热工学实验指导书new

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1、工程热力学与传热学实验指导书工程技术学院热工教研组编2009年12月热工学实验指导书实验一传热学的先导实验电位差计的原理与使用用热电偶测温时需测量热电偶的热电势差，此电势差很小，一般都在毫伏级。该电势可用动圈仪表（毫伏计）测量，但测量误差较大；也可用高灵敏度的数字电压表测量，虽使用方便，但该仪表价格太高。另外一种测量仪表为电位差计，其测量精密度较高。电位差计的工作原理是以一个已知的标准电势与被测电势相比较，使这两个电势差相等，则被测电势即为已知的标准电势。这方法相当于用电桥法测量电阻值，更形象地说如同用天

2、平来称物体的质量，当给定的法码与被测物体平衡时，被测物体的质量就是法码的质量。图1-1电位差计的工作原理图1-2UJ-36型电位差计的盘面图1-1所示是电位差计的工作原理图。图中由E、Rp、R、RN组成工作电路。E为工作电源，当R为一定值且通过它的电流I也为一定值是时其两端电势差也为一定值。由于工作电源E在工作时有消耗电源电压会变动，因而引起I变化。为了保证I不变，可以调整电阻RP使I不变。如何知道I能保持设计值不变呢？这时可用标准电池EN来进行检验。在电路中RN为标准电阻值，当工作电流为设计值时，RN两

3、端的电势差等于标准电池的电势EN，EN等于1.01896V。因此，在测量前首先用标准电池校正电路的工作电流，用检流计来检查标准电路是否平衡。如果不平衡则调整电阻RP直至平衡，这时工作电路电流I为设计值。测量时将检流计接至测量电路，调整电阻R上的滑动触点Q的位置，直至检流计再次指零，RQ上的势即为测电势。-1-热工学实验指导书图1-2所示为常用的UJ-36型电位差计，其盖子背面有操使用说明。使用步骤如下：（1）先将热电偶两电极接在有“未知”字样的两个接线柱上（注意极性），再将倍率开关旋向所需的位置上（×1或

4、×0.2），这时已接通电位差计的工作电源，同时也接通了检流计的工作电源，检流计会发生偏转。（2）调整零旋钮，使检流计指零。（3）将键开关K拨向“标准”，调整Rr检流计又会偏转，再调整右上角电流调节电阻RP，使检流计回零，这时表示工作电流达到设计值。（4）在进行测量时，将键开关K拨向“未知”，旋转两个测量盘（步进盘与滑线盘）再次使检流计为零，这时测量盘上的读数即为被测热电偶的电势值。（5）如果倍率开关指向×0.2，测量盘上的值应乘以0.2。（6）测试完毕以后一定要将倍率开关旋至“断”的位置，以保护工作电源。

5、-2-热工学实验指导书实验二用平板法测定保温材料的导热系数一、实验目的1、用平板法测定保温材料的导热系数；2、确定导热系数随温度变化的关系。二、实验原理平板法测定保温材料的导热系数是以一维稳态导热原理为基础，这时通过平板的热流量为：λA()tt−hcΦ=δ于是：ΦΦδδδ2Φλ===（2-1）A()tthc−Δ()tttthc−+−()hc′′Att(12+Δ)A2在实验中需测得：试材的厚度为δ；试材的面积A；通过该面积的热流量Φ；试材的表面温度th及tc。于是试材的导热系数可由式（2-1）求出。三、主要

6、仪器与试材实验本体如图2-1所示，加热器1产生的热量通过试材2被冷却水带走，当加热器上下的热传递条件基本一致时，产生的热量将是上下各一半，即通过任一侧试材的热流量为Φ=P/2。在整理实验数据时，11tt=+()ttt，=+(t)hc2314221Δ=−Δ=−tttttt，δ=+()δδ121234122-3-热工学实验指导书图2-1平板导热装置图1-冷却水套；2-电加热器；3-试材；4-功率表；t1、t2、t3、t4是热电偶测点δ1、δ2为上下两块试材的厚度，要求两块试材的材质一样，且δ1=δ2。在加热器

7、水平方向填有保温性能较好的材料，当试材厚度方向尺寸比宽度方向尺寸小很多时，可以忽略水平方向的热损失。因此可以近似地认为该导热是一维的。四、实验方法与步骤1、将试材烘干。2、记录试材尺寸，当试材的厚度为20~30mm时，两块试材平均厚度之差应小于1mm，两块试材的容重应接近相等，并仔细地将试材装入实验装置内，将热电偶热接点紧贴在试材的两表面上。3、按图接线，接通冷却水，合上电源加热，经一段时间后进行测量；以后每隔10分钟测数据一次，直至系统达到热稳定状态为止。4、改变电加热器的电流、电压，待系统达到热稳定后

8、再次记录所需数据。5、实验数据经教师审阅后，整理现场方可离开。五、实验注意事项1、实验前，将两块试材压紧。2、实验时，在改变加热功率后，要等到系统足够稳定后（10分钟后）方可进行数据测量。3、电加热功率不可过大，控制在20W以内。4、实验结束后，切断电源。-4-热工学实验指导书六、实验结果处理对于大多数保温材料其导热系数随温度的变化有以下线性关系：图2-2导热系数随温度变化关系图λ=+λ(1bt)（2-2）0λ=+λ(1bt)