熱工過(guò)程及設(shè)備

1、目錄實(shí)驗(yàn)一流體力學(xué)綜合實(shí)驗(yàn) 2實(shí)驗(yàn)二燃料熱值的測(cè)定（氧彈法） 7實(shí)驗(yàn)三球體法導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)定 . 12實(shí)驗(yàn)四 套管換熱器液 -液換熱實(shí)驗(yàn) 16附錄 1 銅康銅熱電偶分度表 錯(cuò)誤！未定義書簽。附錄 2精密數(shù)字溫度溫差儀使用方法 21實(shí)驗(yàn)一 流體力學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)為多用途實(shí)驗(yàn)裝置，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖 1 所示圖 1 流體力學(xué)綜合試驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖1.儲(chǔ)水箱 2.上、回水管 3.電源插座 4.恒壓水箱 5.墨盒9.回水管 10.實(shí)驗(yàn)桌6.實(shí)驗(yàn)管段組 7.支架 8.計(jì)量水箱利用這種實(shí)驗(yàn)臺(tái)可進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn)： 雷諾實(shí)驗(yàn)；能量方程實(shí)驗(yàn)；一、 雷諾實(shí)驗(yàn)1實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）觀察流體在管道中的流動(dòng)狀態(tài)；（2）測(cè)定

2、幾種狀態(tài)下的雷諾數(shù)；（3）了解流態(tài)與雷諾數(shù)的關(guān)系。2實(shí)驗(yàn)裝置在流體力學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)中， 雷諾實(shí)驗(yàn)涉及的部分有高位水箱、 雷諾數(shù) 實(shí)驗(yàn)管、閥門、伯努力方程實(shí)驗(yàn)管道、 顏料水（藍(lán)墨水） 盒及其控制閥門、 上水閥、出水閥，水泵和計(jì)量水箱等，秒表及溫度計(jì)自備。3實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備（1）、將實(shí)驗(yàn)臺(tái)的各個(gè)閥門置于關(guān)閉狀態(tài)。開啟水泵，全開上水閥門， 把水箱注滿水，再調(diào)節(jié)上水閥門，使水箱的水有少量溢流，并保持水位不 變。（2）、用溫度計(jì)測(cè)量水溫。4實(shí)驗(yàn)方法（1）、觀察狀態(tài) 打開顏料水控制閥， 使顏料水從注入針流出， 顏料水和雷諾實(shí)驗(yàn)管中 的水迅速混合成均勻的淡顏色水，此時(shí)雷諾實(shí)驗(yàn)管中的流動(dòng)狀態(tài)為紊流； 隨著出水閥門的不

3、斷的關(guān)小， 顏料水與雷諾實(shí)驗(yàn)管中的水滲混程度逐漸減 弱，直至顏料水與雷諾實(shí)驗(yàn)管中形成一條清晰的線流， 此時(shí)雷諾實(shí)驗(yàn)管中 的流動(dòng)為層流。（2）測(cè)定幾種狀態(tài)下的雷諾系數(shù) 全開出水閥門， 然后在逐漸關(guān)閉出水閥門， 直至能開始保持雷諾實(shí)驗(yàn) 管內(nèi)的顏料水流動(dòng)狀態(tài)為層流狀態(tài)。 按照從小流量到大流量的順序進(jìn)行實(shí) 驗(yàn)，在每一個(gè)狀態(tài)下測(cè)量體積流量和水溫，并求出相應(yīng)的雷諾數(shù)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理舉例：設(shè)某一工況下具體積流量Q=3.467× 10-5m3/s，雷諾實(shí)驗(yàn)管內(nèi)徑d=0.014m，實(shí)驗(yàn)水溫 T=5，查水的運(yùn)動(dòng)粘度與水溫曲線， 可知微 v=1.519 ×10-6m2/s。Q 3.467 10 5

4、流 速 V Q 3.467 10 0.255m/s F20.014 24雷諾數(shù) Re V d/v 0.014 0.225 / 1.519 10 6 2 0 7 5圖 2 雷諾數(shù)與流量的關(guān)系曲線2 雷 諾 數(shù) 與 流 量 的 關(guān) 曲 線3根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果， 可繪制出雷諾數(shù)與流量的關(guān)系曲線 （圖 2）。 不同溫度下，對(duì)應(yīng)的曲線斜率不同。3）測(cè)定下臨界雷諾數(shù) 調(diào)整出水閥門， 使雷諾實(shí)驗(yàn)管中的流動(dòng)處于紊流狀態(tài)， 然后緩慢地逐 漸關(guān)小出水閥門，觀察管內(nèi)顏色水流的變動(dòng)情況。當(dāng)關(guān)小某一程度時(shí)，管 內(nèi)的顏料水開始成為一條線流， 即為紊流轉(zhuǎn)變?yōu)閷恿鞯南屡R界狀態(tài)。 記錄 下此時(shí)的相應(yīng)的數(shù)據(jù)，求出下臨界雷諾數(shù)

5、。4）觀察層流狀態(tài)下的速度分布 關(guān)閉出水閥門， 用手?jǐn)D壓顏料水開關(guān)的膠管二到三下， 使顏料水在一 小段管內(nèi)擴(kuò)散到整的斷面。然后，在微微打開出水閥門，使管內(nèi)呈層流流 動(dòng)狀態(tài)， 這是即可觀察到水在層流流動(dòng)時(shí)呈拋物狀， 演示出管內(nèi)水流流速 分布。注：每調(diào)節(jié)閥門一次，均需等待穩(wěn)定幾分鐘。關(guān)小閥門過(guò)程中，只許漸 小，不許開打。隨著出水流量減小，應(yīng)當(dāng)調(diào)小上水閥門，以減少溢流流量 引發(fā)的振動(dòng)。二、 能量方程實(shí)驗(yàn)1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?1）、觀察流體流經(jīng)能量方程實(shí)驗(yàn)管時(shí)的 能量轉(zhuǎn)化情況，并對(duì)實(shí)驗(yàn) 中出現(xiàn)的現(xiàn)象進(jìn)行分析，從而加深對(duì)能量方程的理解。（2）、掌握一種測(cè)量流體流速的原理。2、實(shí)驗(yàn)裝置 流體力學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)中，

6、能量方程實(shí)驗(yàn)部分涉及的有上水箱、 能量方 程實(shí)驗(yàn)管、上水閥門、出水閥門、水泵、測(cè)壓管板（圖中未給出）和計(jì)量 水箱等。3、實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備工作 開啟水泵，全開水閥門使水箱注滿水，再調(diào)節(jié)上水閥門，使水箱水位 始終保持不變，并有少量溢出。4、實(shí)驗(yàn)方法（1）、能量方程實(shí)驗(yàn) 調(diào)節(jié)出水閥門至一定開度， 測(cè)定能量方程實(shí)驗(yàn)管的四個(gè)斷面四組測(cè)壓 管的液柱高度，并利用計(jì)量水箱和秒表測(cè)定流量。改變閥門的開度，重復(fù) 上面方法進(jìn)行測(cè)試。根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)的計(jì)算結(jié)果，繪出某一流量下各種水頭線（如圖3），并運(yùn)用能量方程進(jìn)行分析，解釋各測(cè)點(diǎn)各種能頭的變化規(guī)律。可以看出，能量損失 沿著流體流動(dòng)方向增大的； 與比 較，兩點(diǎn)管徑相 同，所以動(dòng)

7、能頭基本相同， 但點(diǎn)的壓力能頭比增 大了，這是由于位置能轉(zhuǎn)化 而得來(lái)的； 與比較，其 位置能頭相同，但點(diǎn)比 點(diǎn)的壓力能頭大，這是 圖 3各種水頭線由于管徑變粗；速度減慢， 動(dòng)能頭轉(zhuǎn)化為壓力能頭； 與比較，位置能頭相同，但壓力能頭小了，可明顯看出，是壓力能頭轉(zhuǎn) 化為速度能頭了。實(shí)驗(yàn)結(jié)果還清楚的說(shuō)明了連續(xù)方程，對(duì)于不可壓縮的流體穩(wěn)定流動(dòng)，當(dāng)流量一定時(shí)，管徑粗的地方流速小，細(xì)的地方流速大。2）測(cè)速 能量方程實(shí)驗(yàn)管上的四組測(cè)壓管的任一組都相當(dāng)與一個(gè)皮托管， 可測(cè) 得管內(nèi)的流體速度。由于本實(shí)驗(yàn)臺(tái)將總測(cè)壓管置與能量方程實(shí)驗(yàn)管的軸 線，所以測(cè)得的動(dòng)壓水頭代表了軸心處的最大速度。式中皮托管求點(diǎn)速度的公式為：

8、u c 2g h k h k c 2gu-畢托管測(cè)點(diǎn)處的點(diǎn)速度；c-畢托管的教正系數(shù)；h-畢托管全壓水頭與靜水壓水頭差u 2g H聯(lián)立上兩式可得 '' c h/ H 式中u- 測(cè)點(diǎn)處流速，有畢托管測(cè)定；''- 測(cè)點(diǎn)流速系數(shù)；H - 管嘴的作用水頭；在進(jìn)行能量方程實(shí)驗(yàn)的同時(shí)， 就可以測(cè)定出各點(diǎn)的軸心速度和平均速 度。測(cè)試結(jié)果記入表二中，如果用皮托管求出所在截面的理論平均速度， 可根據(jù)該截面中心處的最大流速。 雷諾數(shù)與平均流速的關(guān)系， 參考有關(guān)流 體力學(xué)求出。表 2-1測(cè)點(diǎn)編號(hào) 液 住 號(hào) 工 液住 高 或 差 況差流量左右左右左右左右m3/s總水頭壓力水頭速度水頭

9、能量水頭總水頭壓力水頭速度水頭能量水頭能量方程管斷面的中心 線距幾廠基準(zhǔn)線高 (mm)能量方程管內(nèi)徑 d(mm)靜水頭 (mm H 2O)表 2-2流項(xiàng)測(cè)點(diǎn)目 速點(diǎn) 號(hào)d1(mm)d2(mm)d3(mm)d4(mm)軸心速度 VB (m/ s)平均速度V(m/s)實(shí)驗(yàn)二 燃料熱值的測(cè)定（氧彈法）一. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?單位燃料完全燃燒后所放出的熱量稱為熱值，它是衡量燃料質(zhì)量?jī)?yōu)劣的重要指 標(biāo)之一。燃料熱值可用氧彈量熱計(jì)直接測(cè)定。1了解氧彈量熱計(jì)的構(gòu)造和使用，掌握固體燃料熱值測(cè)定原理和方法。 2測(cè)定量熱計(jì)的熱容量 K 值。3測(cè)定燃料的熱值。二. 實(shí)驗(yàn)原理 將已知量的燃料置于密封容器（氧彈）中，通入氧氣，點(diǎn)

10、火使之完全燃燒，燃 料所放出的熱量傳給周圍的水，根據(jù)水溫升高度數(shù)計(jì)算出燃料熱值。測(cè)定時(shí)，除燃料外，點(diǎn)火絲燃燒， H2SO4 和 HNO3 的生成和溶解也放出熱量；量 熱計(jì)本身（包括氧彈 . 溫度計(jì) . 攪拌器和外殼等）也吸收熱量；此外量熱計(jì)還向周圍 散失部分熱量，這些計(jì)算時(shí)都應(yīng)考慮加以修正。量熱計(jì)系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)在條件下， 溫度升高 1 所需要的熱量稱為量熱計(jì)的熱容量。 測(cè)定之前，先使已知發(fā)熱量的苯甲酸（量熱計(jì)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)、熱值為6329 卡/ 克）在氧彈內(nèi)燃燒，標(biāo)定量熱計(jì)的熱容量 K。設(shè)標(biāo)定時(shí)總熱效應(yīng)為 Q，測(cè)得溫度升高為 t ， 測(cè)得熱容量為 K = Q/t量熱計(jì)的熱容量如果已由實(shí)驗(yàn)室測(cè)定，同學(xué)可不

11、必再測(cè)。 測(cè)定時(shí)，再將已知量的被測(cè)燃料置于氧彈中燃燒，如測(cè)得溫度高為t x，則燃燒總效應(yīng)為： Qx = K× t x再經(jīng)進(jìn)一步修正計(jì)算出燃料的熱值（具體計(jì)算方法見后面）。三. 實(shí)驗(yàn)裝置量熱計(jì)的構(gòu)造 （ 見圖 1）, 氧彈的構(gòu)造 （見圖 2） 。進(jìn)出氣孔圖2 氧彈的構(gòu)造圖圖1 量熱計(jì)的構(gòu)造圖1攪動(dòng)棒； 2 外筒； 3 內(nèi)筒； 4 墊腳； 5 氧彈； 6 傳感器； 7點(diǎn)火按鍵； 8 電源開關(guān)； 9 攪拌開關(guān)； 10 點(diǎn)火輸出負(fù)極； 11點(diǎn)火輸出正極； 12 攪拌指示燈； 13 電源指示燈； 14 點(diǎn)火指示燈。四. 實(shí)驗(yàn)方法和步驟 1煤樣準(zhǔn)備 為保證完全燃燒測(cè)定熱值的煤樣 , 應(yīng)粉碎至粒度

12、小于 0.2 毫米 ,每次測(cè)定稱煤樣1.0 1.2 克精確至 0.0002 克。2. 點(diǎn)火絲 點(diǎn)火絲有鎳絲和鐵絲 , 量出點(diǎn)火絲長(zhǎng)度 , 計(jì)算點(diǎn)火絲重量 （ 單位長(zhǎng)度點(diǎn)火絲重量 實(shí)驗(yàn)室已測(cè)好 ） 。3. 量熱計(jì)用水 量熱計(jì)外筒中需注滿與室溫相差不超過(guò)0.5 的水（一般已注好）。量熱計(jì)內(nèi)筒用蒸餾水 , 為減少散熱誤差 , 內(nèi)筒水溫應(yīng)比外筒水溫低 0.7 . 內(nèi)筒注入的水量 , 以保證水面沒(méi)至氧彈進(jìn)氣閥的 2/3 高度為宜 ,約 3000克, 需精確至 0.5 克.4. 裝樣料把氧彈的彈頭放在彈頭架上 , 將樣品放入坩堝內(nèi) , 把坩堝放在燃燒架上 . 測(cè)量燃 燒絲長(zhǎng)度 , 然后將燃燒絲兩端分別固定

13、在彈頭中的兩根電極上, 中部貼緊樣品 .（ 燃燒絲與坩堝壁不能相碰 ） 在彈筒中注入 10 毫升的水 , 把彈頭放入杯中（樣品為苯甲酸，則不用注水) , 用手?jǐn)Q緊。5. 充氧氣使用高壓氧氣瓶充氧必須嚴(yán)格遵守操作規(guī)程 . 開始先充入少量氧氣 ( 約 0.5MPa) , 然后開啟出口 ,借以趕出彈中空氣 .再充入約 1 2MPa的氧氣 .6. 裝置安裝將氧彈小心放入量熱計(jì)內(nèi)筒，接好點(diǎn)火電線，蓋上量熱計(jì)蓋 , 插入測(cè)溫傳感器 探頭，調(diào)好精密數(shù)字溫度溫差儀，打開攪拌開關(guān)和電源開關(guān)，實(shí)驗(yàn)開始讀數(shù) ,7. 實(shí)驗(yàn)讀數(shù)實(shí)驗(yàn)讀數(shù)分為三期 : 初期, 主期和末期 , 三個(gè)期互相銜接 .初期: 由讀數(shù)開始至點(diǎn)火為初

14、期 ,用以記錄和觀察周圍環(huán)境與量熱計(jì)在實(shí)驗(yàn)開始 溫度下熱交換的關(guān)系 , 以求得散熱校正值 .初期內(nèi)半分鐘記錄溫度一次 , 直至得到 11 個(gè)讀數(shù)為止 . 第 11 個(gè)讀數(shù)作為燃燒前水的溫度 t h.主期:從第 11 個(gè)讀數(shù)開始 ,在此階段燃燒試樣所放出的熱量傳給水和量熱計(jì),并使量熱計(jì)設(shè)備的各部分溫度達(dá)到平衡 .讀取初期的第 11個(gè)讀數(shù)之后 , 立即接通點(diǎn)火開關(guān) , 點(diǎn)火指示燈亮 ,隨之在 12秒 內(nèi)熄滅表示點(diǎn)火完畢 , 繼續(xù)觀察溫度計(jì)讀數(shù) , 在主期內(nèi)仍半分鐘讀取一次讀數(shù) , 并逐 一記錄下來(lái) .點(diǎn)火后最初幾次溫度讀數(shù) ,因上升很快不易讀準(zhǔn) ,可只讀到 0.01 , 但不少漏讀 , 待溫度上升

15、減緩以后 , 而恢復(fù)讀到 0.001 , 一般在第一個(gè)半分鐘內(nèi)溫度變化不大,然后就開始迅速上升 , 達(dá)到最高值后 ,就開始降溫 , 開始下降的第一個(gè)溫度讀數(shù)為止為 主期,第一個(gè)下降的溫度讀數(shù)作為水的最終溫度t K。溫度在迅速升高后 , 也可能不再降低而繼續(xù)上升 , 但上升愈來(lái)愈慢 , 這發(fā)生在室 溫較量熱計(jì)溫度為高的情況下 .這種情況下 , 仍需每半分鐘讀一次溫度讀數(shù) , 當(dāng)這一溫度變化每分鐘不超過(guò) 0.003 時(shí),即認(rèn)為主期結(jié)束 ,主持最后一個(gè)溫度讀數(shù)為水的最終溫度t K.末期: 這一階段的目的與初期相同 , 是為了觀察實(shí)驗(yàn)終了溫度下熱交換的關(guān)系 主期的最后一個(gè)溫度讀數(shù) t K作為末期的第一

16、個(gè)讀數(shù) , 此后仍每半分鐘讀取一次溫度 讀數(shù) , 至第 11 次讀數(shù) , 末期結(jié)束 , 讀數(shù)也結(jié)束8裝置拆卸實(shí)驗(yàn)完畢 , 關(guān)閉攪拌開關(guān)和電源開關(guān)， 拔出測(cè)溫傳感器探頭， 打開量熱計(jì)蓋 , 取 出氧彈并擦干。 小心打開氧彈排氣閥 （ 切不可先擰開氧彈蓋 ）, 放出廢氣 ,響聲停止后 再擰開蓋 , 檢查彈內(nèi)與彈蓋 , 如有薄層煙渣或未燃盡的細(xì)粒 , 則實(shí)驗(yàn)失敗 , 必須重做 .將內(nèi)筒的水倒掉，擦干量熱計(jì)所有設(shè)備，將彈頭置于彈頭架上。五實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄1）試樣重量 G2）點(diǎn)火絲燃燒的凈重量 b3）溫度讀數(shù)：初期、主期、末期；六實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析1、計(jì)算量熱計(jì)的熱容量 K 值：K =（ Qb×G +

17、×b）/ （t K-t h+t ）式中： Qb苯甲酸（量熱計(jì)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)）的熱值為 6329 KJ/Kg2、計(jì)算燃料燃燒的氧彈熱值：Qx = K(t K-t h+ t )- ×b/ G KJ/Kg式中： Qx分析基試樣的氧彈熱值，KJ/Kgt 熱交換校正值， t = （V+V1）×（m+1）/2+V1×rV初期每半分鐘間隔內(nèi)溫度變化的平均值，即初期第 1個(gè)讀數(shù)減去第 11 個(gè)讀數(shù)被 10 除。V1末期每半分鐘間隔內(nèi)溫度變化的平均值，即末期第一個(gè)讀數(shù)被減去第 1110 個(gè)讀數(shù) 10 除。m主期快速升溫后，每隔半分鐘大于0.3 的半分鐘溫度間隔數(shù)。r 主期溫度變

18、化小于 0.3 的半分鐘溫度間隔數(shù)。 k量熱計(jì)的熱容量KJ / 。點(diǎn)火絲燃燒熱KJ/Kg(3.3 J/cm)b點(diǎn)火絲實(shí)際燃燒掉的凈重量KgG試樣重量 Kg煤的高位發(fā)熱值按下式計(jì)算：Qg = Qx -(94.1×S + a ×Qx)式中： Qg分析基樣品高位熱值，KJ/KgQx分析基樣品氧彈熱值， KJ/Kg S由洗彈液測(cè)得的燃料含硫量，%；a 硝酸生成熱校正系數(shù)， 貧煤、無(wú)煙煤取 0.00410, 其他煤取 0.00627 。3、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析。七、思考題1、實(shí)驗(yàn)完畢裝置拆卸，氧彈必須排先放出廢氣后擰開氧彈蓋 , 為什么？2、溫度讀數(shù)應(yīng)精確到多少？點(diǎn)火后最初幾次溫度讀數(shù)可只讀

19、到多少， 為什么？3、實(shí)驗(yàn)讀數(shù)分幾期，主期結(jié)束的標(biāo)志是什么？11實(shí)驗(yàn)三 球體法導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)定、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 鞏固穩(wěn)定導(dǎo)熱的基本理論，學(xué)習(xí)球體法測(cè)定物質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)的實(shí)驗(yàn)方法；2. 實(shí)驗(yàn)測(cè)定被測(cè)材料的導(dǎo)熱系數(shù) ；3. 繪制出材料導(dǎo)熱系數(shù) 與溫度 t 的關(guān)系曲線。、實(shí)驗(yàn)原理加熱圓球（見圖 1）由兩個(gè)壁厚 1.2 毫米的大小同心圓球（ 1）組成。小球內(nèi)裝 有電加熱器（ 2）用來(lái)產(chǎn)生熱量。 大球內(nèi)壁與小球外壁各設(shè)有三對(duì)銅 - 康銅熱電偶（4）。當(dāng)溫度達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后，電加熱器產(chǎn)生的熱量全部通過(guò)中間的測(cè)試材料（3）傳到外球，再由外球傳給空氣。1. 大小同心球；2. 電加熱器；3. 顆粒狀試材；4. 銅康銅熱

20、電偶；5. 專用穩(wěn)壓電源；6. 專用測(cè)試儀；7. 底盤；圖 1 加熱圓球示意圖測(cè)取小球的溫度t 1，t 2， t 3, 取其平均溫度：T1=(t 1+ t 2+ t 3)/ 3；測(cè)取大球的溫度 t 4，t 5, t6，取其平均溫度：T2=(t 4+ t 5+ t 6)/ 3；128. UJ36a 電位差計(jì)(1);根據(jù)圓球?qū)峁剑?=UI(1/ D1-1/D 2)/2 (T1- T2)式中： U加熱電壓；I 加熱電流D1小球直徑 ； D2大球直徑三、實(shí)驗(yàn)裝置及主要技術(shù)指標(biāo)實(shí)驗(yàn)裝置 YQF-1型導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定儀的面板圖見圖 2專用電源的面板圖見圖 3圖 2 YQF-1 型導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定儀的面板圖 1

21、電源開關(guān)； 2電源指示燈； 3 3.5 位數(shù) 顯毫伏表； 4毫伏表調(diào)零電位器； 5補(bǔ)償電 壓調(diào)節(jié)電位器； 6補(bǔ)償按鍵； 7熱電偶測(cè)量 電壓輸出端；8熱電 偶輸入選擇開關(guān)。1加熱圓球圖3 專用電源的面板圖 1電源開關(guān)； 2 電源指示燈； 3電壓表； 4電流表； 5 過(guò)載指示燈； 6電源輸出端 7電源輸出粗調(diào)； 8 電源輸出細(xì)調(diào)。1.1 測(cè)量材料：顆粒狀材料，例如黃沙，珍珠巖等1.2 測(cè)量溫度范圍： 50 2001.3 加熱電壓： 060V加熱電流： 0 1A（因不同的材料而不同）1.4 圓球尺寸：小球直徑 D1=80mm 大球直徑 D2=160mm1.5 穩(wěn)定時(shí)間：約 45 小時(shí)2. 導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)

22、定儀132.1 數(shù)顯毫伏表： 3.5 位顯示，量程 0 20mV，測(cè)量精度： 0.1%± 2 個(gè)字2.2 溫度補(bǔ)償范圍： -10 40，補(bǔ)償精度± 0.5 3. 專用電源3.1 輸出電壓： 0 80V3.2 輸出電流： 0 1A3.3 連續(xù)工作時(shí)間： >8 小時(shí)四、實(shí)驗(yàn)方法和步驟 使用前，先在加熱圓球的頂部用漏斗裝入測(cè)試材料，如果已加好試材，則可 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。1. 按圖 3 所示進(jìn)行儀器的連接。穩(wěn)壓電源的輸出通過(guò)電流表專用插頭接到加 熱圓球底盤上的插座。電源輸出“ +”端串接電流表。電流表“ - ”與電源輸出“ 端并接電壓表。2. 將 15 芯信號(hào)線的一端插入加熱圓球底

23、座（ 7）專用插座，另一端插到導(dǎo)熱 系數(shù)測(cè)定儀后面板上的 15 芯插座上。3. 將穩(wěn)壓電源的輸出調(diào)到最小位置，即粗調(diào)和細(xì)調(diào)均逆時(shí)針打到底。開啟電 源開關(guān)，指示燈亮。調(diào)節(jié)粗調(diào)和細(xì)調(diào)開關(guān)，改變輸出電壓，根據(jù)電壓表和電流表的 指示，調(diào)節(jié)加熱功率至所需的電流和電壓值。4. 打開導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定儀的電源開關(guān)。先進(jìn)行數(shù)顯毫伏表的調(diào)零。將面板右下 方的輸出端短接，用小一字螺絲刀調(diào)節(jié)右上角的調(diào)零電位器，使毫伏表顯示為零。 若已為零則無(wú)須調(diào)節(jié)。去掉短接線就可進(jìn)行測(cè)量。5. 若想檢測(cè)儀器內(nèi)部的溫度補(bǔ)償是否正常，只須按下“補(bǔ)償”鍵，則數(shù)顯毫 負(fù)表顯示的值即位補(bǔ)償電壓。對(duì)照環(huán)境溫度，通過(guò)查看附錄1 即可知道補(bǔ)償電壓是否準(zhǔn)

24、確。若不準(zhǔn)確，可用小一字螺絲刀微調(diào)“補(bǔ)償”按鍵上方的補(bǔ)償電位器至準(zhǔn)確 的補(bǔ)償值即可。再按“補(bǔ)償”按鍵使它彈起即回到測(cè)量狀態(tài)。146. 觀察加熱圓球的溫度變化情況。 當(dāng)數(shù)顯毫伏表或電位差計(jì) （UJ36a 型） 的讀 數(shù)不再變化， 則表示溫度已達(dá)到穩(wěn)定。 這時(shí)用精密電壓表和電流表測(cè)得 U 和 I 的值， 即可計(jì)算得到加熱功率。轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定儀上的輸入選擇旋鈕（8）。這樣就能選擇 6 個(gè)熱電偶進(jìn)行分別測(cè)量。7輸入選擇旋鈕測(cè)得的 mA值加上補(bǔ)償 mA值即為熱電偶測(cè)量值，對(duì)照附錄 1 “銅康銅熱電偶分度表”即可查得對(duì)應(yīng)的測(cè)量溫度。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和處理1、實(shí)驗(yàn)完后記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄，并整理填寫下表：序號(hào)

25、加熱電流A加熱電壓V小球溫度大球溫度導(dǎo)熱系數(shù)W/mt1 mVt2 mVt3 mVT1t4 mVt5 mVt6 mVT2導(dǎo)熱系數(shù) 根據(jù)式（ 1）計(jì)算2、繪制材料導(dǎo)熱系數(shù) 與溫度 t 的關(guān)系曲線六、思考題1、為什么大、小球壁要設(shè)三對(duì)熱電偶？2、實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的空氣流通對(duì)實(shí)驗(yàn)有無(wú)影響？為什么？15實(shí)驗(yàn)四 套管換熱器液 -液換熱實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 通過(guò)實(shí)驗(yàn)，測(cè)定在套管換熱器中進(jìn)行的液液熱交換的傳熱總系數(shù)，流體在 圓管內(nèi)作強(qiáng)制湍流時(shí)的傳熱系數(shù)。2 對(duì)在強(qiáng)制對(duì)流下進(jìn)行液液熱交換過(guò)程，驗(yàn)證求算傳熱膜系數(shù)的關(guān)聯(lián)式。通 過(guò)實(shí)驗(yàn)取得新物系的傳熱系數(shù)的數(shù)據(jù)及其計(jì)算式。3 通過(guò)本實(shí)驗(yàn)，了解傳熱過(guò)程的實(shí)驗(yàn)方法，在實(shí)驗(yàn)技能上

26、受到一定的訓(xùn)練， 并加深對(duì)傳熱過(guò)程基本原理的理解。二、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備本實(shí)驗(yàn)裝置主要由套管熱交換器 （12×1.5mm的黃銅管為內(nèi)管， 20× 2.0mm 的有機(jī)玻璃管為套管所構(gòu)成）、恒溫循環(huán)水槽（控制恒溫）、高位穩(wěn)壓水槽（保持 水壓恒定）以及一系列測(cè)量和控制儀表所組成，裝置流程如圖所示。熱流體 冷流體圖 套管熱交換 器兩端測(cè)試點(diǎn)的 溫度實(shí)驗(yàn)的方法與步驟1、向恒溫循環(huán)水槽灌入蒸餾水或軟水，直至溢流管有水溢出為止。2、開啟并調(diào)節(jié)通往高位穩(wěn)壓水槽的自來(lái)水閥門，使槽內(nèi)充滿水，并溢流管有16水流出。3、將冰碎成細(xì)粒，放入冷阱中并摻入少許蒸餾水，使之濁狀。將熱電偶冷接 點(diǎn)插入冰水中，蓋嚴(yán)蓋

27、子等恒范圍內(nèi)4、循環(huán)水槽的溫度自控裝置的溫度定為55。 啟動(dòng)恒溫水槽的電熱器。溫水槽的水達(dá)到預(yù)定溫度后即可開始實(shí)驗(yàn)。5、開啟冷水截止球閥，測(cè)定冷水流量，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中保持恒定。6、啟動(dòng)循環(huán)水泵，開啟并調(diào)節(jié)熱水調(diào)節(jié)閥。熱水流量在60 250L/h選取若干流量值（一般要求不少于45 組測(cè)試數(shù)據(jù)），進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)定。7、每調(diào)節(jié)一次熱水流量，待流量和溫度都恒定后，再通過(guò)琴鍵開關(guān)，依次測(cè) 定個(gè)點(diǎn)溫度。四、 實(shí)驗(yàn)結(jié)果整理1、記錄實(shí)驗(yàn)設(shè)備基本參數(shù)。mm實(shí)驗(yàn)設(shè)備型式和裝置方式：水平裝置套管式熱交換器內(nèi)管基本參數(shù)：材料：黃銅外徑： d=mm壁厚： =mm測(cè)試段長(zhǎng)度：L= mm套管基本參數(shù)：材料：有機(jī)玻璃外徑： d=mm

28、壁厚： = mmS=2流體流通的橫截面積：內(nèi)管橫截面積：mm環(huán)隙橫截面積：S=mm2熱交換面積： 內(nèi)管內(nèi)壁表面積： Aw=22內(nèi)管外壁表面積： Aw=mm2平均熱交換面積； A =2mm172實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄：實(shí)驗(yàn)序號(hào)冷水流量熱水流量溫度測(cè) 試 截 面 I測(cè)試截面V,VT1TW1T 1T2TW2T 2Kg/sKg/s0C0C0C0C0C0C3. 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理：（1）求取總傳熱系數(shù)；實(shí)驗(yàn)序號(hào)管內(nèi)流速流 體 間 溫 度 差傳熱速 率總傳熱系 數(shù)u T1 T2 TmQK-1m.sKKKWW.m- 2K- 112342）由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求取流體在圓形內(nèi)做強(qiáng)制湍流時(shí)的傳熱膜系數(shù) 。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可參考下表整理18實(shí)驗(yàn)序

29、號(hào)管內(nèi)流速流體與壁面溫差傳熱速率管內(nèi)傳熱 膜系數(shù)UT1-T 2T2-T W2 T'mQ-1M· S- 1KKKW·m- 2k - 1- 2 - 1W· m- 2k- 11234(3) 由實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)和測(cè)得的 值，對(duì)水平管內(nèi)傳熱膜系數(shù)的準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式進(jìn)行參數(shù)估計(jì)。整理數(shù)據(jù)：實(shí)驗(yàn)序號(hào)管內(nèi)流 體平均 溫度流體 密度流體 黏度流體 導(dǎo)熱 系數(shù)管內(nèi) 流速傳熱 膜系 數(shù)雷 諾 數(shù)努塞爾準(zhǔn)數(shù)普蘭特準(zhǔn)數(shù)（ T1+T 2 ） /2UReNuPrKKg.m - 3Pa.s-1w.m .-1K-1-1m.s-1w.m .-1k-11234mn 列出表中各項(xiàng)計(jì)算式，水平管內(nèi)傳熱膜系數(shù)

30、的準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式：Nu = a· Re · PrnmPr 視為定值與 a項(xiàng)合并，上等式為 Nu = A ·Re 上等式兩邊去對(duì)數(shù)，使之線性化，即lgNu = mlgRe + lgA用最小二乘法進(jìn)行線性回歸，估計(jì)參數(shù)A 和 m。取 Pr 均值為定值，且取 n=0。3，由 A計(jì)算到 a 值。 最后，列出參數(shù)估計(jì)值：A =；m =； a = ；19附錄 1 銅康銅熱電偶分度表溫度。C01234熱電5動(dòng)勢(shì)（6 mV)78910溫度。C-40-1.475-1.510-1.544-1.579-1.614-1.648-1.682-1.717-1.751-1.785-1.819-40

31、-30-1.121-1.157-1.192-1.228-1.263-1.299-1.334-1.370-1.405-1.440-1.475-30-20-0.757-0.794-0.830-0.867-0.903-0.940-0.976-1.013-1.049-1.085-1.121-20-10-0.383-0.421-0.458-0.496-0.534-0.571-0.608-0.646-0.683-0.723-0.757-1000.000-0.039-0.077-0.116-0.154-0.193-0.231-0.269-0.307-0.345-0.383000.0000.0390.0780

32、.1170.1560.1950.2340.2730.3120.3510.3910100.3910.4300.4700.5100.5490.5890.6290.6690.7090.7490.78910200.7890.8300.8700.9110.9510.9921.0321.0731.1141.1551.19620301.1961.2371.2791.3201.3611.4031.4441.4861.5281.5691.61130401.6111.6531.6951.7381.7801.8221.8651.9071.9501.9922.03540502.0352.0782.1212.1642.

33、2072.2502.2942.3372.3802.4242.46750602.4672.5112.5552.5992.6432.6872.7312.7752.8192.8642.90860702.9082.9532.9973.0423.0873.1313.1763.2213.2663.3123.35770803.3573.4023.4473.4933.5383.5843.6303.6763.7213.7673.81380903.8133.8593.9063.9523.9984.0444.0914.1374.1844.2314.277901004.2774.3244.3714.4184.4654.5124.5594.6074.6544.7014.7491001104.7494.7964.8444.8914.9394.9875.0355.0835.1315.1795.2271101205.2275.2755.3245.3725.4205.4695.5175.5565.6155.6635.7121201305.7125.7615.8105.8595.9085.9576.0076.0566.1055.1556.2041301406.2046.2546.3036.3536.4036.4526.5026.5526.6026.6526.7021401506.7026.7536.803