热工实验II思考题

一、圆球法测粒状材料的导热系数
1.用什么方法判断、检验球体导热过程已达到稳定状态？
答：内球壁温与外球壁面温度均匀，且内球壁温比外球壁温高，温度不随时间变化时，说明球体导热达到稳定状态。

具体在测量一个测点的热电势时，具体在测量一个测点的热电势时，如果如果5分钟内其读数都不变，就可以判断导热过程达到稳定了。

2.试分析内外圆球不同心，材料填充不均匀所产生的影响？
答：内外圆球不同心，材料填充不均匀，材料填充不均匀，由内球表面向外球表面通过颗粒状材料传递的由内球表面向外球表面通过颗粒状材料传递的热量将不均匀，将导致外球球面各点温度不均匀，对导热系数的测量将造成较大的误差。

3.圆球导热仪周围如果空气有扰动时会产生什么影响？答：空气的扰动会使得圆球表面温度降低，根据导热系数计算公式可知，
测出的导热系数会偏小。

4.为什么在内外球表面分别要测取三点温度？
答：在内外球表面分别要测取三点温度是为了取得内外圆球表面温度平均值，减少测量的系统误差，使温度的测量更加准确，更有代表性。

5.加热器电压波动会产生什么影响？
答：加热器电压波动会使加热功率波动，而已处于稳定状态的球体其受热与散热功率已达到稳定状态，加热器功率波动会破坏这种稳定状态，从而使实验结果产生误差。

6.假设夏天圆球周围有电风扇在吹，或者是冬天有学生把手捂住圆球取暖，试分析测试出
来的导热系数偏大还是偏小？
答：夏天圆球周围有电风扇在吹，夏天圆球周围有电风扇在吹，或者是冬天有学生把手捂住圆球取暖，或者是冬天有学生把手捂住圆球取暖，或者是冬天有学生把手捂住圆球取暖，都会都会降低外球表面温度，而内球受到影响较小，根据导热系数计算公式
可知，测出的导热
系数会偏小。

7.假设圆球还处于加热升温过程中，未达到稳态，而学生已开始测试记录数据，试分
析测试出来的导热系数偏大还是偏小？
答：圆球还处于加热升温过程中，圆球还处于加热升温过程中，未达到稳态，未达到稳态，未达到稳态，而学生已开始测试记录数据，这时而学生已开始测试记录数据，这时内球温度还没有升高达到稳态，而外球温度接近室温（可以理解为内外球温度差距还没拉开），根据导热系数计算公式可知，测出的导热系数会偏大。

二、正规状况法测导温系数
1.能不能用这个方法来测量金属的导温系数？
答：不适宜。

因为金属的导热系数很大，热量在试件内部传热快，试件内部测点温度变化快，相应的热电势变化很快，在较短的时间内，试件内部测点就达到了恒温水浴温度，实验操作难度加大，实验的误差会较大。

2.在重复试验时，如果试件没有恢复到原来的初始温度，对试验结果是否有影响，为
什么？
答：没有影响。

在正常状况下，所测量得到的数据的斜率不变，只是测量所得实验数据较少，测量误差会稍微增大。

3.假使热电偶不装在试件的中心，会不会影响测量结果，为什么？
答：不会。

因为实验原始数据测量的是温度，对温度的测量结果是不同的。

但是，实验最终计算得到的是加热率，热电偶不装在试件的中心，不会影响到计算得到的加热率。

4.加热试件与冷却试件测定的结果是否一致，为什么？
即测量结果。

答：一致。

加热与冷却只是传热方向不同而已，并不会影响材料的导温系数，即测量结果。

5.试分析能否在恒温空气烘箱中进行实验？
再通过搅拌后所能达到的换热系答：不能。

因为空气的换热系数太小了，比起试件在水中，
比起试件在水中，再通过搅拌后所能达到的换热系数（大于1000/(m2*k) ）小多了。

随着传热的进行，试件表面不能保持测试理论所要求的恒温状态。

恒温状态。

6.从手册中查找黄砂的密度、比热，根据测量得到的黄砂的热扩散系数，算出黄
砂的导热系数。

黄砂的密度 ，实验测试得到导温系数为：答：黄砂的密度
，黄砂的导热系数约为。

三、圆管自然对流
1.整理实验数据时应该用什么温度作为定性温度？什么尺寸作为定性尺寸？
答：应该用作为定性温度，即壁面温度和空气温度的算术平均数；应该以横管的外径作为定性尺寸。

作为定性尺寸。

2.管子表面的热电偶为什么沿长度和圆周均匀分布？
答：这个主要是为了测得的三个温度的算术平均值更能代表整个壁面的平均温度。

3.室内空气扰动，会有什么后果？
答：空气的扰动会打破横管表面空气自然对流的稳定状态，会改变横管表面的温度场分布，使得横管表面温度波动，这会给整个实验带来非常大的误差。

4.本实验的Gr范围有多大？是否可达到紊流状态？
答：本实验的Gr的范围大约是34000≤Gr≤630000，达不到紊流状态。

5.本实验中，辐射传热和对流传热的传热量分别占总传热量的比例是多少？能否忽略
辐射换热传热量的影响？
答：本实验中，辐射传热差不多占到总传热量的一半，所以不能忽略辐射换热传热量的影响。

响。

6.从实验结果分析，实验的误差来源有哪些？如何提高实验精度？
答：
实验误差来源
[1] 数据的测量和查表带来的误差；
带来的误差；
[2] 数据处理时产生了舍入误差；
时产生了舍入误差；
[3] 某些因素导致了实验中的导热不够稳定，如人流的走动等，带来了误差；
，如人流的走动等，带来了误差；
[4] 若温度测点没有严格均匀布置，测出的平均温度会有误差；
，测出的平均温度会有误差；
改进方法
[1] 多做几组不同工况的实验，得到更多数据，使线性拟合结构更准确；
，使线性拟合结构更准确；
[2] 测避免温度时尽量多布置测点，使得平均温度更准确；
，使得平均温度更准确；
[3] 尽量减少室内人流的走动。

四、横掠圆管强制对流
1.整理实验数据时应该用什么温度作为定性温度？什么尺寸作为定性尺寸？
答：应该用作为定性温度，即壁面温度和空气温度的算术平均数；应该以横管的外径作为定性尺寸。

2.本实验中，空气最大流速达到多少？雷诺数Re范围是多少？是否可达到紊流状
态？
答：本实验中，空气最大流速达到17.5m/s；雷诺数Re范围是1000～5500。

可以达到紊流。

3.本实验中，横管表面空气强迫对流传热系数在多少范围？参考书上，此数值一般在
什么范围？
140——270W/(m2*k) 范围。

参考书上，答：本实验中，横管表面空气强迫对流传热系数在140
之间。

此数值一般在100－300之间。

4.本实验测量电流、电压分别采用了啥方法
本实验测量电流、电压分别采用了啥方法? ?
答：本实验在电路中串联标准电阻，测量标准电阻的二端电压，电压除以标准电阻的阻值就是电流；本实验采用分压箱把横管二端的电压分压后采用电子电位差计(mV级)测量电压（V 级）。

5.从实验结果分析，实验的误差来源有哪些？如何提高实验精度？
答：
实验误差来源
[1] 毕托管测空气流速产生误差；
测空气流速产生误差；
[2] 测风速时只测了一个点的风速，不能准确代表来流的平均速度；
，不能准确代表来流的平均速度；
[3] 测壁温时只布置了一个测点，不能代表管壁的平均温度；
，不能代表管壁的平均温度；
[4] 实验仪器设备的精度有限而带来的系统误差；
[5] 实验操作、读数时造成了随机误差。

改进方法
[1] 测风速和壁温时多布置几个测点，然后再取平均；
测风速和壁温时多布置几个测点，然后再取平均；
[2] 采用精度更高的测量仪器。

采用精度更高的测量仪器。

6.硅整流设备具有啥特点？
答：硅整流设备具有低电压、大电流的特点。

电压低，保证了实验人员的安全；电流大，又使得实验加热功率足够大。

五、测量物体的表妹发射率
1.材料表面状态（抛光、不抛光、涂层等）与的关系如何？
答：εn与材料的种类、表面温度及表面状况有关。

抛光时，εn较小；不抛光时，εn较大；涂层时，εn最大。

2.测定法向辐射率有何实际意义？
答：测定法向辐射率可以指导我们如何选择材料，在适当的场合选择最佳的材料以提高热量的利用率。

比如，在太阳能利用场合，我们要尽量提高材料表面的黑度以利吸收热量；在保温场合，我们要尽量减小材料表面的黑度以减少对外热辐射。

3.待测试件的厚度是否影响测试结果？对于不良导体是否适用？
答：待测试件的厚度会影响测试结果。

测量原理是：被测材料和黑体的表面温度相同，待测试件的厚度加大后，表面温度会降低，对外辐射减弱，会使得测量结果偏小。

同理，对不良导体不适用，因为不良导体表面的温度会小于对照黑体表面的温度。

4.试分析影响测试准确性的因素。

答：影响测试准确性的因素有：
影响测试准确性的因素有： ①温度的误差：被测材料表面和黑体材料表面的温度不一
不一定很好； ②黑体腔和被测材料腔与感温元件腔的对准定一致；恒温水浴的温度稳定性不一定很好；
程度不同；③检流计的读数可能有误差等。

可能有误差等。

5.试把本实验测得的各试件的法向发射率与传热学书中的数据作对比。

答：由于材料的表面特性不同，实际材料测试结果与理论有一定差异。