CN206756728U - 一种良导体导热系数实验仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种良导体导热系数实验仪，涉及教学仪器领域，包括测量样品、底座、加热装置、冷却装置和测量装置，底座上设有支架，加热装置和冷却装置分别安装在支架上，测量样品一端与加热装置紧贴、另一端与冷却装置紧贴，加热装置内设有加热棒，加热棒通过加热棒电源线与外部的PID控制箱连接，冷却装置包括进水管、出水管和冷却铜管，冷却铜管一端与进水管连通且另一端与出水管连通，冷却铜管为环状并套在测量样品靠近冷却装置的一端，本实用新型能对测量样品的温度进行比较精确的测量，能对测量样品的高温端的温度进行比较精确的控制，使装置更符合稳态法测量条件，测量样品安装方便，便于根据实验需要进行更换。

Description

一种良导体导热系数实验仪

技术领域

本实用新型涉及教学仪器领域，具体涉及一种良导体导热系数实验仪。

背景技术：

导热系数是反映材料导热性能的重要参数之一，它不仅是评价材料热学特性的依据，也是材料在设计应用时的一个依据。因为材料的导热系数不仅随温度、压力变化，而且材料的杂质含量、结构变化都会明显影响导热系数的数值，所以在科学实验和工程技术中对材料的导热系数常用实验的方法测定。稳态法测量物体导热系数物理意义清晰，是应用较为普遍的测量方法。

稳态法实验装置一般由加热装置、样品、降温装置和测温装置组成。实验条件是保持样品两端温度不变且有一定的温差，样品要进行良好的保温处理，且能够比较精确地测量传递的热量。目前，学生实验用良导体导热系数测量装置的加热方式不统一，很难保证样品高温端温度恒定；样品低温端冷却装置采用风扇等散热方式也难以保证有效降温；样品一般采用石棉进行保温，石棉的多孔特点使得样品存在横向散热，实验测量结果受环境影响严重；测温装置采用液体温度计容易破碎影响实验进程，采用热电偶测温精度较低；样品一般设有两个测温点，导热系数测量强烈依赖两个测温点的温度，实验测量精度难以保证；很多实验仪采用分别传热的方式测量传递热量，即：当没有样品导热时，测量加热端或降温端的基础散热，将基础散热从热源供热中减掉，从而得到样品传递的热量，这种方式很难保证高温端和低温端的基础散热条件与有样品时完全一致，容易引入测量误差，采用在线测量热量传递的方式更合适；另外，待测样品大多与加热装置和降温装置固定在一起，导致实验仪的通用性较差。这些问题限制了学生进行实验探索研究的内容。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种良导体导热系数实验仪，以解决现有技术中导致的上述多项缺陷。

一种良导体导热系数实验仪，包括测量样品、底座、加热装置、冷却装置、和测量装置，所述底座上设有支架，所述加热装置和冷却装置分别安装在支架上，所述加热装置的左端面和冷却装置的右端面上分别设有锁紧螺纹且旋向相反，所述冷却装置与支架紧固安装，所述加热装置与支架滑动安装，所述测量样品的两端安装在锁紧螺纹中且一端与加热装置紧贴、另一端与冷却装置紧贴，所述加热装置内设有加热棒，所述加热棒通过加热棒电源线与外部的PID控制箱连接，所述冷却装置包括进水管、出水管和冷却铜管，所述冷却铜管一端与进水管连通且另一端与出水管连通，所述冷却铜管为环状并套在测量样品靠近冷却装置的一端，所述测量装置为Pt100温度传感器，所述测量样品的表面钻有测温孔，所述测温孔内安装有Pt100温度传感器，所述Pt100温度传感器与外部的实验主机电性连接，所述测量样品和冷却铜管的表面设有一保温层，所述保温层内设有绝热柱且Pt100温度传感器与绝热柱螺纹连接。

优选的，所述进水管和出水管上均设有Pt100温度传感器。

优选的，所述底座上设有接水漏斗，所述接水漏斗位于出水管出口的正下方，所述接水漏斗的下端连接有一贯穿底座的排水管，所述底座上还设有置物盘，所述底座上设有温度传感器转换接头，所述Pt100温度传感器通过导线与温度传感器转换接头连接，所述温度传感器转换接头通过温度传感器多芯电缆与外部的PID控制箱电性连接。

优选的，所述测温孔设有5个且均匀分布在测量样品上。

优选的，所述测量样品为棒状且左右两端分别攻有螺纹且旋向相反，所述测量样品为铜或者铝。

本实用新型的优点在于：本实用新型公开了一种良导体导热系数实验仪，PID控制箱中的显示系统显示温度的数值，采用PID对加热端温度进行控制，测量样品和冷却装置均进行了良好的保温处理，有效保证了稳态实验条件，高了学生实验测量精度；采用螺纹结构将测量样品安装在加热装置与冷却装置之间，采用一端紧固另一端滑动的安装形式，可以快速的对测量样品进行安装定位，改善了实验仪的通用性和拓展了实验教学内容；采用PT100高精度传感器测温，提高了导热系数测量精度；对样品进行多点测温，可研究物体传热规律。

附图说明

图1为本实用新型所述的一种良导体导热系数实验仪的侧视图。

图2为本实用新型所述的一种良导体导热系数实验仪的俯视图。

图3为本实用新型所述的一种良导体导热系数实验仪的原理示意图。

其中：1—底座，2-测量样品，3-锁紧螺纹，4-加热棒，5-冷却铜管，6-Pt100温度传感器，7-保温层，8-进水管，9-出水管，10-接水漏斗，11-排水管，12-温度传感器转换接头，13-支架，14-地脚，15-温度传感器多芯电缆，16-加热棒电源线，17-置物盘。

具体实施方式

为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。

如图1至图3所示，一种良导体导热系数实验仪，包括测量样品2、底座1、加热装置、冷却装置、和测量装置，所述底座1上设有支架13，所述加热装置和冷却装置分别设立在一支承座上且支撑座安装在支架13上，所述加热装置的左端面和冷却装置的右端面上分别设有锁紧螺纹3且旋向相反，所述冷却装置与支架13紧固安装，所述加热装置与支架13滑动安装，所述测量样品2的两端安装在锁紧螺纹中且一端与加热装置紧贴、另一端与冷却装置紧贴，所述加热装置内设有加热棒4，所述加热棒4通过加热棒电源线16与外部的PID控制箱连接，所述冷却装置包括进水管8、出水管9和冷却铜管5，所述冷却铜管5一端与进水管8连通且另一端与出水管9连通，所述冷却铜管5为环状并套在测量样品2靠近冷却装置的一端，所述测量装置为Pt100温度传感器6，所述测量样品2的表面钻有测温孔，所述测温孔内安装Pt100温度传感器6，所述Pt100温度传感器6与外部的实验主机电性连接，所述测量样品1和冷却铜管5的表面设有一保温层7，所述保温层7内设有绝热柱且Pt100温度传感器6与绝热柱螺纹连接。

在本实施例中，所述进水管8和出水管9上均设有Pt100温度传感器6。

在本实施例中，所述底座1上设有接水漏斗10，所述接水漏斗10位于出水管9出口的正下方，所述接水漏斗10的下端连接有一贯穿底座的排水管11，所述底座1上还设有置物盘17，所述底座1上设有温度传感器转换接头12，所述Pt100温度传感器6通过导线与温度传感器转换接头12连接，所述温度传感器转换接头12通过温度传感器多芯电缆15与外部的PID控制箱电性连接。

在本实施例中，所述测温孔设有5个且均匀分布在测量样品2上。

在本实施例中，所述测量样品2为棒状且左右两端分别攻有螺纹且旋向相反，所述测量样品2为铜或者铝。

实验仪主要由测量样品2、加热装置、冷却装置、Pt温度传感器6和PID控制箱组成，测量样品2、加热装置、冷却装置通过锁紧螺纹3以及螺纹结构连接在一起，实现测量样品2可更换的目的，PID控制箱与实验主机连接，通过PID控制箱对测量样品2对加热装置进行温度控制，实验主机显示并记录测量样品2各测温点的温度随时间变化,采用高精度PT100温度传感器6，显示精度为0.1℃，保证对测量样品2、加热装置和冷却装置进、出水温度测量的准确性，测量样品2和冷却铜管5的表面采用聚氨酯进行保温处理，有效防止了在导热过程中热量在横向上的损失，测量样品上均匀设置5个测温孔，可观测传热在非稳态和稳态状态下样品的温度分布情况，在传热达到稳态时，使用其中任意两个测温孔温度可测量样品的导热系数并进行分析，测量样品位于冷却装置的一端的外部缠绕冷却铜管5，通入流水对其进行降温，通过测量冷却铜管5的进、出水温度可以的得知冷却的效率，利用容器测量流出水的容量，用秒表测量时间即可得到水流量，进而通过计算流过样品横截面的热量，对测量样品进行保温处理，可防止测量样品受到外部环境的影响而使温度产生改变，减小实验测量时由外部环境温度所带来的的误差。实验仪对导热系数测量结果误差可控制在8％以内(目前教学实验的测量误差多在10％以上)，满足了实验教学的要求。

本实用新型的优点在于：本实用新型公开了一种良导体导热系数实验仪，PID控制箱与实验主机连接，主机中的显示系统显示温度的数值，采用PID对加热端温度进行控制，测量样品和冷却装置均进行了良好的保温处理，有效保证了稳态实验条件，高了学生实验测量精度；实采用螺纹结构将测量样品安装在加热装置与冷却装置之间，采用一端紧固另一端滑动的安装形式，可以快速的对测量样品进行安装定位，改善了实验仪的通用性和拓展了实验教学内容；采用PT100高精度传感器测温，提高了导热系数测量精度；对样品进行多点测温，可研究物体传热规律。

由技术常识可知，本实用新型可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本实用新型范围内或在等同于本实用新型的范围内的改变均被本实用新型包含。

Claims (5)

1.一种良导体导热系数实验仪，包括测量样品、底座、加热装置、冷却装置和测量装置，其特征在于，所述底座上设有支架，所述加热装置和冷却装置分别安装在支架上，所述加热装置的左端面和冷却装置的右端面上分别设有锁紧螺纹且旋向相反，所述冷却装置与支架紧固安装，所述加热装置与支架滑动安装，所述测量样品的两端安装在锁紧螺纹中且一端与加热装置紧贴、另一端与冷却装置紧贴，所述加热装置内设有加热棒，所述加热棒通过加热棒电源线与外部的PID控制箱连接，所述冷却装置包括进水管、出水管和冷却铜管，所述冷却铜管一端与进水管连通且另一端与出水管连通，所述冷却铜管为环状并套在测量样品靠近冷却装置的一端，所述测量装置为Pt100温度传感器，所述测量样品的表面钻有测温孔，所述测温孔内安装有Pt100温度传感器，所述Pt100温度传感器与外部的实验主机电性连接，所述测量样品和冷却铜管的表面设有一保温层，所述保温层内设有绝热柱且Pt100温度传感器与绝热柱螺纹连接。

2.根据权利要求1所述的一种良导体导热系数实验仪，其特征在于：所述进水管和出水管上均设有Pt100温度传感器。

3.根据权利要求1所述的一种良导体导热系数实验仪，其特征在于：所述底座上设有接水漏斗，所述接水漏斗位于出水管出口的正下方，所述接水漏斗的下端连接有一贯穿底座的排水管，所述底座上还设有置物盘，所述底座上设有温度传感器转换接头，所述Pt100温度传感器通过导线与温度传感器转换接头连接，所述温度传感器转换接头通过温度传感器多芯电缆与外部的PID控制箱电性连接。

4.根据权利要求1所述的一种良导体导热系数实验仪，其特征在于：所述测温孔设有5个且均匀分布在测量样品上。

5.根据权利要求1所述的一种良导体导热系数实验仪，其特征在于：所述测量样品为棒状，所述测量样品为铜或者铝。