工程热力学实验指导书(内容)

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1、景德镇陶瓷学院试用教材工程热力学实验指导书热工教研室编景徳镇陶瓷学院2010年9月实验一：热管换热器实验1实验二：气体定压热容测量4实验三：饱和蒸汽压力和温度的变化7实验一热管换热器实验一、实验目的1•了解热管换热器实验台的工作原理；2.熟悉热管换热器实验台的使用方法；3.掌握热管换热器换热量Q和传热系数K的测试和计算方法二、实验台的结构极其工作原理热管换热器实验台的结构如下图所示。实验台由翅片热管（整体轧制）1、热段风道2、冷段风道3、冷段和热段风机4、电加热器（I—450W,D—1000W）5、工况选择开关（I和U）6、热电偶7、测温切换琴键开关8、热球风速仪（独立仪表）9、冷端热

2、电偶接线柱10、电位差计接线柱11和支架13等组成。1一翅片热管；2—热段风道；3—冷段风道；4—风机；5—电加热器6-工况选择开关；7—热电偶；8—测温切换琴键开关9—热球风速仪（图中未绘出）；10—冷端热电偶接线柱11一电位差计接线柱；12—风速测孔；13—支架图1T热管换热器实验台结构简图热段中的电加热器使空气加热，热风经热段风道时，通过翅片热管进行换热和传递,从而使冷段风道的空气温度升高。利用风道中的热电偶对冷、热段的进出口温度进行测量，并用热球风速仪对冷、热段的出口风速进行测量，从而可以计算出换热器的换热量Q和传热系数K。三、实验台参数1、冷段出口面积F/=0.092n/4=

3、0.0064m22、热段出口面积Fr=0.162=0.0256m23、冷段传热表面积//=0.536m24、热段传热表面积/r=0.496m2四、实验步骤1、联接电位差计和冷端热电偶。（如无冰条件，可不接冷端热电偶，而将冷端热电偶的接线柱短路，然后将测出的温度应加上室温）；2、接通电源；3、将工况开关按在“工况I”位置，此时电加热器和风机开始工作；4、用热球风速仪在冷、热段出口的测孔中测量风速。（为使测量工作在风道温度不超过40°C的情况下进行，必须在开机后立即测量）。风速仪使用方法，请参阅该仪器说明书。5、待工况稳定（约20分钟）后，按下琴键开关，切换测温点，逐点测量冷、热段进出口温

4、度切、九、□•］、几2（参看实验台结构图）。6、将工况开关按在“工况H”的位置，重复上述步骤，测量工况II的冷、热段进出N温度。7、实验结束后，切断所有屯源。五、实验数据处理（一）将实验中测得的数据填入下表中工况序号风速V冷、热段进出口热电势mv备注冷段V热段Vtntl2triI123平均n123平均注：将实验所用仪器名称、规格、编号及实验Id期、室温等填入上表的备注中。1、工况I(450W)冷段换热量热段换热量热平衡课差传热系数(-)计算换热量、传热系数及热平衡误差0=0.24（3600V/-幵刃）（畑切）[kcal/h]0=0.24（36OOV/F/0）（切・“2）[kcal/h]

5、5二（Qr-Qi）/Qf%K=Qi/fiAt[kcal/m2h°C]式中：％,匕—冷、热段出口平均风速，[m/s]F/,几一冷、热段出口段而积，[iW]切,trl,ti2,加一冷段、热段进出口风温(参见图示),[°C]Pl，Pr—冷、热段出口空气密度，[kg/m3]fi—冷段传热面积，[血]L°CJ&_5+耳2_—2+/〃-222、工况U(1000W)计算方法同上。将上面数据整理所求得的两种工况的实验结果填入下表，并进行比较分析。工况冷段换热量Qi(kcal/h)热段换热量Qr(kcal/h)热平衡误差8(%)传热系数K（kcal/m2h°C）In六.思考题：根据热力学第一定律写出热管

6、换热器的能量方程。实验二气体定压热容测量气体定压比热的测定是工程热力学的基本实验之一，实验中涉及温度、压力、热量（屯功）、流量等基本量的测量。计算屮用到混合气体（湿空气）方面的基本知识。本实验的冃的是增加热物性实验研究方而的感性认识，促进理论联系实际，以利于培养分析问题和解决问题的能力。一、实验目的1、掌握气体比定压热容的测量原理及其测量装置；2、掌握本实验屮测温、测压、测热、测流量的方法；3、掌握由基本数据计算比热值和比热公式的方法；4、分析实验产生误差的原因及减小误差的可能途径。二、实验原理根据气体平均比热定压热容定义，当气体在定压加热过程中温度由门升到（2吋，其平均比定压热容值可

7、以由下式确定：J/(kg.°C)式中：©—湿空气在定压加热过程中的吸热量，J/s；qm一湿空气的质量流量,kg/s；⑺一①一湿空气在定压加热前后的温差，°C。湿空气是干空气和水蒸气的混合物，当湿空气中水蒸气含量较少，分压力较低时，水蒸气可以当作理想气体处理。显然，当已知湿空气中水蒸气的吸热量0,时，干空气的比定压热容可由下式确定：J/(kg/C)式中：湿空气在定压加热过程中的吸热量，J/s；0'—水蒸气的吸热量，J/s；Qm.a—干空气的质量流