傳熱學(xué)試驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)

1、3.穩(wěn)態(tài)雙平板法測(cè)量非金屬的導(dǎo)熱系數(shù)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?鞏固導(dǎo)熱理論知識(shí)，了解建立較嚴(yán)格的一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的實(shí)際方法。2用穩(wěn)態(tài)雙平板法測(cè)定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)，確定導(dǎo)熱系數(shù)與溫度之間的關(guān)系：或。3學(xué)習(xí)實(shí)際問(wèn)題的實(shí)驗(yàn)研究方法和有關(guān)測(cè)試技術(shù)。二、實(shí)驗(yàn)裝置本實(shí)驗(yàn)裝置主要包括實(shí)驗(yàn)本體、電源、恒溫水浴和測(cè)試系統(tǒng)。圖3.1 實(shí)驗(yàn)裝置原理示意圖實(shí)驗(yàn)本體為對(duì)稱(chēng)的雙平板結(jié)構(gòu)，本體中央為圓形主加熱器及其周?chē)沫h(huán)形輔助加熱器，由電阻帶均勻繞成的薄片型電熱器。主、輔加熱器共平面，之間有一個(gè)小的環(huán)形隔縫。在主、輔加熱器兩側(cè)，各放置由導(dǎo)熱系數(shù)較大的黃銅做成的方形主均熱板和方形輔助均熱板，主、輔均熱板同厚度共平面，二者之間有5mm的

2、方形隔縫。兩塊邊長(zhǎng)等于輔助均熱板邊長(zhǎng)的等厚度的同種試件分別置于兩側(cè)的均熱板上。并在每塊試材另一面各安置一個(gè)方形冷卻器，最后用機(jī)械方法從兩個(gè)方向?qū)⑺鼈儔壕o以減小存在于各交界面上的接觸熱阻。冷卻器內(nèi)有盤(pán)旋形小槽，恒溫水在其中沿槽盤(pán)旋流動(dòng)，使試件的冷卻面溫度均勻一致。超級(jí)恒溫水浴向兩個(gè)冷卻器并聯(lián)供給恒溫水，使得兩塊試材的冷卻面等溫。由雙路直流穩(wěn)壓器分別對(duì)主、輔加熱器單獨(dú)供電。在實(shí)驗(yàn)時(shí)，對(duì)于已設(shè)定的主加熱器功率，可以調(diào)節(jié)輔助加熱器的功率，使得在熱穩(wěn)定時(shí)主、輔均熱板間的隔縫在徑向上無(wú)溫差，這意味著它們之間無(wú)熱量傳遞，主均熱板表面是等溫面，以主加熱器功率的一半對(duì)試件的中央部分供應(yīng)一維導(dǎo)熱熱流。這樣就達(dá)到了

3、實(shí)驗(yàn)原理的要求。必須特別指出，試件的厚度不宜過(guò)大，否則，由于試件側(cè)向散熱及其徑向溫度梯度引起的徑向?qū)幔沟弥骶鶡岚搴屠鋮s器間的試件內(nèi)各等溫面不再是互相平行的平面，不能滿足一維導(dǎo)熱實(shí)驗(yàn)原理的要求。為了減少實(shí)驗(yàn)本體的側(cè)面散熱，其周?chē)涣己帽亍Ｔ谥?、輔均熱板面和冷卻器冷卻面內(nèi)共埋設(shè)8對(duì)鎳鉻鎳硅熱電偶。通過(guò)多點(diǎn)切換開(kāi)關(guān)由電位差計(jì)測(cè)量各熱電偶的輸出熱電勢(shì)，查表確定各點(diǎn)溫度。三、實(shí)驗(yàn)原理圖3.2平板導(dǎo)熱原理雙平板法是以無(wú)限大平板的導(dǎo)熱規(guī)律為基礎(chǔ)。設(shè)有一塊厚度為，導(dǎo)熱系數(shù)為的無(wú)限大平板，一側(cè)以恒熱流q(W/)加熱，平板兩表面的溫度分別保持恒等于t1，t2，如圖3.2所示。根據(jù)傅立葉定律，描述板內(nèi)溫度場(chǎng)的

4、導(dǎo)熱微分方程式為：(3.1)對(duì)應(yīng)的邊界條件為：x=0處，t=t1(3.2)x=處，t=t2積分（3.1）式并代入（3.2）式得： (3.3)(3.4)為在平均溫度下板材的導(dǎo)熱系數(shù)，等于在t1和t2間材料的平均導(dǎo)熱系數(shù)，則（3.4）式可寫(xiě)為：(3.5)如要確定板材的導(dǎo)熱系數(shù)，須在熱穩(wěn)定時(shí)測(cè)出加熱（或冷卻）平板一側(cè)的恒熱流密度q(W/)和溫度t1，t2，依據(jù)（3.5）式便可得板材的平均導(dǎo)熱系數(shù)：(3.6)如要確定和t之間的關(guān)系，則要求在不同的平板溫度tmi下測(cè)出n個(gè)平均導(dǎo)熱系數(shù)mi，然后根據(jù)（3.4）式，應(yīng)用最小二乘法原理，求得：(3.7)(3.8)從而便可確定關(guān)系式或。四、實(shí)驗(yàn)步驟1預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

5、，弄懂實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)和實(shí)驗(yàn)方法。2將兩面已磨平的試件裝入實(shí)驗(yàn)裝置，并壓緊。3接好直流穩(wěn)壓電源、電壓表、電流表和電位差計(jì)；將超級(jí)恒溫水浴的出水口用橡皮管與兩個(gè)冷卻器并聯(lián)，并將它們的回水橡皮管引回恒溫水浴；熱電偶冷端置于冰瓶?jī)?nèi)，經(jīng)指導(dǎo)教師檢查認(rèn)可。4調(diào)節(jié)恒溫水浴上的控制溫度計(jì)的設(shè)定值，啟動(dòng)恒溫水浴。5接通直流穩(wěn)壓器。按預(yù)先擬定的方案，調(diào)節(jié)主、輔加熱器的功率，直至達(dá)實(shí)驗(yàn)要求。6熱穩(wěn)定時(shí)，每隔10分鐘測(cè)量一次，共測(cè)三次。7時(shí)間許可時(shí)，可改變水溫或主、輔加熱器功率，重復(fù)5、6步驟，共做68次實(shí)驗(yàn)。8測(cè)量數(shù)據(jù)經(jīng)指導(dǎo)教師審核后，切斷電源，結(jié)束實(shí)驗(yàn)，整理現(xiàn)場(chǎng)。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及處理1本實(shí)驗(yàn)所用試

6、材厚度=20.00mm，面積為170170mm2， 為了避免主加熱器的電源導(dǎo)線通過(guò)輔助加熱器而受熱，現(xiàn)將主加熱器電阻帶的兩端穿過(guò)輔助加熱器后與電源線連接。這樣，主加熱器實(shí)際傳給試件的熱量小于所測(cè)的主加熱器輸入電功率，根據(jù)主加熱器電阻帶中未穿過(guò)輔助加熱器的長(zhǎng)度可以確定一個(gè)小于1的功率修正系數(shù)K，標(biāo)示在實(shí)驗(yàn)本體的側(cè)面。本實(shí)驗(yàn)裝置采取雙平板的對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，使兩塊試件內(nèi)的溫度場(chǎng)相同，即t1=t2，t3=t4，同時(shí)，調(diào)節(jié)輔助加熱器功率使得t1=t5，t2=t6，以滿足主加熱器上試件的一維導(dǎo)熱條件。但是，由于加工工藝、裝配質(zhì)量和功率調(diào)節(jié)方法等方面的原因，實(shí)際中往往得不到上述的理想溫度場(chǎng)。因而，當(dāng)t1t2，t1

7、t5，t2t6，t3t4時(shí)即認(rèn)為近似符合實(shí)驗(yàn)原理的條件，其近似程度取決于實(shí)驗(yàn)結(jié)果所需精度的高低。計(jì)算試件在平均溫度tm=(t1+t2+t3+t4)/4下的平均導(dǎo)熱系數(shù)(W/m2)時(shí)，按照下式進(jìn)行計(jì)算，(3.9)式中：Fe為一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的計(jì)算面積（m2），(3.10)2將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入表3.1并計(jì)算相應(yīng)的。3確定與tm之間的關(guān)系，并繪出曲線。表3.1穩(wěn)態(tài)雙平板法測(cè)定非金屬材料導(dǎo)熱系數(shù)記錄表材料厚度 20 材料的面積 170170 測(cè)試人員 測(cè)試日期 項(xiàng)目工況主加熱器輔助加熱器恒溫水浴溫度主加熱器溫度輔助加熱器溫度tm電壓V電流A電壓V電流A()()()()()()()W/m工況一123工況二123

8、工況三123工況四123六、思考題1為了建立一維穩(wěn)定的溫度場(chǎng)，本實(shí)驗(yàn)裝置采取了哪些措施？2如果試件表面不平整時(shí)，測(cè)得的導(dǎo)熱系數(shù)將偏大還是偏小？為什么？3本實(shí)驗(yàn)裝置為什么僅限于測(cè)定非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)？對(duì)被測(cè)試材的導(dǎo)熱系數(shù)范圍有無(wú)限制？為什么？4本應(yīng)測(cè)量試件冷、熱表面溫度的，但在本實(shí)驗(yàn)裝置中，熱電偶卻是埋設(shè)在均熱板面上和冷卻器面上而不是埋設(shè)在試件表面上。這是為什么？5如果只有一塊試件，能否用本實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行測(cè)試，怎樣進(jìn)行試驗(yàn)？6如果某試材的導(dǎo)熱系數(shù)是隨溫度線性變化的，在用本裝置測(cè)定其導(dǎo)熱系數(shù)時(shí)共做了幾次實(shí)驗(yàn)，事后發(fā)現(xiàn)兩塊試件厚度不等，試問(wèn)應(yīng)如何整理數(shù)據(jù)？7是否可用此儀器測(cè)濕材的導(dǎo)熱系數(shù)？8用穩(wěn)態(tài)平

9、板法測(cè)液體導(dǎo)熱系數(shù)時(shí)要考慮哪些因素？應(yīng)怎樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)？4.恒熱流準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)平板法測(cè)定材料的熱物性參數(shù)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)出的溫度變化曲線，進(jìn)一步加深了解不穩(wěn)定導(dǎo)熱過(guò)程的特征。2 對(duì)導(dǎo)溫系數(shù)和比熱建立起較直觀的認(rèn)識(shí)。3 掌握快速測(cè)試材料熱物性參數(shù)的實(shí)驗(yàn)方法和技術(shù)。二、實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)裝置主要包括實(shí)驗(yàn)本體、穩(wěn)壓電源和測(cè)量?jī)x表，如圖4.1所示，實(shí)驗(yàn)本體由四塊厚度為的、面積為F的被測(cè)材料重疊在一起組成。在第一塊與第二塊之間夾著一個(gè)輕型的片狀電熱器，在第三塊和第四塊之間也夾著一個(gè)相同的電加熱器，在第二塊與第三塊交界面中心和一個(gè)電加熱器中心各安置一對(duì)銅康銅電偶。在這四塊重疊在一起的試材頂面和底面加上良好的保溫

10、層，然后用機(jī)械的方法把它們均勻地壓緊。電加熱器由晶體管直流穩(wěn)壓器供電，用0.5級(jí)的直流電壓表和直流電流表測(cè)量電加熱器的功率。兩對(duì)熱電偶的冷端一起放在一個(gè)溫度不受擾的保溫盒內(nèi)（溫度等于0）。用電位差計(jì)讀取溫度值 。圖4.1 實(shí)驗(yàn)裝置原理示意圖三、實(shí)驗(yàn)原理根據(jù)導(dǎo)熱理論，對(duì)厚度為2,初始溫度為t1，導(dǎo)熱系數(shù)為，導(dǎo)溫系數(shù)為a的無(wú)限大平板，當(dāng)其兩表面用恒熱流密度qw加熱時(shí)，平板內(nèi)任意點(diǎn)的溫度可表示為：(4.1)當(dāng)加熱經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，即F00.5時(shí)，（4.1）式中的級(jí)數(shù)項(xiàng)便可略去不計(jì)。這時(shí)可得簡(jiǎn)單的關(guān)系式：(4.2)由式（4.2）可見(jiàn)，板內(nèi)各點(diǎn)溫度隨時(shí)間是線性變化的，而與板面垂直的坐標(biāo)X是成拋物線關(guān)系的，

11、如圖4.2所示。這就是不穩(wěn)定導(dǎo)熱達(dá)到準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)時(shí)的溫度特征。圖4.2 準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)時(shí)板內(nèi)溫度分布曲線對(duì)于X=+的加熱面和X=0的中心面，可將式（4.2）分別寫(xiě)成：(4.3)由式（4.3）可得導(dǎo)熱系數(shù)（W/m）：(4.4)式中：t=tw-tc為同一瞬時(shí)加熱面與中心面間的溫差，；qw為單位面積平板表面所獲得熱流量，W/；為平板的半寬度，m。因?yàn)椴环€(wěn)態(tài)導(dǎo)熱達(dá)到準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)時(shí)，板內(nèi)各點(diǎn)的溫度是隨時(shí)間線性變化的。也就是說(shuō)，此時(shí)板內(nèi)各點(diǎn)溫度對(duì)時(shí)間的變化率是相同的，故只要測(cè)出中心面（或加熱面）的溫度變化率，就可按定義寫(xiě)出比熱c（J/kg）的計(jì)算式為： (4.5)式中：為試材的密度，kg/m3；為中心面的溫度變化率，/s。根

12、據(jù)定義，材料的導(dǎo)溫系數(shù)a（m2/s）可表示為：(4.6)綜上所述，應(yīng)用恒熱流準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)平板法測(cè)試材料熱物性時(shí)，在一個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)可同時(shí)測(cè)出材料的三個(gè)重要的熱物性參數(shù)導(dǎo)熱系數(shù)、比熱和導(dǎo)溫系數(shù)。四、實(shí)驗(yàn)步驟1測(cè)量試材尺寸、重量，用以計(jì)算試材密度。2將試材裝入實(shí)驗(yàn)裝置，并按圖4.1接線。3接通穩(wěn)壓電源輸入，將穩(wěn)壓電源空載工作數(shù)分鐘，但此時(shí)應(yīng)將加熱器斷開(kāi)，不使電流通過(guò)電加熱器。4接通電位差計(jì)觀察加熱面和中心面兩對(duì)熱電偶的數(shù)值是否相同。若不同應(yīng)使其自然冷卻達(dá)到均勻溫度，以滿足初始條件。5接通電加熱器，記錄加熱器的電壓和電流值。6當(dāng)進(jìn)入準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)后，每隔一分鐘記錄一次數(shù)據(jù)，測(cè)46組數(shù)據(jù)7切斷電加熱器電源，并觀察試材在停

13、止加熱后的溫度變化8實(shí)驗(yàn)結(jié)束，切斷電源五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及處理1試材熱流密度qw的計(jì)算。采用輕質(zhì)片狀電加熱器加熱，畢竟也有一定的熱容量，在加熱過(guò)程中，加熱器本身要吸收熱量，而且先于試材吸收。因此試材實(shí)驗(yàn)所吸收的熱量必需從電功率中扣除電加熱器所吸收的熱量。根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理，我們僅研究電加熱器對(duì)中間兩塊試材加熱時(shí)的溫度變化就可以了，但為了避免因電加熱器向外難以估計(jì)的散熱給qw的計(jì)算帶來(lái)困難，所以在兩加熱器外側(cè)各補(bǔ)上一塊同厚度的試材并加以保溫，這樣，電加熱器將同等地加熱其兩側(cè)的每塊試材，每塊試材內(nèi)的溫度場(chǎng)關(guān)于電加熱器是對(duì)稱(chēng)的。兩個(gè)同樣的電加熱器是并聯(lián)（或串聯(lián)）供電的，基于以上分析，試材表面實(shí)驗(yàn)所吸收的熱量

14、qw（W/）應(yīng)為：(4.6)式中：U加熱器的電壓，V；I加熱器的電流，A；F加熱器（也是試材）面積，；ch=0.079J/加熱器單位面積的比熱；加熱器（也是試材加熱面）的溫度變化率，/s，準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)時(shí)有 。 2數(shù)據(jù)記錄及處理。將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入表4.1，并計(jì)算試材的導(dǎo)熱系數(shù)、比熱及導(dǎo)溫系數(shù)。材料的質(zhì)量m 468.8 材料面積 材料厚度 試件初始溫差 標(biāo)準(zhǔn)電阻 0.1 表4.1 非準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)材料熱物性測(cè)試記錄表測(cè)試人員 測(cè)試日期項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)次數(shù)標(biāo)準(zhǔn)電阻電壓降（V）加熱電流（A）電熱膜電阻（）準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)時(shí)加熱面的熱電勢(shì)（mV）準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)時(shí)中心點(diǎn)的熱電勢(shì)（mV）準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)時(shí)中心面的溫升（）準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)時(shí)中心面的溫升的時(shí)間（s）溫度變

15、化率（/s）熱流密度qw（W/）導(dǎo)熱系數(shù)（W/m）比熱c（J/kg）導(dǎo)溫系數(shù)a（m2/s）1234六、思考題1這個(gè)實(shí)驗(yàn)方法有哪些方面的誤差？如何減少？2試材與試材間和試材與電加熱器間都有縫隙，存在著接觸熱阻，它們對(duì)測(cè)試結(jié)果有何影響？3如因加工偏差而使中間二塊試材厚度不等，一塊厚為，另一塊厚度為，其余條件不變，試計(jì)算由此而引起的測(cè)試結(jié)果的偏差各為多少？4如果將兩對(duì)熱電偶接成溫差熱電偶，測(cè)出加熱面與中心面的溫差，計(jì)算出試材的導(dǎo)熱系數(shù)。這樣做法行嗎？如行的話，實(shí)驗(yàn)怎樣做？5本實(shí)驗(yàn)原理可否用于測(cè)量金屬等良導(dǎo)體的熱物性？可否用于測(cè)量濕材的熱物性？6如欲測(cè)試材在不同溫度下的熱物性，可采取什么措施？7本實(shí)驗(yàn)

16、裝置對(duì)試材頂部和下部的保溫材料有什么要求？8能否用此法測(cè)定導(dǎo)熱系數(shù)很小的試材熱物性嗎？測(cè)導(dǎo)溫系數(shù)很小的試材行嗎？5強(qiáng)迫對(duì)流管外換熱系數(shù)的測(cè)定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?作為綜合實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)涉及較多課程知識(shí)，測(cè)量參數(shù)多，如風(fēng)速、功率、溫度以及計(jì)算機(jī)基本操作，可考察學(xué)生的綜合能力。2測(cè)定空氣橫向流過(guò)單管表面的平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h，并將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理成準(zhǔn)則方程式。3學(xué)習(xí)測(cè)量風(fēng)速、溫度、熱量的基本技能，了解對(duì)流放熱的實(shí)驗(yàn)研究方法。二、實(shí)驗(yàn)裝置本實(shí)驗(yàn)在一實(shí)驗(yàn)風(fēng)洞中進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)風(fēng)洞主要由風(fēng)洞本體、風(fēng)機(jī)、構(gòu)架、實(shí)驗(yàn)管及其加熱器、水銀溫度計(jì)、傾斜式微壓計(jì)、畢托管、電位差計(jì)、電流表、電壓表以及調(diào)壓變壓器組成。風(fēng)洞本體如圖5.1所示

17、。圖5.1 風(fēng)洞本體示意圖1-雙扭曲線進(jìn)風(fēng)口；2-蜂窩器；3-整流金屬網(wǎng)；4-第一測(cè)試段；5-實(shí)驗(yàn)段；6-第二測(cè)試段；7-收縮段；8-測(cè)速段；9-畢托管；10-橡皮連接管；11-風(fēng)機(jī)由于實(shí)驗(yàn)段前有兩段整流金屬網(wǎng)，可使進(jìn)入實(shí)驗(yàn)段前的氣流穩(wěn)定。畢托管置于測(cè)速段，測(cè)速段截面較實(shí)驗(yàn)段小，以使流速提高，測(cè)量準(zhǔn)確。風(fēng)量由風(fēng)機(jī)出口擋板調(diào)節(jié)。實(shí)驗(yàn)風(fēng)洞中安裝了一根實(shí)驗(yàn)管，管內(nèi)裝有電加熱器作為熱源，管壁嵌有四對(duì)熱電偶以測(cè)壁溫。三、實(shí)驗(yàn)原理根據(jù)相似理論，流體受迫外掠物體時(shí)的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h與流速、物體幾何形狀及尺寸、流體物性間的關(guān)系可用下列準(zhǔn)則方程式描述，（5.1）實(shí)驗(yàn)研究表明，流體橫向掠過(guò)單管表面時(shí)，一般可將上式整

18、理成下列具體的指數(shù)形式，（5.2）式中：C、n、m均為常數(shù)，由實(shí)驗(yàn)確定。為努謝爾特準(zhǔn)則數(shù)，（5.3）為雷諾準(zhǔn)則數(shù)，（5.4）為普朗特準(zhǔn)則數(shù)，（5.5）式中：d為實(shí)驗(yàn)管外徑，作定性尺寸，m；u為流體流過(guò)實(shí)驗(yàn)管外最窄面處流速，m/s；為流體導(dǎo)熱系數(shù)，W/mK；a為流體導(dǎo)溫系數(shù)，m2/s；為流體運(yùn)動(dòng)粘度，m2/s；h為表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，W/m2K；下角標(biāo)m表示用流體邊界層平均溫度作為定性溫度。由于實(shí)驗(yàn)流體為空氣，故準(zhǔn)則式可化為，（5.6）本實(shí)驗(yàn)的任務(wù)在于確定c與n的數(shù)值，首先使空氣流速一定，然后測(cè)定有關(guān)的數(shù)據(jù)：電流I、電壓U、管壁溫度tw、空氣溫度tf、微壓計(jì)動(dòng)壓頭H。表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h和流速u(mài)無(wú)法在實(shí)驗(yàn)中

19、直接測(cè)得，可通過(guò)計(jì)算求得，物性參數(shù)可在有關(guān)書(shū)中查得。得到一組數(shù)據(jù)后，可得一組、，改變空氣流速，又得到一組數(shù)據(jù)及其、，多次改變空氣流速，得到一系列實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。四、實(shí)驗(yàn)步驟1將畢托管與微壓計(jì)連接好、校正零點(diǎn)；連接熱電偶與電位差計(jì)，再將加熱器、電流表、電壓表以及調(diào)壓變壓器線路連接好，指導(dǎo)教師檢查確認(rèn)無(wú)誤后，準(zhǔn)備啟動(dòng)風(fēng)機(jī)。2關(guān)閉風(fēng)機(jī)出口擋板的條件下啟動(dòng)風(fēng)機(jī)，讓風(fēng)機(jī)空載啟動(dòng)，然后根據(jù)需要開(kāi)啟出口擋板，調(diào)節(jié)風(fēng)量。3調(diào)壓變壓器指針位于零位時(shí)，合電閘加熱實(shí)驗(yàn)管，根據(jù)需要調(diào)整變壓器，使其在某一熱負(fù)荷下加熱，并保持不變，使壁溫達(dá)到穩(wěn)定后（壁溫?zé)犭娕茧妱?shì)在3min內(nèi)保持讀數(shù)不變，即可認(rèn)為已達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)），開(kāi)始記錄熱電

20、勢(shì)、電流、電壓、空氣進(jìn)出口溫度及微壓計(jì)的讀數(shù)，電壓不得超過(guò)180V。4在一定熱負(fù)荷下，通過(guò)調(diào)整風(fēng)量來(lái)改變的大小，因此保持調(diào)壓變壓器的輸出電壓不變，依次調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)出口擋板，在各個(gè)不同的開(kāi)度下測(cè)得其動(dòng)壓頭，空氣進(jìn)、出口溫度以及電位差計(jì)的讀數(shù)，即為不同風(fēng)速下，同一熱負(fù)荷時(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。5不同熱負(fù)荷條件下的實(shí)驗(yàn)，僅需利用調(diào)壓變壓器改變電加熱器的加熱量，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)步驟即可。6實(shí)驗(yàn)完畢后，先切斷實(shí)驗(yàn)管加熱電源，待實(shí)驗(yàn)管冷卻后再關(guān)閉風(fēng)機(jī)。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及處理1 壁面平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h電加熱器產(chǎn)生的總熱量，除去以對(duì)流方式由管壁傳給空氣的熱量外，還有一部分是以輻射方式傳出去的，因此，對(duì)流放熱量為，（5.7）（5

21、.8）式中：為輻射換熱量，W；為試管表面黑度，；為絕對(duì)黑體輻射系數(shù)，；為管壁面的平均絕對(duì)溫度，K；為實(shí)驗(yàn)管前流體的絕對(duì)溫度，K；A為管表面積，m2。根據(jù)牛頓冷卻公式，壁面平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)（）為，（5.9）2 空氣流速采用畢托管在測(cè)速段截面中心點(diǎn)測(cè)量，由于實(shí)驗(yàn)風(fēng)洞測(cè)速段分布均勻，因此不必進(jìn)行截面速度不均勻的修正。若采用傾斜式微壓計(jì)測(cè)得的動(dòng)壓頭為H，則由能量方程式，（5.10）而（5.11）（5.12）式中：為測(cè)速截面處的流速，m/s；為微壓計(jì)內(nèi)液體的密度；為空氣的密度，kg/m3，根據(jù)空氣的平均溫度查表得到；H為動(dòng)壓頭，用液柱高度表示。由上式計(jì)算得到的流速是測(cè)速截面處的流速，而準(zhǔn)則式中的流速u(mài)指

22、流體流過(guò)實(shí)驗(yàn)管最窄截面的流速。由連續(xù)性方程，（5.13）（5.14）式中：為實(shí)驗(yàn)管截面處的流速，m/s；為測(cè)速截面面積，m2，；為放實(shí)驗(yàn)管處截面面積，m2，；L為實(shí)驗(yàn)管有效管長(zhǎng)，m，；d為實(shí)驗(yàn)管外徑，m，；n為實(shí)驗(yàn)管數(shù)，n=1。3 確定準(zhǔn)則方程式將數(shù)據(jù)代入準(zhǔn)則方程式計(jì)算準(zhǔn)則數(shù)，可在以為縱坐標(biāo)，以為橫坐標(biāo)的常用對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖上得到一些實(shí)驗(yàn)點(diǎn)，然后用直線連起來(lái)，因?yàn)?，?.15）為直線的截距，n為直線的斜率，取直線上的兩點(diǎn)，（5.16）（5.17）即可得到準(zhǔn)則方程式，（5.18）4 記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并計(jì)算實(shí)驗(yàn)管有效管長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)管外徑放實(shí)驗(yàn)管處截面面積測(cè)速截面面積表5.1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表實(shí)驗(yàn)次數(shù)管壁測(cè)點(diǎn)熱電勢(shì)/

23、mV加熱電壓/V加熱電流/A管前氣流溫度/管后氣流溫度/動(dòng)壓頭/mmH2OV1V2V3V412345678附表5.1 銅康銅熱電偶溫度毫伏對(duì)照表mVmVmVmVmVmVmVmVmVmV溫度012345678900.0000.0390.0780.1100.1550.1940.2340.2730.3120.325100.3910.4310.4710.5100.5500.5900.6300.6710.7110.751200.7920.8320.8930.9140.9450.9951.0361.0771.1181.159301.2011.2421.2841.3251.3671.4081.4501.49

24、21.5341.576401.6181.6611.7031.7451.7881.8301.8731.9161.9582.001502.0442.0842.1302.1742.2172.2602.3042.3472.3912.435602.4782.5222.5662.8102.6542.6982.7432.7872.8312.867702.9202.9653.0103.0543.0993.1443.1893.2343.2793.325803.3703.4153.4593.5063.5523.5973.6433.6893.7353.781903.8273.8733.9193.9654.0124.

25、0584.1054.1514.1984.2241004.2814.3384.3854.4324.4794.5264.5734.6214.6684.7151104.7634.8104.8584.9064.9535.0075.0495.0995.1465.1931205.2415.2895.3385.3865.4345.4835.5315.5805.6295.6771305.7265.7755.8245.8735.9225.9716.0206.0706.1196.7681406.2186.2676.3176.3676.4166.4666.5166.5666.6166.6661506.7166.7666.8166.8676.9176.9677.0187.0667.1167.1696. 熱管換熱器實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、 了解熱管換熱器試驗(yàn)臺(tái)的工作原理2、 熟悉熱管換熱器試驗(yàn)臺(tái)的使用方法3、 掌握熱管換熱器換熱量Q和傳熱系