热工实验指导书

《热工实验指导书》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、热工实验指导书热工实验室实验一圆球法测粒状材料的导热系数一、实验目的1.通过实验，掌握在稳定热流情况下，用圆球法测各种粒状材料的导热系数的方法。2.确定导热系数随温度变化的关系。3.加深对付里叶定律的理解。二、实验原理付里叶定律应用于球体稳定导热时其热流量：（）(1)实验证明，当温度变化范围不大时，对决大多数工程材料的导热系数与温度的关系，可以近似地认为是直线关系。(2)将（2）代入（1）通过分离变量（）(3)/m·）(4)式中=（t均+t均）/2—分别为内球壳的外径和外球壳的内径（m）—内、外球表面平均温度（）λ—材料的导热系数(/m·)—热流量=IV（）—

2、由实验确定的常数—材料在0时的导热系数(/m·)图1球壁导热过程由式（4）可知，只要在球壁内维持一维稳定温度场，测出它的直径以及导热量的值，则可由（4）式求出温度，以及时材料的导热系数。为了求得和的依变关系，则必须测定不同下的之值，从而求出（2）式中的和值。三、实验装置及设备（见图2）图2圆球导热仪器装置简图1—热电偶2—外球3—内球4—黄沙5—电加热器6—转换开关7—电位差计8—冰瓶9—电流表10—电压表11—自藕变压器实验设备包括：球体导热仪本体、热电偶测温系统和电加热器及调节电路。导热仪本体是由两个很薄的铜制圆球壳1和2组成，内球壳外径为=80mm，外球

3、壳的内径为=160mm。在两球壳之间充填粒状实验材料。热量由内球壳里边的电加热器5发出。热量通过球壁传出，由空气以自然对流方式带走，因为在外球壳表面的上部和下部空气自然对流情况不完全相同，故外球表面温度分布也不均匀。故此，在内球壳表面上和外球壳里边分别各用三对热电偶测量各点温度，并取其平均值作为内外球壁表面温度均和均，具体测量原理及装置可见图2。四、实验步骤1、先将所用测量的球体导热仪内装好待测物料（要松紧均匀，物料要干燥）。2、将测量所用的仪表：电流表、电压表、电位差计及调压器按图2连接好，经指导老师同意后，即可通电加热。3、用调压器将电压调至一定值，保持不

4、变，经一段时间后（从开始加热算起大约需几个小时，它取决于球壁尺寸及试样导热性能）。待内外球壁上各点温度为一定值，即球壁导热过程达到稳定后记录各点温度及电热器的电流与电压。4、改变电加热器的电压（调节调压器），即改变热量使之维持在另一个数值上，当球壁上各点温度达到新的稳定状态后，重复第3项的测量。5、实验完毕，切断电源，整理好仪器和实验用具。五、实验数据记录表电加热器功率mmv℃mmv℃mmv℃℃mmv℃mmv℃mmv℃℃电流A电压VV123由式（4）计算出各次实验的导热系数—的依变量，然后从图中找出随温度的变化规律，及公式（2）中的和之值。六、讨论1．当球体的

5、试料装不均匀时，会有什么影响？2．两球不同心时会产生什么问题？实验二空气横掠单管时平均换热系数的测定热交换器中广泛使用各种管子作为传热元件，其外侧通常为流体横向掠过管子强制对流换热方式，因此测定流体横向掠过管子时的平均换热系数是传热中的基本实验。本实验是测定空气横向掠过单圆管时的平均换热系数。一、实验目的、要求1、了解实验装置，熟悉空气流速及管壁的温度的测量方法，掌握测试仪器、仪表的使用方法。2、通过对实验的综合整理，掌握强制对流换热实验数据的整理方法。3、了解空气横掠管子时的换热规律。二、基本原理根据对流换热的分析，稳定受迫对流时的换热规律可用下列准则关系式

6、来表示：Nu=f(Re·Pr)（1）对于空气、温度变化范围又不大，上式中的普朗数Pr变化很小，可作为常数看待，故（1）式简化为：Nu=f(Re)（2）努谢尔特数Nu=（3）雷诺数Re=（4）其中：—空气横掠单管时的平均换热系数，()—来流空气的速度，()D—定型尺寸，取管子的外径，(m)λ—空气的导热系数，()—空气的运动粘度，()要通过实验确定空气横向掠过单管时的Nu与Re的关系，就需要测定不同流速及不同管子直径D时换热系数的变化。因此本实验中要测量的基本量为管子所处的空气流速、空气温度、管子表面的温度及管子表面散发出的热量。三、实验设备实验系统见附图1，本

7、体由风箱1、风机2、有机玻璃风道3组成。以保证在风道实验段中有均匀的空气流速。实验用管子为一薄壁不锈钢圆管4，安装在有机玻璃风道试验段中间。采用低电压大电流的直流电对试验管直接通电加热。空气横向掠过此管时将电流流过管所产生的热量通过对流换热方式带走，低压大电流由硅整流电源5供给，调整硅整流电源可改变对试验管的加热功率。试验时雷诺数Re应有较大范围的变化，以保证求得的空气横掠单管换热准则式的准确性，Re取决于管子所处空气流的速度及管子直径D，空气流速u可以通过装在风机入口处的调风门6来改变，而的变化范围受到风机压头的限制，如果采用不同直径的管子作试验管，就可以达

8、到较大Re变化范围，因此试验时可用直径