CN201584087U - 热膨胀系数测试实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种热膨胀系数测试实验装置，包括经支杆连接固定的左端块和右端块，左端块和右端块上搁置待测铜管，待测铜管的左端在左端块处固定，待测铜管的右端自由搁置在右端块上；待测铜管的中部设置测温计，靠近右端块处在待测铜管上设置伸长量测量块，伸长量测量块的外侧设置测量用千分表，千分表的顶针抵靠在伸长量测量块上；待测铜管的一端经进水软管、泵连接到热水箱，待测铜管的另一端经出水软管连接到热水箱。本实用新型有益效果是使用热水直接加热待测铜管，控制热水的温度就能很好地控制待测铜管的温度；测温计与待测铜管保持铜接触，测温准确度大为提高，温度过冲很小，从而大大缩短了实验时间。

Description

热膨胀系数测试实验装置

技术领域

本实用新型属于教学实验装置领域，具体是涉及一种热膨胀系数测试实验装置。

背景技术

现有技术中，热膨胀系数测试实验装置结构很复杂，是将待测量样品置放在一个电加热的铜管内，通电加热后待测量样品受热形变伸长，通过测量伸长量跟温度变化量之间的关系，来近似地推算出待测量样品的热膨胀系数。现有的热膨胀系数测试实验装置有几个缺点：1、结构复杂，形体笨重；2、电加热铜管与待测量样品没有直接接触，热传导较慢，造成电加热铜管与待测量样品存在较大的温度差，控温效果不佳，温度波动大，最终影响热膨胀系数的测量精度；3、由于样品被安装在电加热铜管内，待测量样品散热很慢，一旦温度过冲，在下降到需要的测量温度时，需要长时间的等待，拖延实验时间，造成一堂实验课做不完一个完整的实验。

发明内容

本实用新型主要是解决上述现有技术所存在的技术问题，提供了一种热膨胀系数测试实验装置。

本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种热膨胀系数测试实验装置，包括经支杆连接固定的左端块和右端块，所述左端块和右端块上搁置待测铜管，待测铜管的左端在左端块处固定，待测铜管的右端自由搁置在右端块上；待测铜管的中部设置测温计，靠近右端块处在待测铜管上设置伸长量测量块，伸长量测量块的外侧设置测量用千分表，千分表的顶针抵靠在伸长量测量块上；待测铜管的一端经进水软管、泵连接到热水箱，待测铜管的另一端经出水软管连接到热水箱。

作为优选，所述右端块的外侧设置支架，所述千分表固定在支架上，千分表的顶针穿过右端块后抵靠在伸长量测量块上。

作为优选，所述左端块内侧设置固定块，待测铜管的左端固定在固定块上，这样便于更换待测铜管。

作为优选，所述待测铜管的中部的测温计为热电偶，也可以采用其他测温计，比如红外测温计等。

作为优选，所述热水箱带有电加热机构，方便实验的进行。

本实用新型有益效果是：1、使用热水直接加热待测铜管，热水与待测铜管之间的热阻很小，控制热水的温度就能很好地控制待测铜管的温度；2、测温计与待测铜管保持铜接触，热阻很小，测温准确度大为提高，温度过冲很小；可基本忽略因温度过冲带来的不必要的等待时间，从而大大缩短了实验时间；3、整体结构简单，设计合理。

附图说明

图1是本实用新型的一种结构示意图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：参看图1，本实用新型包括经支杆3连接固定的左端块1和右端块2，左端块1和右端块2上搁置待测铜管7，左端块1内侧设置固定块4，待测铜管7的左端固定在固定块4上，待测铜管7的右端自由搁置在右端块2上，这样便于更换待测铜管；待测铜管7的中部设置测温计8，测温计为热电偶，也可以采用其他测温计，比如红外测温计等；靠近右端块2处在待测铜管7上设置伸长量测量块5，测量块5由螺钉6紧固在待测铜管7上，右端块2的外侧设置支架10，千分表9固定在支架10上，千分表9的顶针11穿过右端块2后抵靠在伸长量测量块5上；待测铜管7的一端经进水软管13、泵14连接到热水箱12，待测铜管7的另一端经出水软管15连接到热水箱12，热水箱12带有电加热机构，方便实验的进行。

事先加热热水箱12里面的水，实验时泵14将热热水箱12里面的热水输送流经待测铜管7，使得待测铜管7受热温度上升，测温计8实时得测量待测铜管7的温度。室温时，待测铜管7的长度计为L₀，待测铜管7的温度计为t₀，千分表9也归零；当待测铜管7的温度上升到t₁时，读取并记下千分表9的读数L₁；当待测铜管7的温度上升到t₂时，读取并记下千分表9的读数L₂；依此多组实验数据。根据膨胀系数的近似计算公式：

$\mathrm{\α}=\frac{\mathrm{\ΔL}}{L\·\mathrm{\Δt}}$

式中，ΔL是指待测铜管7受热膨胀后的伸长量，即千分表9的读数L₁、L₂、L₃……；L是指室温时待测铜管7的长度计为L₀；Δt是指对应千分表9的每个读数L₁、L₂、L₃……时待测铜管7受热的温度变化值，即t₁-t₀、t₂-t₀、t₃-t₀……。根据测试数据，计算出多个膨胀系数α，其中

${\mathrm{\α}}_1=\frac{L_1}{L\·(t_1-t_0)},$ ${\mathrm{\α}}_2=\frac{L_2}{L\·(t_2-t_0)},$ ${\mathrm{\α}}_3=\frac{L_3}{L\·(t_3-t_0)}......$

再计算出膨胀系数α的平均数 $\stackrel{\‾}{\mathrm{\α}}=\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\α}}_i,$ 即为待测铜管7的膨胀系数。

将本实用新型千分表9的位置移到右端块2的左侧，使得千分表9的顶针11抵靠在伸长量测量块5的左侧，还可以实验测量待测铜管7降温收缩时的实验数据，根据这个测试数据计算出待测铜管7降温收缩时的膨胀系数，可以与上面待测铜管7升温膨胀时的膨胀系数做比较，提高学生的实验兴趣和积极主动性。

最后，应当指出，以上实施例仅是本实用新型较有代表性的例子。显然，本实用新型不限于上述实施例，还可以有许多变形。凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均应认为属于本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种热膨胀系数测试实验装置，包括经支杆(3)连接固定的左端块(1)和右端块(2)，其特征在于所述左端块(1)和右端块(2)上搁置待测铜管(7)，待测铜管(7)的左端在左端块(1)处固定，待测铜管(7)的右端自由搁置在右端块(2)上；待测铜管(7)的中部设置测温计(8)，靠近右端块(2)处在待测铜管(7)上设置伸长量测量块(5)，伸长量测量块(5)的外侧设置测量用千分表(9)，千分表(9)的顶针(11)抵靠在伸长量测量块(5)上；待测铜管(7)的一端经进水软管(13)、泵(14)连接到热水箱(12)，待测铜管(7)的另一端经出水软管(15)连接到热水箱(12)。

2.根据权利要求1所述的热膨胀系数测试实验装置，其特征在于所述右端块(2)的外侧设置支架(10)，所述千分表(9)固定在支架(10)上，千分表(9)的顶针(11)穿过右端块(2)后抵靠在伸长量测量块(5)上。

3.根据权利要求1所述的热膨胀系数测试实验装置，其特征在于所述左端块(1)内侧设置固定块(4)，待测铜管(7)的左端固定在固定块(4)上。

4.根据权利要求1所述的热膨胀系数测试实验装置，其特征在于所述待测铜管(7)的中部的测温计(8)为热电偶。

5.根据权利要求1所述的热膨胀系数测试实验装置，其特征在于所述热水箱(12)带有电加热机构。

Images