關于導熱系數的測定方法導熱系數的測量方法導熱系數（又稱熱導率）是反映材料熱傳導性質的物理量，表示材料導熱能力的大小。某種材料的導熱系數不僅與構成材料的物質種類密切相關，而且還與它的微觀結構、溫度、壓力及雜質含量有關。在科學實驗和工程設計中，所用材料的導熱系數都需要用實驗的方法精確測定。第2頁,共12頁，2024年2月25日，星期天穩態法平板法熱流計法非穩態法瞬態熱線法瞬態平面熱源法探針法激光法3ω法導熱系數的測量方法第3頁,共12頁，2024年2月25日，星期天穩態法

第4頁,共12頁，2024年2月25日，星期天球體法實驗儀器球壁導熱儀適用材料用于測定粉狀、顆粒狀、纖維狀干燥材料在不同填充密度下的導熱系數第5頁,共12頁，2024年2月25日，星期天圓球法測定絕熱材料的導熱系數是以同心球壁穩定導熱規律作為基礎。在球坐標中，考慮到溫度僅隨半徑r而變，故是一維穩定溫度場導熱。實驗時，在直徑為d1

和d2

的兩個同心圓球的圓殼之間均勻地填充被測材料（可為粉狀、粒狀或纖維狀），在內球中則裝有球形電爐加熱器。當加熱時間足夠長時，球壁導熱儀將達到熱穩定狀態，內外壁面溫度分別恒為t1

和t2

。根據這種狀態，可以推導出導熱系數λ的計算公式。第6頁,共12頁，2024年2月25日，星期天根據傅立葉定理，經過物體的熱流量有如下的關系：

（44-1）式中：

Q──

單位時間內通過球面的熱流量，W

；

λ

──

絕熱材料的導熱系數，W/m·℃

；dt/dr—

溫度梯度，℃/m

；A──

球面面積，A=4πr2，m2

。

對（44-1）式進行分離變量，并根據上述條件取定積分得

（44-2）第7頁,共12頁，2024年2月25日，星期天

其中：r1、r2分別為內球外半徑和外球內半徑。積分得：

（44-3）

其中：Q為球形電爐提供的熱量。只要測出該熱量，即可計算出所測隔熱材料的導熱系數。事實上，由于給出的λ是隔熱材料在平均溫度tm=（t1+t2）/2時的導熱系數。因此，在實驗中只要保持溫度場穩定，測出球徑d1和d2

，熱量Q以及內外球面溫度即可計算出平均溫度tm下隔熱材料的導熱系數。改變t1

和t2

，則可得到導熱系數與溫度關系的曲線。第8頁,共12頁，2024年2月25日，星期天1.球壁導熱儀

實驗裝置圖如44–1所示。主要部件是兩個銅制同心球殼1、2，球殼之間均勻填充被測隔熱材料，內殼中裝有電熱絲繞成的球形電爐加熱器3.2.熱電偶測溫系統

銅—康銅熱電偶二支（測外殼壁溫度），鎳鉻—鎳鋁熱電偶兩支（測內殼壁溫度）；均焊接在殼壁上。通過轉換開關將熱電偶信號傳遞到電位差計，由電位差計檢測出內外壁溫度。3.電加熱系統

外界電源通過穩壓器后輸出穩壓電源，經調壓器供給球形電爐加熱器一個恒定的功率。用電流表和電壓表分別測量通過加熱器的電流和電壓。第9頁,共12頁，2024年2月25日，星期天圖44-1球壁導熱儀實驗裝置

1.內球殼2.外球殼3.電加熱器4.熱電偶熱端5.轉換開關6.熱電偶冷端7.電位差計8.調壓器

9.電壓表10.電流表11.絕熱材料第10頁,共12頁，2024年2月25日，星期天

1.將被測絕熱材料放置在烘箱中干燥，然后均勻地裝入球殼的夾層之中。2.按圖44-1安裝儀器儀表并連接導線，注意確保球體嚴格同心。檢查連線無誤后通電，使測試儀溫度達到穩定狀態（約3～4小時）。3.用溫度計測出熱電偶冷端的溫度t0。4.每間隔5～10分鐘測定一組溫度數據（內上、內下、外上、外下）。讀數應保證各相應點的溫度不隨時間變化（實驗中以電位差計顯示變化小于0.02mv為準），溫度達到穩定狀態時再記錄。共測試3組，取其平均值。5.測定并繪制絕