單片機試驗教學(xué)大綱

1、工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)課程實驗教學(xué)大綱課程名稱： 工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)課程編號： 130106009課程類別： 非獨立開設(shè)實驗課程學(xué)時： 32 學(xué)時（總學(xué)時 32實驗學(xué)時 4）適用對象： 機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)、機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)（卓越計劃試點專業(yè)）、機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)（核電裝備工程）、機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)（機械電子）、材料控制與成型專業(yè)先修課程： 高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理課程負責(zé)人： 肖佩林執(zhí)筆人： 肖佩林系室審核人： 羅金良一、課程的性質(zhì)與任務(wù)本實驗課程是工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)課程的重要學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)。通過實驗課程，可使學(xué)生進一步鞏固和理解所學(xué)理論知識。本實驗的主要任務(wù)：1）了解實驗的

2、基本知識、基本原理和基本方法；2）初步掌握水蒸氣P-T 關(guān)系、了解測定熱量傳遞的基本原理和方法，并能對實驗數(shù)據(jù)進行正確的地分析處理。3）提高學(xué)生對壓力容器安全檢測器材的感性認識。二、教學(xué)的目的與要求通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠了解和掌握工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)的基本理論、常用工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)檢測儀器的性能及使用方法等，提高學(xué)生的實驗操作技能和觀察分析實驗現(xiàn)象的能力，培養(yǎng)學(xué)生通過實驗進行科學(xué)研究的思維方法，樹立尊重實驗數(shù)據(jù)、實事求是、理論聯(lián)系實際的科學(xué)態(tài)度。三、考核方式及辦法：1、根據(jù)學(xué)生的實驗報告中實驗方法設(shè)計、實驗數(shù)據(jù)以及對數(shù)據(jù)的分析情況，考察學(xué)生做實驗時的動手能力，結(jié)合學(xué)習(xí)態(tài)度及考勤情況，由實驗

3、指導(dǎo)老師和任課教師綜合評分。2、對實驗報告評閱，主要是看學(xué)生是否能按實驗報告的要求完成實驗，報告撰寫是否能反映出學(xué)生的能力。3、實驗成績以5%計入本課程的的總成績。四、實驗項目名稱與學(xué)時分配：工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)實驗安排一覽表學(xué)時必開或?qū)嶒炐蛱枌嶒烅椖棵Q分組人數(shù)分配選開類型可視化飽和蒸汽壓力與溫度12必開演示5的關(guān)系測量實驗球壘法測粒狀材料的導(dǎo)熱系22必開驗證5數(shù)五、實驗項目的具體內(nèi)容：實驗一可視化飽和蒸汽壓力與溫度的關(guān)系測量實驗1 本次實驗的目的和要求1）通過觀察飽和蒸汽壓力和溫度變化的關(guān)系，加深對飽和狀態(tài)的理解，從而樹立液體溫度達到對應(yīng)于液面壓力的飽和溫度時，沸騰便會發(fā)生的基本概念。2）通

4、過對實驗數(shù)據(jù)的整理，掌握飽和蒸汽壓力與溫度的關(guān)系（p-t關(guān)系）圖表的編制方法。3）學(xué)會溫度計、壓力表、調(diào)壓器和大氣壓力計等儀表的使用方法。4）學(xué)會用 Microsoft Excel繪制并擬合各種與p-t關(guān)系有關(guān)的曲線，總結(jié)p-t關(guān)系經(jīng)驗公式。5）直接觀察小容積和金屬表面很光滑條件下的泡態(tài)沸騰現(xiàn)象。2. 實踐內(nèi)容或原理1) 熟悉實驗裝置工作原理，學(xué)會溫度計、壓力表、調(diào)壓器和大氣壓力等儀表的使用方法2）記錄實驗數(shù)據(jù)3）應(yīng)用誤差分析理論于繪制p-t 關(guān)系曲線，總結(jié)經(jīng)驗公式3. 需用的儀器、試劑或材料等可視性飽和蒸汽壓力和溫度關(guān)系儀。4. 實踐步驟或環(huán)節(jié)）將溫度計插入銅管內(nèi)；）將電接點壓力表上紅色指針

5、撥至1MPa；）將電壓調(diào)壓器指針調(diào)至零位，然后接通電源；）將電接點式壓力表上綠色指針設(shè)定在某一壓力值（例如開始時為0.1MPa）；）將電壓調(diào)壓器輸出電壓旋至（220 230） V ，電加熱器開始加熱蒸餾水，蒸汽發(fā)生器內(nèi)壓力（黑色指針）開始緩慢上升；6）待蒸汽壓力升至設(shè)定值時，即黑色指針與綠色指針相撞時，將電壓調(diào)壓器降至（20 50） V）使加熱器處于保溫或微加熱狀態(tài)，這時蒸汽發(fā)生器內(nèi)壓力（黑色指針）應(yīng)基本保持不變；待蒸汽發(fā)生器內(nèi)壁面出現(xiàn)微小氣泡時，即進入飽和水狀態(tài)（溫度與飽和蒸汽狀態(tài)相等），迅速記錄此飽和蒸汽的壓力（p）和溫度（t）。重復(fù)上述步驟（ 4）（ 7）實驗，在（ 0 1.0）MPa（

6、表壓）范圍內(nèi)實驗不少于6 次，且實驗點應(yīng)盡量分布均勻。5. 教學(xué)方式講授與指導(dǎo)相結(jié)合的方式，主要由學(xué)生動手完成。6. 考核要求實驗過程動手能力考核，實驗結(jié)果驗收，實驗報告評閱。7. 實踐教學(xué)報告要求1）記錄與計算2）繪制 p-t 關(guān)系曲線3）作雙對數(shù)坐標(biāo)圖，并作線性擬合4）誤差分析實驗二球壘法測粒狀材料的導(dǎo)熱系數(shù)1 本次實驗的目的和要求1）鞏固和深化穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的基本理論，學(xué)習(xí)測定粒狀材料的熱導(dǎo)率的方法；2）確定熱導(dǎo)率和溫度之間的函數(shù)關(guān)系。2 實踐內(nèi)容或原理熱導(dǎo)率是表征材料導(dǎo)熱能力的物理量，其單位為W/(mK) ，對于不同的材料，熱導(dǎo)率是不同的。對于同一種材料，熱導(dǎo)率還取決于它的化學(xué)純度，物理狀態(tài)

7、（溫度、壓力、成分、容積、重量和吸濕性等）和結(jié)構(gòu)情況。各種材料的熱導(dǎo)率都是專門實驗測定出來的，然后匯成圖表，工程計算時，可以直接從圖表中查取。球壘法就是應(yīng)用沿球半徑方向一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的基本原理測定粒狀和纖維狀材料導(dǎo)熱系數(shù)的實驗方法。設(shè)有一空心球體，若內(nèi)外表面的溫度各為t1 和 t2 并維持不變，根據(jù)傅立葉導(dǎo)熱定律：A dt4 r 2 dtdrdr邊界條件： rr1 時 tt1r r2 時 tt23 需用的儀器、試劑或材料等導(dǎo)熱儀本體結(jié)構(gòu)和測量系統(tǒng)，本體有兩個很薄的銅制同心球殼1 和 2 組成。內(nèi)球殼外徑為d1，外球殼外徑為d2，在兩球殼之間均勻填滿粒狀材料（如砂子、珍珠巖、石棉灰等）。內(nèi)殼中裝有

8、電加熱器，它產(chǎn)生的熱量將通過粒狀材料導(dǎo)至外殼，為使內(nèi)外球殼同心，兩球之間有支撐桿。由試料導(dǎo)出的熱量從外殼表面以自然對流的方式由空氣帶走，球外商部和下部的空氣流動情況不同，外球表面溫度分布不均勻，因此在內(nèi)外球殼的表面上各埋置36 個對熱電偶，用來測量內(nèi)外球殼的溫度，并取其平均值作為球壁的表面溫度。球內(nèi)試料應(yīng)力求松緊均勻，填滿空間，室溫應(yīng)盡量保持不變，避免日光直射球殼，應(yīng)防止人員走動、風(fēng)等對球殼表面空氣自由流動的干擾，以便使外球殼的自然對流放熱狀態(tài)穩(wěn)定，這樣才能在試料內(nèi)建立一維穩(wěn)態(tài)溫度場。4. 實踐步驟或環(huán)節(jié)1）將試料烘干，并根據(jù)給定的被測材料的容量，算出儀器內(nèi)所需裝填的試料重量，然后均勻的裝入球

9、內(nèi)；2）將所有儀器儀表按導(dǎo)熱儀本體結(jié)構(gòu)和測量系統(tǒng)接好，并經(jīng)指導(dǎo)教師檢查；3）接通電源，用調(diào)壓變壓器將電壓調(diào)到一定的數(shù)值并保持不變，觀察各項測量數(shù)據(jù)的變化情況；4）當(dāng)各項數(shù)據(jù)基本不隨時間變化時，說明系統(tǒng)已達穩(wěn)定狀態(tài)，開始測量并記錄，每隔 5 分鐘測一次， 并測 3 次；5）整理數(shù)據(jù)，選取一組數(shù)據(jù)，代入計算式，計算值m ；6）改變電加熱器的電壓，即改變熱流，使它維持在另一數(shù)值上，當(dāng)達到新的穩(wěn)態(tài)后，重復(fù)步驟4 和 5，得到新的 m 值。利用兩種情況下的m 值，由（ 7）式求得0 、b 值，得出 和 t 之間的關(guān)系式0 (1bt) 。5.教學(xué)方式實驗教師現(xiàn)場操作演示，學(xué)生認真觀察。6.考核要求學(xué)生認真

10、聽取實驗教師的講解、認真觀察實驗過程，完成實驗報告的編寫。7.實踐教學(xué)報告要求1) 明確實驗的目的和意義；2) 實驗裝置和材料；3）實驗步驟；4) 原始實驗數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)處理；5）實驗結(jié)果分析；6）實驗結(jié)論。六、實踐教學(xué)中應(yīng)注意的問題1組織管理的要求：5 人一組；保持實驗室安靜、衛(wèi)生、有序；實驗結(jié)束后由實驗教師清點儀器后方可離開實驗室。2對教師的要求：課堂中認真講述各種儀器的工作原理；布置學(xué)生課后及實驗前的復(fù)習(xí)和預(yù)習(xí)工作。3對學(xué)生的要求：提前對實驗內(nèi)容進行預(yù)習(xí)，做好相關(guān)準(zhǔn)備工作；實驗過程中認真聽取實驗教師的講解、認真觀察實驗過程；不得在實驗室內(nèi)打鬧、喧嘩，不得隨意毀壞實驗室的儀器設(shè)備；實驗結(jié)束

11、后，需經(jīng)實驗教師清點完畢，許可后方可離開實驗室；實驗結(jié)束后一個禮拜內(nèi)完成實驗報告的編寫并上交給實驗教師或任課教師。4對教學(xué)基地、實驗室和實驗員的要求：認真做好實驗前的準(zhǔn)備工作；合理、有序的組織學(xué)生進行相關(guān)實驗操作；對學(xué)生在實驗過程中遇到的問題及時幫忙處理；實驗結(jié)束后認真清點，確認儀器是否完好；完成實驗報告的批改工作，并將實驗成績匯總給任課教師。七、教材及主要參考書1、選用教材：熱工基礎(chǔ)張學(xué)學(xué)主編，高等教育出版社（第二版），2006 年；2、主要參考書：工程熱力學(xué)，沈維道，童鈞耕主編，高等教育出版社，2007 ；工程熱力學(xué)，施明恒、李鶴立編, 東南大學(xué)出版社，2003 年；工程傳熱學(xué)，許國良、王曉墨、鄔田華、陳維漢編，中國電力出版社，2005；傳熱學(xué)，楊世銘，陶文銓編著，高等教育出版社，2006。八、教改說明及其他加強理論與實踐的聯(lián)系，提高學(xué)生實際運用的能力，加強課堂教