傳熱試驗(yàn)技術(shù)ppt

1、傳傳 熱熱 試試 驗(yàn)驗(yàn) 技技 術(shù)術(shù) 制作者：寧佐陽 長沙理工大學(xué)能動(dòng)學(xué)院 2009年2月25日 實(shí)驗(yàn)一：非穩(wěn)態(tài)法測材料的導(dǎo)熱性能實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)二：材料導(dǎo)熱系數(shù)的測定 實(shí)驗(yàn)三：空氣縱掠平板時(shí)局部換熱系數(shù)的測定 實(shí)驗(yàn)四：中溫輻射時(shí)物體黑度的測試 實(shí)驗(yàn)五：水-水換熱器換熱性能的測試實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)一 非穩(wěn)態(tài)法測材料的導(dǎo)熱性能實(shí)驗(yàn)非穩(wěn)態(tài)法測材料的導(dǎo)熱性能實(shí)驗(yàn) 1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?1) 掌握測量絕熱材料的導(dǎo)熱系數(shù)和比熱的測試原理和方法 ；(2) 掌握使用熱電偶測量溫差的方法 。2 基本原理基本原理 無限大平板厚度為2，初始溫度為t0，平板兩面受恒定的熱流密度qc均勻加熱。對(duì)于任一瞬間沿平板厚度方向的溫度分

2、布t(x，)可由下面方程組解得： 220( , )( , )( ,0)( , )0(0, )0ct xt xaxt xtqtxtx ssXqc當(dāng)F00.5時(shí)，在準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)時(shí)，可求出平板材料的導(dǎo)熱系數(shù)：根據(jù)熱平衡原理，在準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)時(shí)，比熱為： 實(shí)驗(yàn)時(shí)，dt/d以試件中心處為準(zhǔn)。 ddtqcc/2cqt3 實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)裝置 實(shí)驗(yàn)設(shè)備系統(tǒng)圖 直 流 穩(wěn) 壓 電 源電 流 表電 壓 表薄 型 加 熱 器數(shù) 據(jù) 采 集 系 統(tǒng)計(jì) 算 機(jī)熱 電 偶熱 電 偶試 材試 材試 材試 材4 實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟 點(diǎn)擊點(diǎn)擊“保存保存”按鈕按鈕安裝試材安裝試材雙擊桌面圖標(biāo)雙擊桌面圖標(biāo)測量試材尺寸測量試材尺寸天平稱重天平稱重雙擊

3、雙擊“測量測量”按鈕按鈕測量測量完成完成5 實(shí)驗(yàn)要求實(shí)驗(yàn)要求（1）細(xì)心裝配試材、電加熱器和熱電偶，避免損壞； （2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，繪出溫度變化曲線，計(jì)算出試材的導(dǎo) 熱系數(shù)、比熱容。 實(shí)驗(yàn)二實(shí)驗(yàn)二 穩(wěn)態(tài)法材料導(dǎo)熱系數(shù)的測定穩(wěn)態(tài)法材料導(dǎo)熱系數(shù)的測定1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?1) 掌握用圓管法測定絕熱材料的導(dǎo)熱系數(shù)的原理和方法；(2) 了解熱電偶的測溫原理。2 基本原理基本原理 穩(wěn)態(tài)條件下園筒壁一維導(dǎo)熱： 導(dǎo)熱系數(shù)：mwttLddnQddttLQdrdtrLdrdtFQ/)(21ln)(22211212213 3 實(shí)驗(yàn)設(shè)備實(shí)驗(yàn)設(shè)備 實(shí)驗(yàn)設(shè)備由實(shí)驗(yàn)本體、熱電偶、測溫儀表、電阻式變壓器、電流表和電壓表組成。

4、 實(shí)驗(yàn)本體結(jié)構(gòu)示意圖 1、電阻絲 2、熱電偶 3、外圓管 4、待測材料 5、內(nèi)圓管 543214 實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟電壓升至電壓升至70v150v記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄圓筒尺寸記錄圓筒尺寸打開電源開關(guān)打開電源開關(guān)調(diào)節(jié)調(diào)壓器電壓調(diào)節(jié)調(diào)壓器電壓等待導(dǎo)熱達(dá)到穩(wěn)定等待導(dǎo)熱達(dá)到穩(wěn)定5 實(shí)驗(yàn)要求實(shí)驗(yàn)要求 （1）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄； （2）實(shí)驗(yàn)結(jié)果整理和計(jì)算； （3）討論實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分析誤差原因。實(shí)驗(yàn)三實(shí)驗(yàn)三 空氣縱掠平板時(shí)局部換熱系數(shù)的測定空氣縱掠平板時(shí)局部換熱系數(shù)的測定 1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?1) 了解實(shí)驗(yàn)裝置的原理、測量系統(tǒng)及測試方法； (2) 整理實(shí)測數(shù)據(jù)，了解沿平板局部換熱系數(shù)的變化規(guī)律； (3) 分

5、析換熱系數(shù)變化的原因，以加深對(duì)對(duì)流換熱的認(rèn)識(shí)。 2 基本原理基本原理 局部換熱系數(shù)hx由下式定義： w/m2. 實(shí)驗(yàn)段簡圖 1.風(fēng)道； 2.平板； 3.不銹鋼片； 4.熱電偶； 5.電源導(dǎo)板()xfqhtt3 實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)裝置 空氣縱掠平板受迫對(duì)流換熱裝置空氣縱掠平板受迫對(duì)流換熱裝置 1, 風(fēng)箱；風(fēng)箱； 2, 風(fēng)機(jī)；風(fēng)機(jī)； 3, 有機(jī)玻璃風(fēng)道試驗(yàn)段；有機(jī)玻璃風(fēng)道試驗(yàn)段； 4, 不銹鋼板；不銹鋼板； 5, 硅整流電源；硅整流電源； 6, 風(fēng)機(jī)入口；風(fēng)機(jī)入口； 7, 畢托管；畢托管； 8, 微壓計(jì)；微壓計(jì)； 9, 分壓箱；分壓箱；10, 轉(zhuǎn)換開關(guān)；轉(zhuǎn)換開關(guān)；11, 數(shù)字電壓表；數(shù)字電壓表； 12,

6、 標(biāo)準(zhǔn)電阻標(biāo)準(zhǔn)電阻 4 實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟 等等 待待穩(wěn)定穩(wěn)定調(diào)調(diào)整整電電位位差差計(jì)計(jì)打打開開風(fēng)風(fēng)機(jī)機(jī)調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)調(diào)調(diào)壓壓器器電電壓壓測測出出各各點(diǎn)點(diǎn)溫溫度度電電勢勢5 實(shí)驗(yàn)要求實(shí)驗(yàn)要求（1）預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，編制數(shù)據(jù)記錄與計(jì)算用的表格；（2）用坐標(biāo)紙繪制 關(guān)系曲線，或在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上繪制 關(guān)系；（3）分析沿平板對(duì)流換熱的變化規(guī)律，并進(jìn)行誤差分析，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果及有關(guān)參考書上給出的準(zhǔn)確方程進(jìn)行比較。 xhxRexxNu實(shí)驗(yàn)四實(shí)驗(yàn)四 中溫輻射時(shí)物體黑度的測試中溫輻射時(shí)物體黑度的測試 1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?1) 鞏固輻射換熱理論； (2) 掌握用比較法定性地測量中溫輻射時(shí)物體表面黑度。2 2 基本原理基本原理

7、 由由n n個(gè)物體組成的輻射換熱系統(tǒng)中，利用凈輻射法，個(gè)物體組成的輻射換熱系統(tǒng)中，利用凈輻射法，可以求物體可以求物體i i的純換熱量的純換熱量: : 對(duì)于由對(duì)于由熱源熱源 、傳導(dǎo)圓筒、待測物體傳導(dǎo)圓筒、待測物體3個(gè)物體表面組成個(gè)物體表面組成的封閉系統(tǒng)。的封閉系統(tǒng)。在其它條件完全相同的條件下，通過對(duì)比實(shí)在其它條件完全相同的條件下，通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)，可求出待測物體表面的黑度。驗(yàn)，可求出待測物體表面的黑度。.,.1()knnet iabs ie iieff kikib iFkQQQEX dk dFE F443af13a443b13TTbbfaaTTTTTT3 3 實(shí)驗(yàn)裝置及測量系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置及測量系統(tǒng) 輻

8、射換熱實(shí)驗(yàn)裝置簡圖： 輻射換熱簡圖 1熱源 2傳導(dǎo)圓筒 3待測物體 它們表面溫度均勻，熱源1和黑體圓筒2的表面溫度一致 。 234 4 實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟取下受體，裝上黑體端蓋取下受體，裝上黑體端蓋系統(tǒng)進(jìn)入恒溫系統(tǒng)進(jìn)入恒溫 裝上受體腔體端蓋裝上受體腔體端蓋 設(shè)定熱源、傳導(dǎo)左、傳導(dǎo)右調(diào)溫旋鈕等溫設(shè)定熱源、傳導(dǎo)左、傳導(dǎo)右調(diào)溫旋鈕等溫記錄三組溫度記錄三組溫度等待等待實(shí)驗(yàn)結(jié)束實(shí)驗(yàn)結(jié)束5 5 實(shí)驗(yàn)要求實(shí)驗(yàn)要求 (1)求出待測物體表面的黑度；（2）分析產(chǎn)生誤差的原因。實(shí)驗(yàn)四實(shí)驗(yàn)四 角系數(shù)的測定角系數(shù)的測定 1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?1) 理解角系數(shù)的物理意義，了解角系數(shù)的測量方法；(2) 掌握角系數(shù)測量儀的原理

9、及操作使用方法。 2 2 基本原理基本原理 角系數(shù)角系數(shù) 表示微元漫表面表示微元漫表面dAdA1 1發(fā)射能流中發(fā)射能流中 到達(dá)有限表面到達(dá)有限表面A A2 2的份額，其計(jì)算式為：的份額，其計(jì)算式為： 單位球體法示意圖單位球體法示意圖 12dAAX2212122A2122coscos/()cos/()/()/()dAdAsAsspspAspXrdAR dAdARAR3 3 實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)裝置 SM-1型角系數(shù)測量儀的基本結(jié)構(gòu)如下圖所示： 4 實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟 重復(fù)測量重復(fù)測量5 5次次記錄筆記錄筆格紙上格紙上畫圖畫圖 計(jì)算方格紙上圖形計(jì)算方格紙上圖形面積面積 測量儀定位測量儀定位鏡筒瞄準(zhǔn)被測表面的

10、輪廓線鏡筒瞄準(zhǔn)被測表面的輪廓線 量出鏡筒長度量出鏡筒長度 5 5 實(shí)驗(yàn)要求實(shí)驗(yàn)要求 (1)求投影面積的平均值及方差； （2）按理論公式計(jì)算角系數(shù)，并與實(shí)測值相比較 。實(shí)驗(yàn)五實(shí)驗(yàn)五 水水水式換熱器性能測試實(shí)驗(yàn)水式換熱器性能測試實(shí)驗(yàn) 1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?1) 熟悉換熱器性能的測試方法 ； (2) 了解套管式換熱器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其性能 ；(3) 加深對(duì)順流和逆流兩種流動(dòng)方式換熱器換熱能力差別的認(rèn)識(shí) 。2 2 基本原理基本原理 熱流體放熱量： 冷流體吸熱量： W 平均換熱量： W 熱平衡誤差： 對(duì)數(shù)傳熱溫差： 傳熱系數(shù)： 11p111=m WQCtt22p222=mQCtt122QQQ12100%QQ

11、Q maxminmaxminlnttttt Qk= WF t3 3 實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)裝置 本實(shí)驗(yàn)裝置采用冷水可用閥門換向，進(jìn)行順逆流實(shí)驗(yàn) 。 換熱器綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)原理圖 1.冷水泵 2.冷水箱 3.渦輪流量計(jì) 4.冷水順逆流換向閥門組 5. 換熱器 6.電加熱水箱 7. 渦輪流量計(jì) 8.回水箱 9. 熱水泵 4 4 實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟記錄冷熱水溫度流量讀數(shù)記錄冷熱水溫度流量讀數(shù)換熱達(dá)到穩(wěn)定換熱達(dá)到穩(wěn)定接通電源接通電源開動(dòng)水泵開動(dòng)水泵加加 熱熱等待等待改順流改順流 逆流逆流改變冷水流量改變冷水流量逆流實(shí)驗(yàn)?zāi)媪鲗?shí)驗(yàn)5 5 實(shí)驗(yàn)要求實(shí)驗(yàn)要求 (1) 計(jì)算各種工況下的傳熱系數(shù)； （2）以傳熱系數(shù)為縱坐標(biāo)，冷水流速為橫坐標(biāo)繪制傳熱性能曲線。實(shí)驗(yàn)七實(shí)驗(yàn)七 空氣空氣水式換熱器性能測試實(shí)驗(yàn)水式換熱器性能測試實(shí)驗(yàn) 1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?1) 熟悉空氣-水換熱器性能的測試方法 ； (2) 掌握氣-水翅片管、光管換熱器，在順排、叉排、逆流、順流各種情況下?lián)Q熱器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其性能的差別。2 2 基本原理基本原理 熱流體放熱量： 冷流體吸熱量： W 平均換熱量： W 熱平衡誤差： 對(duì)數(shù)傳熱溫差： 傳熱系數(shù)： 11p111=m WQCtt22p222=mQCtt122QQQ12100%QQQ maxminmaxminlnttttt Qk= WF t3 3 實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)裝置 4 4 實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟記錄參數(shù)記錄參數(shù)