电偶适用于要求耐振动或耐冲击，以及要求提高响应速度的场合。
5 耐久性及热响应性的选择
线径大的热电偶耐久性好，最高使用温度上限相对高，但响应较慢一些，对于测量梯度大的温度时，控温就差。
6注意热电偶的型号与补偿导线的型号一致；保护管根据使用环境及温度详细选择。
1Cr18Ni9Ti -200∽800℃ 具有高温耐蚀性，通常作为一般耐热钢使用
304 -200∽800℃ 低碳含量，具有良好耐晶间腐蚀性，通常作为一般耐热钢使用
GH3030 0∽1100℃ 镍基高温合金钢具有优良抗氧化性，耐腐蚀性，通常作为耐热钢使用
热电阻
1在工业应用中，热电偶一般适用于测量500℃以上的较高温度。对于500℃以下的中、低温度，热电偶的输出的热电势很小，这对二次仪表的放大器、抗干扰措施等的要求就很高，否则难以实现精确测量；而且，在较低温区域，冷端温度的变化所引起的相对误差也非常突出。所以测量中、低温度一般使用热电阻温度测量仪表较为合适。热电阻优点：
①通常和显示仪表、记录仪表、电子计算等配套使用。直接测量各种生产过程中的-200℃~500℃范围内液体、蒸汽和气体介质以及固体表面温度。
②毋须补偿导线，节省费用；③机械强度高，耐压性能好
④进口薄膜电阻元件，性能可靠稳定。
2、测量范围及允差
型 号 分 度号 测温范围 精度等级 允许误差
WZP Pt10 Pt100 -200-+500 A级 ± (0.15+0.002 ltl )
WZP Pt10 Pt100 -200-+500 B级 ± (0.30+0.005ltl )
WZC Cu50 Cu100 -50-+100 ± (0.30+0.006ltl )
3、四线制依靠电路可以完全消除误差，而三线制可以近似消除误差，两线制的误差一般用于精度要求不高的地方。
二、变送器和二次仪表
变送器
变送器和传感器本是热工仪表的概念。传感器是把非电物理量如温度、压力、液位、物料、气体特性等转换成电信号或把物理量如压力、液位等直接送到变送器。变送器则是把传感器采集到的微弱的电信号放大以便转送或启动控制元件，或将传感器输入的非电量转换成电信号同时放大以便供远方测量和控制的信号源。根据需要还可将模拟量变换为数字量。传感器和变送器一同构成自动控制的监测信号源。不同的物理量需要不同的传感器和相应的变送器。① 与 接 受标准信号显示仪表配套的测量或控制系统，可选用具有模拟信号输出功能或数字信号输出功能的变送器。② 一般情况应选用现场型变送器。
二次仪表
一次仪表与二次仪表是仪表安装工程的习惯用语。确切名称应为测量仪表和显示仪表。测量仪表是与介质直接接触，是在室外就地安装的，显示仪表多在控制室盘上安装的。为了区分一套系统中的仪表，把现场就地安装的仪表简称一次仪表，将盘装的显示仪表简称二次仪表。二次仪表选用原则：
①根据生产过程及生产工艺对仪表的要求选用。了解在特定的热处理工艺对温度和控温的具体要求是什么?其中包括热处理工件的材质、热处理类型、加热温度范围以及工件热处理时间和各种性能指标对温度的敏感程度等因素，确定热处理工艺温度的允许变动范围，以便为选择仪表的测量和控制精度提供最基本的数据。
②根据生产过程自动化程度对仪表的要求来选择。为了提高产品质量，减轻工人劳动强度，应尽可能选用自动测量、自动控制和连续调节的仪表。
③根据工业生产中需要测温和控温的范围来选择合适量程的温度仪表。在不同的生产过程和工艺要求中，其要求测温的范围和控制精度也不一样。因此，要根据实际需要来选择合适的仪表。此外，在选用仪表的精度和量程时，要同时考虑并尽量选用仪表的测量上限与被测温度相近的仪表。这是因为，在使用仪表测温时，同精度不同量程的仪表，所产生的绝对误差是不同的。
④要根据经济、合理并有利于计量、维修和管理的原则来选择仪表。在实际生产中，在保证产品质量的前提下，应尽量选用结构简单、价格低廉和稳定可靠的仪表。由于目前我国温度仪表尚未标准化，型号、规格尚未统一，为了确保量值传递准确和仪表使用、维修及管理，在选仪表时，仪表型号、厂家不宜选择过多，最好用同一厂家生产的仪表。现在总结一下我厂目前使用的仪表功能。
①XMZ/T、XC属于普通仪表。输入信号固定一种以测量显示为主，精度0.5、1.0、1.5等，有的可以带一组或两组位控。在只需测量和控温精度不高的场合，价格便宜可以选用。XC系列是指针显示，比XMZ/T更便宜一点。
②XW系列仪表是记录仪，输入信号固定一种，记录方便、精度高。附带显示和位控。需要记录和测量的场合，选择最为合适。
③AI、HR、XSC、XMTA/D/E/8000、日本岛电或欧姆龙属于中档仪表。精度有0.2、0.3、0.5。输入信号类型用户可选择，测量量程可变换。智能控制、可以输出电压、电流信号，带多路报警。适合测量和控制精度高的场合。
④PCD-33A、CD/CH、2604仪表属于高级仪表。输入信号类型用户可选择，测量量程可变换。多路智能控制、可以输出电压、电流信号，带多路报警。并且可以编辑程序进行自动升温、保温、降温多温度点操作。
通过对温度仪表常识介绍，可以明白所需温度仪表如何进行适当选型，以提高产品质量，减少和消除不必要的影响因素，不必要的浪费、损失和麻烦。