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传传 热热 试试 验验 技技 术术制作者：宁佐阳 长沙理工大学能动学院 2009年2月25日目录 实验一：非稳态法测材料的导热性能实验 实验二：材料导热系数的测定 实验三：空气纵掠平板时局部换热系数的测定 实验四：中温辐射时物体黑度的测试 实验五：水-水换热器换热性能的测试实验实验一实验一非稳态法测材料的导热性能实验非稳态法测材料的导热性能实验1实验目的实验目的(1)掌握测量绝热材料的导热系数和比热的测试原理和方法；(2)掌握使用热电偶测量温差的方法。2基本原理基本原理 无限大平板厚度为2，初始温度为t0，平板两面受恒定的热流密度qc均匀加热。对于任一瞬间沿平板厚度方向的温度分布t(x，)可由下面方程组解得：Xqc当F00.5时，在准稳态时，可求出平板材料的导热系数：根据热平衡原理，在准稳态时，比热为：实验时，dt/d以试件中心处为准。3实验装置实验装置实验设备系统图4实验步骤实验步骤点击点击“保存保存”按钮按钮安装试材安装试材双击桌面图标双击桌面图标测量试材尺寸测量试材尺寸天平称重天平称重双击双击“测量测量”按钮按钮测量测量完成完成5实验要求实验要求（1）细心装配试材、电加热器和热电偶，避免损坏；（2）根据实验数据，绘出温度变化曲线，计算出试材的导 热系数、比热容。实验二实验二 稳态法材料导热系数的测定稳态法材料导热系数的测定1实验目的实验目的(1)掌握用圆管法测定绝热材料的导热系数的原理和方法；(2)了解热电偶的测温原理。2基本原理基本原理 稳态条件下园筒壁一维导热：导热系数：33实验设备实验设备 实验设备由实验本体、热电偶、测温仪表、电阻式变压器、电流表和电压表组成。实验本体结构示意图1、电阻丝2、热电偶3、外圆管4、待测材料5、内圆管4实验步骤实验步骤电压升至电压升至70v150v记录实验数据记录实验数据记录圆筒尺寸记录圆筒尺寸打开电源开关打开电源开关调节调压器电压调节调压器电压等待导热达到稳定等待导热达到稳定5实验要求实验要求（1）实验数据记录；（2）实验结果整理和计算；（3）讨论实验结果，分析误差原因。实验三实验三空气纵掠平板时局部换热系数的测定空气纵掠平板时局部换热系数的测定1实验目的实验目的(1)了解实验装置的原理、测量系统及测试方法；(2)整理实测数据，了解沿平板局部换热系数的变化规律；(3)分析换热系数变化的原因，以加深对对流换热的认识。2基本原理基本原理局部换热系数hx由下式定义：w/m2.实验段简图 1.风道；2.平板；3.不锈钢片；4.热电偶；5.电源导板3实验装置实验装置空气纵掠平板受迫对流换热装置空气纵掠平板受迫对流换热装置1,风箱；风箱；2,风机；风机；3,有机玻璃风道试验段；有机玻璃风道试验段；4,不锈钢板；不锈钢板；5,硅整流电源；硅整流电源；6,风机入口；风机入口；7,毕托管；毕托管；8,微压计；微压计；9,分压箱；分压箱；10,转换开关；转换开关；11,数字电压表；数字电压表；12,标准电阻标准电阻 4实验步骤实验步骤等等待待稳定稳定调调整整电电位位差差计计打打开开风风机机调调节节调调压压器器电电压压测测出出各各点点温温度度电电势势5 实验要求实验要求（1）预习实验指导书，编制数据记录与计算用的表格；（2）用坐标纸绘制关系曲线，或在双对数坐标纸上绘制关系；（3）分析沿平板对流换热的变化规律，并进行误差分析，将实验结果及有关参考书上给出的准确方程进行比较。实验四实验四 中温辐射时物体黑度的测试中温辐射时物体黑度的测试1实验目的实验目的(1)巩固辐射换热理论；(2)掌握用比较法定性地测量中温辐射时物体表面黑度。22基本原理基本原理 由由n n个物体组成的辐射换热系统中，利用净辐射法，个物体组成的辐射换热系统中，利用净辐射法，可以求物体可以求物体i i的纯换热量的纯换热量:对于由对于由热源热源、传导圆筒、待测物体传导圆筒、待测物体3个物体表面组成个物体表面组成的封闭系统。的封闭系统。在其它条件完全相同的条件下，通过对比实在其它条件完全相同的条件下，通过对比实验，可求出待测物体表面的黑度。验，可求出待测物体表面的黑度。33实验装置及测量系统实验装置及测量系统辐射换热实验装置简图：辐射换热简图1热源2传导圆筒3待测物体它们表面温度均匀，热源1和黑体圆筒2的表面温度一致。44实验步骤实验步骤取下受体，装上黑体端盖取下受体，装上黑体端盖系统进入恒温系统进入恒温装上受体腔体端盖装上受体腔体端盖设定热源、传导左、传导右调温旋钮等温设定热源、传导左、传导右调温旋钮等温记录三组温度记录三组温度等待等待实验结束实验结束5 5 实验要求实验要求(1)求出待测物体表面的黑度；（2）分析产生误差的原因。实验四实验四 角系数的测定角系数的测定1实验目的实验目的(1)理解角系数的物理意义，了解角系数的测量方法；(2)掌握角系数测量仪的原理及操作使用方法。22基本原理基本原理 角系数角系数 表示微元漫表面表示微元漫表面dAdA1 1发射能流中发射能流中 到达有限表面到达有限表面A A2 2的份额，其计算式为：的份额，其计算式为：单位球体法示意图单位球体法示意图 33实验装置实验装置SM-1型角系数测量仪的基本结构如下图所示：4实验步骤实验步骤重复测量重复测量5 5次次记录笔记录笔格格纸纸上上画图画图计算方格纸上图形计算方格纸上图形面面积积 测量仪定位测量仪定位镜筒瞄准被测表面的轮廓线镜筒瞄准被测表面的轮廓线量出镜筒长度量出镜筒长度5 5 实验要求实验要求 (1)求投影面积的平均值及方差；（2）按理论公式计算角系数，并与实测值相比较。实验五实验五 水水水式换热器性能测试实验水式换热器性能测试实验 1实验目的实验目的(1)熟悉换热器性能的测试方法；(2)了解套管式换热器的结构特点及其性能；(3)加深对顺流和逆流两种流动方式换热器换热能力差别的认识。22基本原理基本原理 热流体放热量：冷流体吸热量：W平均换热量：W热平衡误差：对数传热温差：传热系数：33实验装置实验装置 本实验装置采用冷水可用阀门换向，进行顺逆流实验。换热器综合实验台原理图1.冷水泵2.冷水箱3.涡轮流量计4.冷水顺逆流换向阀门组5.换热器6.电加热水箱7.涡轮流量计8.回水箱9.热水泵44实验步骤实验步骤记录冷热水温度流量读数记录冷热水温度流量读数换热达到稳定换热达到稳定接通电源接通电源开动水泵开动水泵加加热热等待等待改顺流改顺流逆流逆流改变冷水流量改变冷水流量逆流实验逆流实验5 5 实验要求实验要求 (1)计算各种工况下的传热系数；（2）以传热系数为纵坐标，冷水流速为横坐标绘制传热性能曲线。实验七实验七 空气空气水式换热器性能测试实验水式换热器性能测试实验 1实验目的实验目的(1)熟悉空气-水换热器性能的测试方法；(2)掌握气-水翅片管、光管换热器，在顺排、叉排、逆流、顺流各种情况下换热器的结构特点及其性能的差别。22基本原理基本原理 热流体放热量：冷流体吸热量：W平均换热量：W热平衡误差：对数传热温差：传热系数：33实验装置实验装置 44实验步骤实验步骤记录参数记录参数换热达到稳定换热达到稳定设定热水温度设定热水温度开动水泵开动水泵加加热热等待等待改顺流改顺流逆流逆流改变冷水流量改变冷水流量逆流实验逆流实验开动风机开动风机5 5 实验要求实验要求 (1)计算各种工况下的传热系数；（2）以传热系数为纵坐标，冷水流速为横坐标绘制传热性能曲线；(3)两种不同流动方式(顺流、逆流)在不同工况的传热情况下进行换热器换热性能的比较与分析。