传热学实验指导书

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1、传热学实验指导书     俞天兰编                湖南工业大学机械工程学院过程装备与控制工程专业教研室2006年9月    19目   录  实验一 稳态球体法测定粒状材料导热系数1一、实验目的1二、实验原理1三、实验仪器与设备1四、实验步骤2实验二 非稳态（准稳态）法测量材料的导热性能实验3一、实验目的3二、实验原理3三、实验装置5四、实验步骤5五、注意事项6实验三 强迫对流表面传热系数的测定6一、实验目的6二、实验原理6三、实验设备8四、实验步骤9五、数据整理与计算10实验四 空气

2、在水平管外自然对流时表面传热系数测定11一、实验目的11二、实验原理12三、实验装置13四、实验步骤13五、实验数据的整理14六、实验注意事项15实验五 中温法向辐射时物体黑度测定15一、   实验目的15二、 实验原理15三、实验装置17四、实验方法和步骤18五、注意事项18    19实验一 稳态球体法测定粒状材料导热系数一、实验目的1.在稳定状态下，利用圆球法测定粒状材料的导热系数。2.掌握实验基本原理、实验装置结构，学会使用实验仪器与设备。3.对数据进行处理和误差分析。 二、实验原理 两个直径

3、不同的空心圆球，圆球壁很薄，并放在同一圆心位置，两球之间充满一定容量、需要测定的颗粒状材料。内球装有一个电加热器，产生热量Q,沿圆球表面法线方向通过颗粒状材料向外传递热量。假定内球壁面温度为 ，外球壁面温度为 ，且     ，球面各点温度场均是一维的，当温度不随时间变化，达到稳定状态时，根据傅里叶定律可得通过球壁的传热量为：求解上式并带入边界条件，可得：在热平衡时，认为传热量与电加热量相等                           其中： λ—导热系数      Q—热量(W)     d1

4、—内球直径(m)     d2—外球直径(m)     t1—内球温度℃     t2—外球温度℃     I—电流(A)     U—电压(V)通过以上各式即可求出待测材料的导热系数。 三、实验仪器与设备 实验装置由两个很薄的空心圆球组成，内球直径d1=80mm，外球直径d2=160mm。内球内部装有电加热器，被测材料置于两同心球之间，热量通过被测材料传给外球，然后通过外球表面与空气之间的对流传给空气，内球表面均匀分布3对铜—19康铜热电偶，可测内球壁温         ，外球内表面也均匀分布3对铜

5、—康铜热电偶，测量外球壁温          。实验台面由圆球导热仪、冰瓶、电源开关、加热按钮、测试按钮、电源指示灯、加热指示灯、测试指示灯、SY821型转换开关、PZ158A型直流数字电压表、WYJ型可调式直流稳压电源、电压表、XMT606型显示、控制、变送智能仪表组成（如图1-1所示）。                         图1-1圆球导热仪体及测量系统 四、实验步骤1.按图1－1接好转换开关、直流数字电压表、直流稳压电源、圆球导热仪。2.打开电源开关，此时电源指示灯亮。观察电压表的数

6、值是否为220伏，按下加热按钮，此时加热指示灯亮。分别调节可调式直流稳压电源的稳压粗调和细调旋钮，使输出电压值为30～40伏之间，并记下电压值和电流值。对圆球导热仪进行加热3～4个小时，使其达到稳定状态3.待圆球导热仪达到稳定后，按下直流数字电压表的200mv按钮，使其最大量程为200mv。按下测试按钮，将转换开关从标准，依次转至1、2、3、4、5处，分别读出直流数字电压表显示的数值。其中标准、1、2处的温度为内球壁温，3、4、5处的温度为外球壁温。每隔5分钟测量一次，测量3～4次，然后将最后一组数据

7、取平均值。4.根据热电势值mv查阅铜—康铜热电偶分度表，求得各点温度值。5.实验结束后，再次按下测试按钮、加热按钮，关闭电源开关。      19实验二 非稳态（准稳态）法测量材料的导热性能实验一、实验目的 1.快速测量绝热材料的导热系数和比热。2.掌握使用热电偶测量温差的方法。 二、实验原理　 图2—1第二类边界条件无限大平板导热的物理模型 本实验是根据第二类边界条件，无限大平板的导热问题来设计的。设平板厚度为2。初始温度为，平板两面受恒定的热流密度均匀加热（见图2—1）。求任何瞬间沿平板厚度方向的

8、温度分布。平板中心面处和平板加热面处两面的温差为：      =19得出导热系数：式中，—平板的导热系数，     —沿x方向给平板加热的恒定热流密度，     —平板的厚度，     —两面的温差，根据热平衡原理，在准稳态有下列关系：          式中，—平板的横截面积     —试件材料的密度     —试件材料的比热     —准稳态时的温升速率由上式可求得比热为：          实验时， 以试件中心处为准。 19三、实验装置图2—2