[发明专利]一种太阳能测定液体导热系数实验仪及其测量方法

说明书

本发明公开了一种太阳能测定液体导热系数实验仪及其测量方法，属于物理实验仪器领域；包括滑轨，加热盘架，散热盘架，液体样品盛载罐，加热盘，散热盘，温度传感器一，温度传感器二，散热风扇，单片电脑测温及控制仪，压紧螺栓，压紧螺母，太阳能光伏供电系统，电子计时器；此测量装置用于稳态法测定液体的导热系数；本仪器操作简便、现象直观、测量数据准确、测量误差小，重复性好，各个部件方便拆装，便于实验顺畅进行，避免现有仪器拆装不便导致教学进度缓慢的问题。

技术领域

本发明具体涉及一种太阳能测定液体导热系数实验仪及其测量方法，属于物理实验仪器领域。

背景技术

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；

测量导热系数常用实验方法为稳态法；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；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，用物体散热速率求传热速率的实验方法，根据傅立叶方程就可以计算出导热系数；

如FD-TC-B型导热系数测定仪装置，它由电加热器、铜加热盘，样品圆盘，铜散热盘、支架及调节螺丝、温度传感器以及控温与测温器组成；公开了一种稳态法测定不良导体导热系数的实验装置；目前此实验仪器普遍存在着以下不足：

1） 现有实验仪器多用于不良导体（如橡胶、玻璃、陶瓷、有机玻璃、塑料）导热系数的测定，无法实现对液体导热系数的准确测量；

2） FD-TC-B型导热系数测定仪装置在使用时，需将样品放在加热盘与散热盘中间，样品要求与加热盘、散热盘完全对准，然后固定；之后调节底部的三个微调螺丝，使样品与加热盘、散热盘接触良好，但注意不宜过紧或过松：过紧会压缩样品的厚度，过松导致样品与加热盘、散热盘接触不良，中间有空气隙；这些都会导致无法准确测量样品的导热系数；现有设备接触面贴合程度控制不灵活，不能较好的调节样品与加热盘、散热盘接触良好；

实验中，加热盘、圆盘样品、散热盘的圆面面积相同，且依次从上到下叠放再一起，样品要求与加热盘、散热盘完全对准，由于有电加热器在上方遮挡，加热盘、样品、散热盘完全对准操作不方便；之后调节底部的三个微调螺丝，使样品与加热盘、散热盘接触良好；在调节底部的三个微调螺丝时，加热盘、圆盘样品、散热盘容易倾斜，导致加热盘、圆盘样品、散热盘间相互错位，不能完全对准，影响实验测量进行，稍有不慎便会导致测量结果不准确，整个安放、调节过程繁琐；此外，更换样品时还需要将加热盘、加热盘上的电加热器取下来或抬高才能进行样品更换，操作时容易被烫伤，操作不灵活；导热系数计算时，需要测量散热盘直径、厚度，样品的直径、厚度；所以需要将散热盘、样品取下进行测量，现有设备装卸不方便；整个实验中器材拆装不够简便，导致实验进行不够顺畅，浪费了有限的教学实验时间，耽误了教学进度；

3） 稳态法测量不良导体、金属材料导热系数，实验中，不良导体需设置为直径10cm，厚度设置为10mm的圆板；金属需设置为长度为20cm，截面直径置为10cm的圆柱体；样品一端面与一个稳定的均匀发热体充分接触，另一端面与一均匀散热体相接触；不良导体为平板样品，其侧面积比平板平面小很多，可以认为热量只沿着平板平面垂直方向传递，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；而金属样品侧面积大于横截面积，侧面散去的热量会极大影响测量结果；

4） FD-TC-B型导热系数测定仪没有电子计时器，另配例如秒表、电子表、手机等计时器，计时器不统一造成计时误差；

5） FD-TC-B型导热系数测定仪采用电加热方式，加热方式耗电，完全依赖外电网供电，断电则无法使用；

基于上述原因设计一种太阳能测定材料导热系数实验仪。

发明内容