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稳态法导热系数测定实验
一、实验目的
1、通过实验使学生加深对傅立叶导热定律的认识。
2、通过实验，掌握在稳定热流情况下利用稳态平板法测定材料导热系数的
方法。
3、确定材料的导热系数与温度之间的依变关系。
4、学****用温差热电偶测量温度的方法。
5、学****热工仪表的使用方法
二、实验原理
平板式稳态导热仪的测量原理是基于一维无限大平板稳态传热模型， 这种方
法是把被测材料做成比较薄的圆板形或方板形， 薄板的一个表面进行加热， 另一
个表面则进行冷却，建立起沿厚度方向的温差。图 1 是无限大平板导热示意图。
δ Tw2
y
T Q Tw1
x
图 1 无限大平板的稳态导热示意图
根据傅立叶（ Fourier ）定律：
c T
(
T )
y
(
T )
(
T ) &
x
x
y
y
y
在一维无限大平板稳态传热时，方程（ 1）可简化为：
2 T

（ 1）
x2
其边界条件为

0

（ 2）
x=0 时， T=Tw1
x=δ 时， T=Tw2
可解得下列方程
Q A(Tw1 Tw2 )
由式（ 3）可得
Q
A (Tw1 Tw2 )
式中
λ——导热系数， W/m ·℃；
δ——试件厚度， m；
Q——热流量， w；
2
A——试件面积， m；
Tw1 ——试件下表面温度，℃；
Tw2 ——试件上表面温度，℃。
一般情况下，选择平板试件的尺寸要注意满足下列条件：
1D~1D
7 10
式中
D ——方板的短边长度， m。
热流量 Q也可以由输入电压和电阻表示为：
U 2
Q
R
式中
U——施加在加热板上的电压， V；
R——加热板上内部加热电阻丝的电阻，Ω。
将式（ 5）带入式（ 4）得
U 2
R A (Tw1 Tw 2 )

3）
4）
5）
6）
对应此λ的材料温度为
T

Tw1 Tw2
2 （ 7）
根据式（ 7）只要知道试件面积 A、电压 U、电阻 R、厚度 δ以及在厚度 δ方
向上的温度差，便可求出导热系数。
三、实验设备
实验设备如图 2 所示。