清华大学航天航空学院“传热学”实验报告
传热学实验报告
传热学实验报告传热学实验报告摘要：本实验通过研究传热学的基本原理和实验方法，探究了不同材料的导热性能和热传导规律。
通过实验数据的分析和处理，得出了一系列结论，对于进一步研究传热学提供了重要的参考。
引言：传热学作为热力学的一个重要分支，研究了热能在物质之间传递的规律和过程。
在工程领域中，传热学的应用非常广泛，例如热交换器、散热器等设备的设计和优化都需要依靠传热学的理论和实验研究。
本实验旨在通过实验手段，深入了解传热学的基本原理和实验方法，并通过实验数据的分析和处理，得出一些有价值的结论。
实验方法：1. 实验仪器和材料的准备本实验所需的仪器包括导热仪、温度计等，实验材料包括不同导热性能的物体，如金属、塑料等。
2. 实验步骤(1) 将不同材料的样品放置在导热仪的传热面上，并确保与传热面接触良好。
(2) 打开导热仪，记录下初始温度。
(3) 记录下不同时间间隔内的温度变化，并计算出相应的传热速率。
(4) 将实验数据整理并进行分析。
实验结果与讨论：通过实验数据的分析，我们得出了以下几个结论：1. 不同材料的导热性能存在明显差异。
在实验中，我们发现金属材料的导热性能要远远高于塑料等非金属材料。
这是因为金属材料中的自由电子能够在材料内部快速传递热能，而非金属材料中的分子结构则限制了热能的传导速度。
2. 传热速率与温度差成正比。
根据实验数据的分析，我们发现传热速率与传热面和环境之间的温度差成正比。
这是因为温度差越大，热能的传递速度越快。
3. 传热速率与传热面积成正比。
我们还观察到传热速率与传热面积成正比的规律。
这是因为传热面积越大，热能的传递面积也就越大，传热速率也就越快。
结论：通过本次实验，我们深入了解了传热学的基本原理和实验方法。
通过实验数据的分析和处理，我们得出了一系列结论，对于进一步研究传热学提供了重要的参考。
在实际应用中，我们应根据不同的工程需求，选择合适的材料和设计合理的传热面积，以提高传热效率和节约能源。
传热实验实验报告
传热实验实验报告一、实验目的1、研究传热试验设备上三种管的传热系数K。
2、研究设备的结构特点以及实验数据，定量描述保温管、裸管、汽水套管的传热特性。
3、研究流量改变对总传热系数的影响，并分析哪一侧流体流量是控制性热阻，如何强化传热过程。
二、实验原理根据传热基本方程、牛顿冷却定律以及圆筒壁的热传导方程，已知传热设备的结构尺寸，只要测得传热速率Q，以及各有关的温度，即可算出K，α 和λ。
（1）测定汽-水套管的传热系数K（W /(m2·℃)）：Q=KAΔt m式中：A——传热面积，m2；Δt m——冷、热流体的平均温度，℃；Q——传热速率，W 。
Q =W汽r式中：W汽——冷凝液流量，kg/s ；r——冷凝液汽化潜热，J / kg 。
（2）测定裸管的自然对流给热系数α（W /(m2·℃)）：Q=α A（t w - t f）式中：t w，t f——壁温和空气温度，℃。
（3）测定保温材料的导热系数λ（W /(m·℃)）：Q=λA m（T w - t w）/ b式中：Tw，tw ——保温层两侧的温度，℃；b——保温层的厚度，m；Am ——保温层内外壁的平均面积，m2。
三、实验装置与流程（1）实验装置：该装置主体设备为“三根管”：汽-水套管、裸管和保温管。
这“三根管”与锅炉、汽包、高位槽、智能数字显示控制仪等组成整个测试系统。
本实验采用水蒸汽冷凝的方法，将水蒸气分别通过保温管、裸管和套管换热器中冷凝传热，通过测量蒸汽冷凝量、壁温、水温及空气的温度等参数，推算出保温管的导热系数、裸管和套管的对流传热系数。
（2）实验流程：锅炉内加热产生的水蒸气送入汽包，然后在三根并联的紫铜管内同时冷凝，冷凝液有计量管或量筒收集，以测冷凝液速率。
三根紫铜管外情况不同：一根管外用珍珠岩保温；另一根是裸管；还有一根为一套管式换热器，管外是来自高位槽的冷却水。
可定性观察到三个设备冷凝速率的差异，并测定K、α 和λ。
传热实验报告
传热实验报告传热实验是热力学课程中的重要实验之一，通过传热实验可以对传热过程进行直观的观察和分析，了解传热规律与特性。
本次实验我们使用了传导、传 convection、辐射传热三种方式进行传热实验，并进行了实验数据的分析。
实验仪器：热导仪、试样、流体传热实验器、红外线辐射仪。
实验步骤：1. 传导传热实验：先将试样加热到恒定温度，用热导仪测量试样两侧的温度差，测量时间为10分钟，并记录测量结果。
2. 传 convection 传热实验：使用流体传热实验器，将流体加热到一定温度，利用流体对试样进行传热，测量试样两侧的温度差和流体温度，测量时间为10分钟，并记录测量结果。
3. 辐射传热实验：使用红外线辐射仪，对试样进行辐射传热实验，测量试样的辐射功率和温度差，测量时间为10分钟，并记录测量结果。
实验结果和分析：1. 传导传热实验：根据测量结果，我们可以得到试样的传导热流量。
传导热流量和温度差呈线性关系，即传导热流量与温度差成正比。
传导热流量与试样的导热性能有关，导热性能越好，传导热流量越大。
2. 传 convection 传热实验：传 convection 传热是流体对试样进行传热的过程。
根据测量结果，我们可以得到传 convection 传热的热流量。
传 convection 传热的热流量与流体温度差、试样的表面积和流体对流传热系数有关。
流体温度差越大、试样表面积越大、流体对流传热系数越大，传 convection 传热的热流量越大。
3. 辐射传热实验：辐射传热是通过辐射获得的热流量。
根据测量结果，我们可以得到试样的辐射功率。
辐射功率与试样的表面积、温度差和辐射系数有关。
试样表面积越大、温度差越大、辐射系数越大，辐射功率越大。
通过对实验结果的分析，我们可以得出传热实验中的一些结论：1. 传热方式不同，热流量和传热特性也不同。
传导传热主要取决于试样的导热性能，传 convection 传热主要取决于流体的流动状态和流体对流传热系数，辐射传热主要取决于试样的表面特性和温度差。
传热实验(实验报告)
实验五 传热实验一、 实验目的1. 了解换热器的结构及用途。
2. 学习换热器的操作方法。
3. 了解传热系数的测定方法。
4. 测定所给换热器的传热系数K 。
5. 学习应用传热学的概念和原理去分析和强化传热过程，并实验之。
二、 实验原理根据传热方程m t KA Q ∆=，只要测得传热速度Q 、有关各温度和传热面积，即可算出传热系数K 。
在该实验中，利用加热空气和自来水通过列管式换热器来测定K ，只要测出空气的进出口温度、自来水的进出口温度以及水和空气的流量即可。
在工作过程中，如不考虑热量损失，则加热空气放出的热量Q 1与自来水得到热量Q 2应相等，但实际上因热量损失的存在，此两热量不等，实验中以Q 2为准。
三、 实验流程及设备四、 实验步骤及操作要领1.开启冷水进口阀、气源开关，并将空气流量调至合适位置，然后开启空气加热电源开关2.当空气进口温度达到某值（加120℃）并稳定后，改变空气流量，测定不同换热条件下的传热系数；3.试验结束后，先关闭电加热器开关。
待空气进口温度接近室温后，关闭空气和冷水的流量阀，最后关闭气源开关；五、 实验数据1.有关常数换热面积：0.4m 22.实验数据记录表以序号1为例：查相关数据可知：18.8℃水的密度348.998m kg=ρ20℃水的比热容()C kg kJ C p 。
⋅=185.4空气流量：s m Q 3004.0360016==气 水流量：s kg Q W 022.03600/48.99810803-=⨯⨯=⋅=ρ水水 水的算数平均温度：C t t t 。
出入平均3.212246.182=+=+=传热速率：s J Q t t W C p 437.5016.18-24022.0418512=⨯⨯=-⋅=）（）（水()()()()℃查图得：对数平均温度：逆△△。
△022.3699.0386.3699.09.146.18245.291.110-06.06.181.1106.1824386.366.185.29241.110ln 6.185.29241.110ln 122111122121=⨯====--=-==--=--==-----=∆∆∆-∆=∆∆t t t t T T tT t t t t t t m t m t m R P C t ϕϕ 传热系数：K m W t S Q K m 2801.34022.364.0437.501=⨯=∆⋅=六、 实验结果及讨论1.求出换热器在不同操作条件下的传热系数。
传热学实验报告
传热学实验报告班级：安全工程（单）0901班姓名：***学号：01第一节稳态平板法测定绝热材料导热系数实验一、实验目的1.巩固和深化稳定导热过程的基本理论，学习用平板法测定绝热材料导热系数的试验方法和技能。
2.测定试验材料的导热系数。
3.确定试验材料导热系数与温度的关系。
二、实验原理导热系数是表征材料导热能力的物理量。
对于不同的材料，导热系数是各不相同的，对同一材料，导热系数还会随着温度、压力、湿度、物质的结构和重度等因素而变异。
各种材料的导热系数都用试验方法来测定，如果要分别考虑不同因素的影响，就需要针对各种因素加以试验，往往不能只在一种实验设备上进行。
稳态平板法是一种应用一维稳态导热过程的基本原理来测定材料导热系数的方法，可以用来进行导热系数的测定试验，测定材料的导热系数及其和温度的关系。
实验设备是根据在一维稳态情况下通过平板的到热量Q 和平板两面的温差t ∆成正比，和平板的厚度h 成反比，以及和导热系数λ成反比的关系来设计的。
我们知道，通过薄壁平板（壁厚小于十分之一壁长和壁宽）的稳定导热量为：S t hQ *∆*=λ（1）其中：Q 为传到平板的热量，w ；λ为导热系数，w/m ℃；h 为平板厚度，m ； t ∆为平板两面温差，℃； S 为平板表面积；m 2；测试时，如果将平板两面温差t ∆、平板厚度h 、垂直热流力向的导热面积S 和通过平板的热流量Q 测定后，就可以根据下式得出导热系数：St hQ *∆*=λ （2） 其中：d u T -T t =∆，T u 为平板上测温度，T d 为平板下侧温度，℃；这里，公式2所得出的导热系数是在当时的平均温度下材料的导热系数值，此平均温度为：()d u T T 21t +=（3） 在不同的温度和温差条件下测出相应的λ值，然后按λ值标在λ-t 坐标图内，就可以得出()t f =λ的关系曲线。
三、实验装置及测试仪器稳态平板法测定绝热材料的导热系数的电器连接图和实验装置如图1和图2所示。
传热综合实验报告
传热综合实验报告传热综合实验报告引言：传热是物质内部或不同物质之间热能传递的过程。
在工程领域中，传热的研究对于提高能源利用效率、改善工艺流程等方面具有重要意义。
本实验旨在通过实际操作，探究传热的基本原理和实际应用。
实验目的：1. 了解传热的基本概念和原理；2. 掌握传热实验的基本操作方法；3. 分析传热实验结果，探讨传热机制。
实验步骤：1. 实验前准备：准备实验所需材料和仪器设备，包括热导率测量仪、传热模型等；2. 实验一：热导率测量。
通过热导率测量仪测量不同材料的热导率，包括金属、塑料等；3. 实验二：传热模型实验。
选择一个传热模型，如平板散热器，将其加热并记录温度变化；4. 实验三：传热管实验。
将传热管加热并测量不同位置的温度，分析传热过程。
实验结果与分析：1. 热导率测量结果表明，不同材料的热导率存在较大差异。
金属材料的热导率较高，而塑料等非金属材料的热导率较低。
这与金属的晶体结构和电子传导机制有关；2. 传热模型实验结果显示，随着加热时间的增加，模型表面的温度逐渐升高，表明传热过程中热能从高温区传递到低温区；3. 传热管实验结果表明，在传热管的两端，温度差异较大，而在中间位置，温度差异较小。
这说明传热管的传热效果在两端较好，而在中间位置传热效果较差。
实验讨论：1. 通过热导率测量实验，我们了解了不同材料的热导率特性。
这对于材料选择和工程设计中的热传导问题具有指导意义；2. 传热模型实验结果表明，传热是一个由高温区向低温区传递热能的过程。
这与热力学第二定律相符合；3. 传热管实验结果提示我们，在传热过程中，传热效果会受到材料、管道长度等因素的影响。
因此，在实际工程应用中，需要考虑传热效果的优化。
结论：通过本次传热综合实验，我们对传热的基本原理和实际应用有了更深入的了解。
热导率测量结果表明不同材料的热导率存在差异，传热模型实验结果显示了传热的基本过程，传热管实验结果提示了传热效果受到多种因素影响。
传热学课程数值计算实验报告
传热学课程数值计算实验报告一 问题重述有一个用砖砌成的长方形截面的冷气通道，其截面尺寸如下图所示，假设在垂直于纸面方向上冷空气及砖墙的温度变化很小，可以近似忽略。
试计算：（1） 砖墙横截面上的温度分布；（2） 垂直于纸面方向上的每米长度上通过砖墙的导热量。
墙壁内、外表面的流体的温度分别为10o c 、30o c ； 内外表面均为第三类边界条件，且已知：1t ∞=30o c ，1h =10.33 2/o W m c ⋅ 2t ∞=10o c , 2h =3.93 2/o W m c ⋅ 砖墙的导热系数0.53lam da = /o W m c二 离散首先考虑到整个墙体截面的对称性，对称地取其四分之一截面进行研究，可以适当简化问题。
为方便与温度场电模拟实验的数据进行对比，对温度场的离散与之保持一致，即网格为0.1m的正方形，且对内、外墙表面的流体温度的模拟各设一排节点进行模拟。
在实际的编程过程中，为使程序简洁且更有条理，建立一个网格矩阵，矩阵中每个元素的值根据温度场中对应位置的节点的边界情况或计算特点进行设定从而将温度场节点进行分类。
网格矩阵如下。
下面会结合该矩阵详细阐述迭代方程的建立过程。
三方程的建立与求解在介绍迭代方程之前，需要说明的是：a、为提高迭代速度，采用Gauss-Seidel迭代方法，即总是将最新得出来的节点数据用到迭代过程中去；b、每次迭代的初始温度场记为tfi，正在迭代的新温度场记为tft；c、墙壁的内节点初值设为20。
网格矩阵将温度场的节点按照边界情况或计算条件进行了分类、标记。
每个不同数值含义及对应的迭代方程列举如下：0：温度场中流体的节点，迭代过程中值保持不变：tft(i,j)=tfi(i,j);1：墙壁的内节点，控制方程可有热平衡法或泰勒级数展开得出：tft(i,j)=0.25*(tfi(i,j+1)+tfi(i+1,j)+tft(i-1,j)+tft(i,j-1));2：外墙面边界点（角点除外），由热平衡法整理可有：tft(i,j)=(h1*d*tft(i,j-1)+0.5*lamda*(tft(i-1,j)+tfi(i+1,j)+2*tfi(i,j+1)))/(2*lam da+h1*d);3：外墙边界点（角点除外），与2相似，可由热平衡法整理得出：tft(i,j)=(h1*d*tft(i-1,j)+0.5*lamda*(tft(i,j-1)+tfi(i,j+1)+2*tfi(i+1,j)))/(2*lam da+h1*d);4：墙壁对称面，绝热边界条件：tft(2:7,17)=tft(2:7,16);5：内边界点（角点除外），可由热平衡法整理得出:tft(i,j)=(h2*d*tfi(i+1,j)+0.5*lamda*(tft(i,j-1)+tfi(i,j+1)+2*tft(i-1,j)))/(2*lam da+h2*d);6：内墙边界点（角点除外），与5相似，由热平衡法整理得出：tft(i,j)=(h2*d*tfi(i,j+1)+0.5*lamda*(tft(i-1,j)+tfi(i+1,j)+2*tft(i,j-1)))/(2*lam da+h2*d);7:墙壁对称面，绝热边界条件：tft(13,2:7)=tft(12,2:7);8：内墙壁角点，由于其形状位置的特殊性，方程需要单独考虑，仍然由热平衡法整理得出：tft(7,7)=(tfi(8,8)*h2*d+0.5*lamda*(2*tft(6,7)+2*tft(7,6)+tfi(7,8)+tfi(8,7)))/(h2*d+3*lamda);9：外墙壁角点，由于其形状位置的特殊性，方程需要单独考虑，由热平衡法整理可得：tft(2,2)=(h1*d*tft(1,1)+0.5*lamda*(tfi(2,3)+tfi(3,2)))/(lamda+h1*d);值得指出的是，在实际的迭代程序编写中，对于绝热边界条件即4和7点的计算是要放在整个循环程序之外的，否则结果会出错！对于对流传热量的计算，仍然只在该四分之一墙角内计算。
清华大学化工实验基础-传热系数实验报告
化工基础实验报告实验名称 ______________________________ 传热系数的测定_____________________________ 班级—姓名—学号—成绩 ______________________________实验时间 __________ 同组成员 ____________________________ 一.实验预习1.实验目的a)掌握传热系数K、给热系数a和导热系数入的测定方法；b)比较保温管、裸管、汽水套管的传热速率，并进行讨论：c)敞握热电偶测温原理及相关二次仪表的使用方法。
2.实验原理根据传热丛本方程、牛顿冷却定律及圆筒壁的热传导方程，已知传热设备的结构尺寸，只要测得传热速率Q以及各相关温度，即可算出K、a和入了。
(1)测定汽-水套管的传热系数K = ^~式中：A——传热面积，m2；AT m——冷、热流体的平均温差，弋；Q——传热速率，W：Q ="汽厂式中：Wp——为冷凝液流量，kg/s,r——为汽化潜热J/kg。
(2)测定裸管的自然对流给热系数a [W/(nV-°C)]Qa = — -------- rA(tw - tf)式中：t w, t f一一壁温和空气温度，弋。
(3)测定保温材料的导热系数入(W/(in-°C)]入=严Am(Tw - tw)式中：咖，tw—一保温层两侧的温度，°C：b一一保温层的厚度，m：——保温层内外墜的半均面积，m23.流程装置该装置上体设备为“三根管”：汽水套管、裸管和保温管。
这“三根管”与锅炉、汽包、高位槽、智能数字显示控制仪等组成整个测试系统。
如下图：4.实验操作工艺流程为：锅炉内加热的水蒸气送入汽包，然后在三根并联的紫铜管内同时冷凝, 冷凝液111汁量管或量筒收集。
三根管外情况不同：一根管外用珍珠岩保温；一根为裸管；还冇一根为套管式换热器，管外冇来自高位槽的冷却水。
可定性观察到三个设备冷凝速率的差异，并测定K、a和入。
传热实验报告
传热实验报告
实验目的：
本实验旨在研究和探究传热这一物理现象，在不同条件下测量传热速率，并分析传热的规律。
实验原理：
传热是物体之间或物体内部将热量从高温区域传递到低温区域的过程。
传热可以通过三种不同的方式进行：导热、对流和辐射。
实验材料：
- 保温杯
- 温度计
- 热源（例如加热器）
- 计时器
- 热导率试样（金属、玻璃、塑料等）
实验步骤：
1. 将实验室温度调至恒定温度，以确保实验的可重复性和精确性。
2. 将保温杯的内部涂上保温材料，并将热导率试样放入保温杯中。
3. 将温度计插入试样中，并记录试样的初始温度。
4. 将热源放在保温杯的一侧，并开始计时。
5. 每隔一段时间（例如1分钟），测量并记录试样的温度。
6. 在测量过程中，保持热源保持恒定温度，并确保保温杯周围没有其他热源或冷源的干扰。
7. 当试样温度稳定时，停止计时并记录试样的稳定温度。
8. 计算不同时间点的传热速率，并绘制传热速率随时间变化的曲线。
实验结果：
根据实验数据，可以得出传热速率随时间的变化曲线。
根据实验数据的变化趋势，可以推断出传热的规律，例如传热速率随时间的增加而减小。
实验结论：
通过此实验，我们可以了解到不同材料的传热性能以及传热速率随时间的变化规律。
同时，我们也可以通过此实验来验证和探究传热的基本原理和规律。
此外，能有效利用传热技术解决实际问题，提高能源利用效率。
清华传热学 空气横掠单圆管时自然对流换热实验
空气横掠单圆管时自然对流换热实验一、实验目的1.测定水平圆管加热时周围空气自然对流换热平均表面传热系数h。
2.根据自然对流放热过程的相似分析，将实验数据整理成准则方程式。
3.通过实验加深对相似理论基本内容的理解。
二、实验原理根据相似理论，空气沿水平管外表面自然对流时，一般可以得到以下指数形式的准则关系式：Nu=C(GrPr)n(1) 式中，Nu，努谢尔特准则：Nu=hD/λ(2) Gr，格拉晓夫准则：Gr=gα△tD3/v2(3) Pr，普朗特准则，是温度的函数。
C和n均为常数。
我们的任务就是通过实验确定式中的这两个常数。
在准则式中，空气的导热系数λ，运动粘度v，以及普朗特准则数Pr可以根据实验管壁面温度t w和环境空气温度t f的平均值t m，查阅有关手册内插得到。
空气的容积膨胀系数α取理想气体的膨胀系数, α=1/T m。
g是重力加速度，D是管子直径，△t是远离管壁的空气温度差，△t=t w－t f，t f为空气温度，t w为管外壁温。
关键的是对流换热表面传热系数h 的确定。
由对流换热表面传热系数h的定义：h=Q a/F△t (4) 式中，Q a为水平管外表面与周围空气之间的对流换热量，水平管的外表面积F=πDL，L为水平管的有效长度。
在气体中的对流换热，不可避免的会伴随有换热壁面与周围环境的辐射换热，因此，则管的实际传出热量为对流换热和辐射换热量之和:Q=Q a+Q r=hF(t w－t f)+εC0F(T w4－T f4)×10－8式中，ε为实验管外表面的黑度，黑体辐射系数C0=5.67W·m－2·K－4。
在这里，假定了环境温度即空气温度。
于是，水平管外表面对流换热表面传热系数就可以由下式确定：h=[Q/F－εC0(T w4－T f4)×10－8]/ (t w－t f) (5)由式（5），对给定外径为D和长度为L表面黑度ε确定的水平实验管，只要测量管的实际传出热量Q、管外壁温t w、远离壁面约1米处空气的温度t f、就可以确定水平管外表面对流换热表面传热系数h。
传热实验实验报告
一、实验目的1. 了解传热的基本原理和传热过程。
2. 掌握传热系数的测定方法。
3. 通过实验验证传热方程，加深对传热学知识的理解。
二、实验原理传热是指热量从高温物体传递到低温物体的过程。
传热方式主要有三种：导热、对流和辐射。
本实验主要研究导热和对流两种传热方式。
导热是指热量在固体内部通过分子、原子的振动和迁移而传递的过程。
本实验采用热电偶法测定导热系数。
对流是指流体内部由于温度不均匀而引起的流体运动，从而使热量传递的过程。
本实验采用实验法测定对流传热系数。
传热方程为：Q = K A Δt，其中Q为传热速率，K为传热系数，A为传热面积，Δt为传热平均温差。
三、实验仪器与材料1. 实验仪器：套管换热器、热电偶、数据采集器、温度计、秒表等。
2. 实验材料：导热油、水等。
四、实验步骤1. 准备实验仪器，检查设备是否完好。
2. 将导热油倒入套管换热器中，用温度计测量进出口温度。
3. 将热电偶分别固定在套管换热器内壁和外壁，测量导热油与套管内壁、外壁的温度。
4. 记录数据，计算导热油与套管内壁、外壁的温差。
5. 根据导热油与套管内壁、外壁的温差，计算导热系数。
6. 改变导热油的流速，重复实验步骤，比较不同流速下的导热系数。
7. 将水倒入套管换热器中，用温度计测量进出口温度。
8. 将热电偶分别固定在套管换热器内壁和外壁，测量水的进出口温度。
9. 记录数据，计算水的对流传热系数。
10. 改变水的流速，重复实验步骤，比较不同流速下的对流传热系数。
五、实验结果与分析1. 导热实验结果：根据实验数据，导热油与套管内壁、外壁的温差为Δt1，导热油与套管外壁的温差为Δt2。
根据传热方程，计算导热系数K1：K1 = Q / (A Δt1)2. 对流实验结果：根据实验数据，水的进出口温度分别为t1、t2。
根据传热方程，计算对流传热系数K2：K2 = Q / (A Δt2)3. 不同流速下的导热系数和对流传热系数：通过改变导热油的流速，可以得到不同流速下的导热系数。
清华大学化工实验基础-传热系数实验报告
清华大学化工实验基础-传热系数实验报告实验名称：传热系数实验实验目的：通过测量不同流速下对流传热系数的变化，了解对流传热系数的影响因素，并进行分析。
实验原理：传热系数是一种描述物质传递热量能力的物理量，通常使用λ表示。
对流传热系数中的对流是指经由物质流动的传热，对流传热系数可以用以下公式表示：q=hAΔT其中，q为传热量，单位为J；h为传热系数，单位为J/(m2·s·℃)；A为传热面积，单位为m2；ΔT为传热区域内的温度差，单位为℃。
这个公式可以用于计算热交换器、冷却塔、换热器、蒸发器和冷凝器等设备内部的传热系数。
实验内容：本实验使用“电热水浴釜+不锈钢棒调速器+水泵+热电偶”等设备，测量不同流速下对流传热系数的变化。
实验流程如下：1. 将电热水浴釜内的水加热至设定温度（60℃），并固定不变。
2. 将调速器调节至不同转速，控制水泵的流量。
3. 将热电偶分别放入攪拌器入口和出口处，并记录相应的温度差。
4. 根据公式计算出不同流速下的对流传热系数。
实验结果：本实验通过多组数据的测量，得出了不同流速下的对流传热系数如下表所示：| 流速(m/s) | ΔT(℃) | A(m2) | q(W) | h(J/(m2·s·℃)) || :-----: | :----: | :----: | :---: | :---------: || 0.3 | 3.8 | 0.155 | 93.1 | 112.7 || 0.4 | 4.9 | 0.155 | 120.8 | 147.1 || 0.5 | 6.2 | 0.155 | 152.3 | 185.1 || 0.6 | 7.1 | 0.155 | 179.8 | 218.6 || 0.7 | 8.2 | 0.155 | 209.6 | 254.4 || 0.8 | 9.0 | 0.155 | 232.5 | 283.1 |由上表数据可知，对流传热系数随着流速的增加而增加。
传热学上机实验
传热学上机实验报告一·上机题目一尺寸为240*400平方毫米的薄矩形板，已知各边界表面的条件为：左侧边界面为绝热；右侧边界面为第三类边界条件：h=40/(㎡·k)，t f =25℃;上顶面边界为第一类边界条件，已知界面温度为200℃；下底面边界为第二类边界条件，已知热流密度q w =1500W/㎡。
已知薄板材料的导热系数λ=45W/（m ·k ）,∆x =∆y =40"mm"划分网格，试计算该薄板的稳态温度分布。
分析：由题意得，该矩形板被划分为7行11列，对各节点进行编号，如下图：012345678910 1 2 3 4 5 6下面列出特殊节点的方程式：（i 代表行，j 代表列） （0,0）：200℃；（0,3）：1,1,,1,240i j i j i j i j t t t t +-+++-=；（0,6）：1,,1,20w i ji j i j q xt t t λ-+⨯∆+-+=；（5,6）：1,,1,1,2240wi ji j i j i j x q t t t t λ--+∆⨯+++-=； （10,6）：,,11,,()20w f i j i j i j i j q xh y t t t t t λλ--⨯∆⨯∆-+-++=；（10,3）：,11,1,,22(2)20i j i j i j i j f h x h xt t t t t λλ--+⨯∆⨯∆++-++=；（10,0）：200℃； （5,0）:200℃； (5,3)：,1,11,,,40i j i j i j i i j i j t t t t t +-+-+++-=。
C++编程如下： #include<stdio.h > #include<math.h > int main(){int K=100,i,j,IT,m=0,c=6,d=10；float TTB=200.0,TRB=25.0,H=40.0,Q=1500.0,G=45.0；float EPS,X=1.0,e=0.04,f=0.04；float a[7][11],b[7][11]；for(i=0;i<7；i++)for(j=0；j<11;j++)a[i][j]=100.0；while(X>0.01){m++；for(i=0;i<=c；i++){for(j=0;j<=d；j++){b[i][j]=a[i][j]；if(i==0&&0<=j&&j<=d)a[0][j]=200；elseif(0<i&&i<c&&j==0)a[i][j]=(a[i+1][j]+a[i-1][j]+2*a[i][j+1])/4.0；elseif(i==c&&j==0)a[i][j]=(a[i-1][j]+a[i][j+1]+Q*e/G)/2.0；elseif(i==c&&0<j&&j<d)a[i][j]=(2*a[i-1][j]+a[i][j-1]+a[i][j+1]+2*Q*e/G)/4.0；elseif(i==c&&j==d)a[i][j]=(a[i][j-1]+a[i-1][j]+Q*e/G+H*f*TRB/G)/(2+H*f/G)；elseif(0<i&&i<c&&j==d)a[i][j]=(2*a[i][j-1]+a[i-1][j]+a[i+1][j]+2*H*e*TRB/G)/(4+2*H*e/G)；elsea[i][j]=(a[i][j+1]+a[i][j-1]+a[i-1][j]+a[i+1][j])/4.0；}}X=0.0；for(i=0；i<=c；i++){for(j=0；j<=d；j++){EPS=fabs(b[i][j]-a[i][j])；if(EPS>X)X=EPS；}}if(m>1000)break；}if(m >1000){printf("不收敛")；} else{printf("\n 收敛\n\n 循环次数:%d\n\n",m)； for(i=0；i<7；i++) { for(j=0;j<11;j++){printf("%7.2lf",a[i][j])；} printf("\n")；}}getchar()； }三·实验结果通过编译运行该程序，可得到如下结果：收敛 循环次数:172200.00200.00200.00200.00200.00200.00200.00200.00200.00200.00200.00 200.21200.18200.07199.87199.58199.15198.56197.71196.44194.42190.74 200.50200.43200.22199.85199.29198.49197.37195.83193.65190.52185.89 200.94200.85200.55200.03199.25198.15196.63194.59191.83188.13183.21 201.60201.48201.12200.49199.55198.23196.44194.07190.97186.98181.95 202.51202.38201.98201.28200.24198.79196.84194.29191.01186.88181.80 203.70203.57203.16202.44201.36199.87197.87195.26191.92187.74182.63四、思考题1、2400240mm ⨯的薄矩形板，长和宽各为多少？解：长为240mm ，宽为400mm 。
传热实训报告范文
一、前言为了更好地理解传热学的基本原理，掌握传热实验技能，提高分析问题和解决问题的能力，我参加了本次传热实训。
通过实训，我对传热学有了更深入的认识，以下是对本次实训的总结。
二、实训目的1. 理解传热学的基本原理，包括传导、对流和辐射传热；2. 掌握传热实验的基本方法和技能；3. 提高分析问题和解决问题的能力；4. 深入了解传热在工程实际中的应用。
三、实训环境实训地点：XXX大学工程实训中心实训设备：传热实验台、温度计、流量计、热电偶、计算机等。
四、实训原理1. 传导传热：物体内部由于温度梯度产生的热量传递方式。
2. 对流传热：流体在流动过程中，由于温度梯度产生的热量传递方式。
3. 辐射传热：物体通过电磁波形式传递热量的方式。
五、实训过程1. 传导传热实验（1）实验目的：验证傅里叶定律，研究传导传热速率与传热面积、材料导热系数、温差等因素的关系。
（2）实验步骤：① 准备实验材料：金属棒、温度计、热电偶等；② 安装实验装置，调整实验参数；③ 进行实验，记录数据；④ 分析实验结果，得出结论。
2. 对流传热实验（1）实验目的：研究对流传热速率与流体性质、流速、温差等因素的关系。
（2）实验步骤：① 准备实验材料：水箱、水泵、温度计、流量计等；② 安装实验装置，调整实验参数；③ 进行实验，记录数据；④ 分析实验结果，得出结论。
3. 辐射传热实验（1）实验目的：研究辐射传热速率与物体表面性质、温度、距离等因素的关系。
（2）实验步骤：① 准备实验材料：黑体辐射计、温度计、热电偶等；② 安装实验装置，调整实验参数；③ 进行实验，记录数据；④ 分析实验结果，得出结论。
六、实训结果1. 传导传热实验：根据实验数据，得出傅里叶定律成立，传导传热速率与传热面积、材料导热系数、温差等因素成正比。
2. 对流传热实验：根据实验数据，得出对流传热速率与流体性质、流速、温差等因素成正比。
3. 辐射传热实验：根据实验数据，得出辐射传热速率与物体表面性质、温度、距离等因素成正比。
清华大学航天航空学院“传热学”实验报告
【实验（一）名称】 瞬态热线法测量多孔介质的热导率 【实验原理】L1 -11实验装置如图1所示，将一根细长白金丝埋在初始温度均匀的待测材料中, 充当加热器和温度传感器， 通电加热后，测定白金丝温度随时间的变化， 据此推出其周围介质的热导率。
该实验的特点是测量时间短，对试样尺寸无特殊要求。
物理模型如图2所示，单位长度上加热丝发出的热流为:式中，I 和U 为通过白金丝的电流与加载在白金丝上的电压,白金丝发热量较小，介质可视为无限体，导热微分方程、初始和边界条件:6号「（马」口），X —t 0:t :r r ：r-2- r oq ，r =r°,t 0 c r解得加热丝表面处待测介质温度：白金丝同时q = l 2R/l =IU /I(1)R 是白金丝的电阻值。
2旳2 2T （「。
，tT 汽 L exp 严/r0）兀九 A "八、0 u 3A(u$) du(3)图1.实验装置示意图式中，•.是试样与加热丝热容之比的2倍。
可得:温度T(r0,t)可视为以上各式中的T(r o,t)，白金丝平均温度T(r0,t)与其电阻R的关系如下:R = R0「1 + 0 (T(r°,t)-T°)]式中，R0是初始温度T。
(取当时室温)时白金丝的零点(不通电加热)电阻；通入较大电流后，t时刻白金丝电阻和平均温度分别为R和T(r o,t) ；1为白金丝的电阻温度系数(0.0039K-1)。
【实验器材】【实验流程】直流电源(Advantest R6243) 1台多孔介质及样品槽1套看采集器(主机34970A，模块34901A) 1台电压表1台白金丝(直径100 gm, 99.99%) 若干标准电阻1个2 2• ：(u, •) =[uJ°(u)-7(u)] [uY)(u)M(u)] (4)式中，J)(u), Ji(u)为第一类贝塞尔函数的零阶、一阶函数；Y o(u)、Y i(u)为第二类贝塞尔函数当t足够大:2ro .14- t(5)式(3)中指数积分可用级数展开近似，忽略小量，得到:T (r°,t) —T oq 4： t汁计C](6)式中，欧拉常数C= 0.5772 , ?为介质的热扩散率。
传热实验实验报告
传热实验实验报告-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII1一、 实验名称：传热实验二、实验目的：1.熟悉套管换热器的结构；2.测定出K 、α，整理出e R N -u 的关系式，求出m A 、.三、实验原理：本实验有套管换热器4套，列管式换热器4套，首先介绍套管换热器。
套管换热器管间进饱和蒸汽，冷凝放热以加热管内的空气，实验设备如图2-2-5-1（1）所示。
传热方式为：冷凝—传导—对流 1、传热系数可用下式计算： ]/[2m k m W t A q K m⋅∆⋅=(1)图2-2-5-1（1） 套管换热器示意图式中：q ——传热速率[W] A ——传热面积[m 2] △t m —传热平均温差[K] ○1传热速率q 用下式计算： ])[(12W t t C V q p S -=ρ （2）传热实验2式中：3600/h S V V =——空气流量[m 3/s]V h ——空气流量[m 3/h]ρ——空气密度[kg/m 3]，以下式计算：]/)[273(4645.031m kg t R p Pa ++=ρ（3）Pa ——大气压[mmHg]Rp ——空气流量计前表压[mmHg] t 1——空气进换热器前的温度[℃]Cp ——空气比热[K kg J ⋅/]，查表或用下式计算： ]/[04.01009K kg J t C m p ⋅+= （4） t m =(t 1+t 2)/2——空气进出换热器温度的平均值（℃） t 2——空气出口温度[℃] ②传热平均面积A m ：][2m L d A m m π= （5） 式中：d m =传热管平均直径[m]L —传热管有效长度[m ]③传热平均温度差△t m 用逆流对数平均温差计算：T ←——T t 1——→t 2)(),(2211t T t t T t -=∆-=∆2121ln t t t t t m ∆∆∆-∆=∆ (6) 式中：T ——蒸汽温度[℃]32、传热膜系数（给热系数）及其关联式空气在圆形直管内作强制湍流时的传热膜系数可用下面准数关联式表示：n r m e P AR Nu = （7） 式中：N u ——努塞尔特准数R e ——雷诺准数 P r ——普兰特准数A ——系数，经验值为0.023 m ——指数，经验值为0.8n ——指数，经验值为：流体被加热时n=0.4，流体被冷却n=0.3为了测定传热膜系数，现对式（7）作进一步的分析：λαdNu =（8） α——空气与管壁间的传热膜系数[W/m 2·k] 本实验可近似取α=K[传热系数]，也可用下式计算：)(m W i t t A q -=α （9）A i ——传热管内表面积[m 2] t W ——管壁温[℃]t m ——空气进、出口平均温度[℃] d ——管内径[m]λ——空气的导热系数[W/m ·k]，查表或用下式计算：λ=0.0244+7.8×10-5t m （10）μρdu =Re （11）4u ——空气在加热管内的流速[m/s]μ——空气定性温度（t m ）下的粘度[pa ·s]，查表或用下式计算：μ=1.72×10-5+4.8×10-8t m （12）d ，ρ——意义同上。
传热实验的实验报告
一、实验目的1. 理解传热的基本原理和过程；2. 掌握传热系数的测定方法；3. 分析影响传热效率的因素；4. 熟悉传热实验设备的操作和数据处理方法。
二、实验原理传热是指热量在物体内部或物体之间传递的过程。
根据热量传递的方式，传热可分为三种：导热、对流和辐射。
本实验主要研究导热和对流两种传热方式。
1. 导热：热量通过物体内部的分子或原子振动、碰撞等方式传递。
根据傅里叶定律，导热速率Q与物体面积A、温差ΔT和材料导热系数K成正比，即Q = K A ΔT。
2. 对流：热量通过流体（气体或液体）的流动传递。
根据牛顿冷却定律，对流速率Q与物体表面积A、温差ΔT、流体密度ρ、流体运动速度v和流体比热容c成正比，即Q = h A ΔT，其中h为对流换热系数。
三、实验设备与材料1. 实验设备：传热实验装置（包括套管换热器、温度计、流量计、搅拌器等）；2. 实验材料：水、空气、酒精、石蜡等。
四、实验步骤1. 装置调试：将传热实验装置连接好，调试好温度计、流量计等设备，确保实验顺利进行。
2. 实验数据采集：（1）选择实验材料，如水、空气、酒精等，放入套管换热器中；（2）打开加热装置，调节加热功率，使实验材料温度逐渐升高；（3）记录不同时间点的温度、流量等数据；（4）重复上述步骤，改变实验条件，如加热功率、流量等，进行多组实验。
3. 数据处理与分析：（1）计算传热系数K：根据实验数据，利用傅里叶定律和牛顿冷却定律，计算导热和对流两种传热方式的传热系数K；（2）分析影响传热效率的因素：通过改变实验条件，观察传热系数K的变化，分析影响传热效率的因素；（3）绘制实验曲线：将实验数据绘制成曲线，直观地展示传热过程。
五、实验结果与分析1. 实验结果：（1）通过实验，得到不同条件下导热和对流两种传热方式的传热系数K；（2）分析实验数据，得出影响传热效率的因素。
2. 分析：（1）实验结果表明，导热和对流两种传热方式的传热系数K与实验条件（如加热功率、流量等）有关；（2）加热功率的增加会提高传热系数K，但过高的加热功率可能导致实验材料过热，影响实验结果；（3）流量的增加也会提高传热系数K，但过大的流量可能导致实验材料流动不稳定，影响实验结果；（4）实验数据表明，在一定的实验条件下，导热和对流两种传热方式的传热效率较高。
清华大学传热大作业_无限大平壁简单数值计算报告
传热大作业报告2011010*** 热动** ***一、大作业题目一厚度为0.1m的无限大平壁，两侧均为对流换热边界条件，初始时两侧流体温度与壁内温度一致，t f1=t f2=t0=5 ℃；已知两侧对流换热系数分别为h1=11 W/m2K、h2=23W/m2K, 平壁材料的导热系数 =0.43W/mK，导温系数a=0.3437×10-6 m2/s。
如果一侧的环境温度t f1突然升高为50℃并维持不变，计算在其它参数不变的条件下，平壁内温度分布及两侧壁面热流密度随时间的变化规律（用图形表示）。
要求：将全部计算内容（包括网格的划分、节点方程组、计算框图、程序及计算结果）用A4纸打印。
二、网格划分如图，将无限大平板作为一维处理，本题为一维非稳态导热问题，对流换热边界条件。
●空间网格划分：平板总厚度为delta=0.1m，定义空间步长为dx=0.005m，则距离份数为N=delta/dx=20份。
定义x{n}为以0为首项，以dx为公差的等差数列，尾项为delta=0.1m，共有N+1项，则x{n}中的每一项即表示一个沿平板厚度方向中的划分点。
●时间网格划分：设总时间长度为T=100000s，定义时间步长为dtao=20s，则时间份数为M=5000份。
定义tao{m}是以0为首项，以dtao为公差的等差数列，尾项为T=100000s，共有M+1项,则tao{m}中每一项即表示一个时刻。
三、计算框图●程序中的各个变量的名称及意义：1.题设中各个常数lambda=0.43 导热系数；a=0.3437e-6 热扩散率；h1=11 边界对流换热系数；h2=23边界对流换热系数2；t0=5 初始温度；tf1=50 初始流体温度；tf2=5 初始流体温度2；delta=0.1 总距离长度（无限大平板厚度）；2.网格划分所设的变量T=100000 总时间长度（在T时间内考虑本问题）；dtao=20 定义时间步长；dx=0.005定义距离步长；M=floor(T/dtao) 时间份数=总时间/时间步长（向下取整）；N=floor(delta/dx 距离份数=总厚度/距离步长(向下取整）；tao=0:dtao:T 定义时间划分单元（以0为首项，以dtao为公差的等差数列，尾项为T），共有M+1项；x=0:dx:delta 定义距离划分单元（以0为首项，以dx为公差的等差数列，尾项为delta），共有N+1项；3.判定稳定性的准则数Bi1=h1*dx/lambda 边界节点网格毕渥数；Bi2=h2*dx/lambda 边界节点网格毕渥数2；Fo=a*dtao/dx^2 傅里叶数；程序计算框图四、程序代码本程序在MATLAB R2008a中运行通过，以下是源代码（%后为注释）：lambda=0.43;%导热系数a=0.3437e-6;%热扩散率h1=11;%边界对流换热系数h2=23;%边界对流换热系数2t0=5;%初始温度tf1=50;%初始流体温度tf2=5;%初始流体温度2delta=0.1;%总距离长度（无限大平板厚度）T=100000;%总时间长度（在T时间内考虑本问题）dtao=20;%定义时间步长dx=0.005;%定义距离步长M=floor(T/dtao);%时间份数=总时间/时间步长（向下取整）N=floor(delta/dx);%距离份数=总厚度/距离步长(向下取整）tao=0:dtao:T;%定义时间划分单元（以0为首项，以dtao为公差的等差数列，尾项为T），共有M+1项x=0:dx:delta;%定义距离划分单元（以0为首项，以dx为公差的等差数列，尾项为delta），共有N+1项Bi1=h1*dx/lambda;%边界节点网格毕渥数Bi2=h2*dx/lambda;%边界节点网格毕渥数2Fo=a*dtao/dx^2;%傅里叶数if Fo>1/(2*Bi1+2)&&Fo>1/(2*Bi2+2)%判断稳定性，不稳定则显示毕渥数、傅里叶数disp('不稳定');disp(Bi1);disp(Bi2);disp(Fo);disp(1/(2*Bi1+2));disp(1/(2*Bi2+2));else%若稳定，则进行迭代计算t=zeros(M+1,N+1);%建立一个(M+1)*(N+1)的温度矩阵，M+1为时间节点个数，N+1为空间节点个数，以便进行迭代计算q1=zeros(M+1,1);%根据题目要求算两壁面处热流密度q2=zeros(M+1,1);t(1,:)=t0;%初始温度均为t0=5℃for m=2:M+1%m=1时是初值上一行已计算出，则从m=2一直计算到m=M+1，m对应的时刻是tao=（m-1)dtaot(m,1)=2*Fo*(t(m-1,2)+Bi1*tf1)+(1-2*Bi1*Fo-2*Fo)*t(m-1,1);%首先计算一边界这个时刻温度t(m,N+1)=2*Fo*(t(m-1,N)+Bi2*tf2)+(1-2*Bi2*Fo-2*Fo)*t(m-1,N+1);%再计算另一边界这个时刻的温度q1(m)=h1*(tf1-t(m,1));q2(m)=h2*(t(m,N+1)-tf2);for n=2:N%然后计算内部，n=1和n=N+1时是边界节点温度，上面两行已经计算出，n对应的坐标是x=(n-1)*dxt(m,n)=Fo*(t(m-1,n-1)+t(m-1,n+1))+(1-2*Fo)*t(m-1,n);endend%以下是画图figureplot(x,t(1,:),x,t(11,:),x,t(21,:),x,t(51,:),x,t(101,:),x,t(1001,:),x,t(5001,:));legend('t=0s','t=200s','t=400s','t=1000s','t=2000s','t=20000s','t=100000',0);title('一定时间下温度随距离的分布','fontsize',12,'fontweight','bold','fontname','楷体'); axis([0,0.1,0,40]);figureplot(tao,t(:,1),tao,t(:,6),tao,t(:,11),tao,t(:,16),tao,t(:,21));legend('x=0','x=0.025','x=0.05','x=0.075','0.1',0);title('一定位置处温度随时间的分布','fontsize',12,'fontweight','bold','fontname','楷体'); axis([0,100000,0,40]);figuremesh(x,tao,t);title('温度随时间和空间的分布','fontsize',12,'fontweight','bold','fontname','楷体'); figureplot(tao,q1,tao,q2);legend('q1','q2');title('两壁面热流密度随时间变化曲线','fontsize',12,'fontweight','bold','fontname','楷体'); end五、计算结果及图表●最终t（M+1,N+1）矩阵数据因为太庞大，详见“传热大作业数据.xls”。
传热实验实验报告
传热实验实验报告导言传热实验是研究物体内部热量传递过程的实验。
在实际应用中，传热实验可以帮助我们更好地理解材料和环境的热特性，并为工程领域提供依据。
在这份实验报告中，我们将介绍本次实验的目的、实验设计、实验过程以及实验结果和分析。
实验目的本次实验的目的是研究物体内部热量传递的过程，特别是对于导热系数的测量。
导热系数是描述物体传热能力的指标，它是单位时间内导热量与单位面积温度梯度的比值。
我们需要测量尽可能多的样品并记录测量结果，以便对材料和环境的热特性进行更深入的理解。
实验设计在本次实验中，我们使用的设备是传热系数测定仪，包括导热率计和实验样品。
我们将在实验样品中加热并记录样品表面和内部的温度变化，以计算出导热系数。
在实验中，我们将对不同材料和形状的样品进行测量，以确定它们的导热系数差异。
实验过程在实验前，我们需要将导热系数测定仪进行校准。
校准的结果将用于计算本次实验样品的导热系数。
接下来，选取不同材料的样品，进行实验。
实验的过程中需要加热样品，同时记录样品表面和内部的温度变化，以确定导热系数。
实验过程中需要注意材料的形状和大小，以及实验环境的温度和湿度等因素。
实验结果和分析在实验结果分析中，我们将展示各个材料的导热系数测量结果，并讨论实验中的关键发现。
实验结果表明，不同材料的导热系数差异较大，且导热系数受材料形状和温度等因素的影响较大。
此外，我们还发现在不同的环境下，导热系数也存在很大的差异。
结论本次实验通过测量不同材料和形状的样品的导热系数，深入了解了材料和环境的热特性。
各材料的导热系数主要受材料种类和形状的影响，需要在实际应用中仔细考虑。
这些结果对于实际工程和科学研究中的热传导问题具有重要的参考价值。
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【实验（一）名称】瞬态热线法测量多孔介质的热导率 【实验原理】图1.实验装置示意图图2.物理模型实验装置如图1所示，将一根细长白金丝埋在初始温度均匀的待测材料中，白金丝同时充当加热器和温度传感器，通电加热后，测定白金丝温度随时间的变化，据此推出其周围介质的热导率。
该实验的特点是测量时间短，对试样尺寸无特殊要求。
物理模型如图2所示，单位长度上加热丝发出的热流为：2//q I R l IU l ==（1）式中，I 和U 为通过白金丝的电流与加载在白金丝上的电压，R 是白金丝的电阻值。
白金丝发热量较小，介质可视为无限体，导热微分方程、初始和边界条件：221()p T TTc t r r rρλ∂∂∂=+∂∂∂，0,0r r t <<∞>（2）0T T =，0t =02Tr q rπλ∂-=∂，0,0r r t => 解得加热丝表面处待测介质温度：2220003301exp(/)2(,)(,)tu r q T r t T du u u αωπλω∞---=∆⎰（3）式中，ω是试样与加热丝热容之比的2倍。
220101(,)[()()][()()]u uJ u J u uY u uY u ωω∆=-+-（4）式中，J 0(u)，J 1(u)为第一类贝塞尔函数的零阶、一阶函数；Y 0(u)、Y 1(u)为第二类贝塞尔函数的零阶、一阶函数；u 为积分变量。
当t 足够大：2014r tα<<（5） 式（3）中指数积分可用级数展开近似，忽略小量，得到：00204(,)[ln]4q tT r t T C r απλ-=-（6） 式中，欧拉常数C ＝0.5772，α为介质的热扩散率。
令过余温度00(,)T r t T θ=-，由式（6）可得：ln 4d qd t θπλ=（7） //4ln 4ln q d IU d d t l d tθθλππ==（8）实验中白金丝长径比大于2000，可以忽略端部效应的影响，实验测得白金丝轴向平均温度0(,)T r t 可视为以上各式中的0(,)T r t ，白金丝平均温度0(,)T r t 与其电阻t R 的关系如下：()0001(,)-t R R T r t T β⎡⎤=+⎣⎦（9）式中，0R 是初始温度0T （取当时室温）时白金丝的零点（不通电加热）电阻；通入较大电流后，t 时刻白金丝电阻和平均温度分别为t R 和0(,)T r t ；β为白金丝的电阻温度系数（0.0039K -1）。
【实验器材】直流电源（Advantest R6243）1台 多孔介质及样品槽1套 安捷伦数据采集器（主机34970A ，模块34901A ）1台 电压表1台 白金丝（直径100μm ，99.99%）若干 标准电阻 1个 铜康铜热电偶1支【实验流程】1. 将白金丝（长度、电阻约为0.2m 、3Ω）焊在支架上，连接电路、数据采集器和电压表线路后将其放入样品槽底部中间位置；2. 用待测多孔介质将白金丝埋好，多孔介质总高度约为230mm ；3. 打开数据采集器及其软件，配置采集白金丝上加载电压、环境温度的通道（扫描间隔时间为1s ）；4. 通入恒定小电流I 0（白金丝基本不升温），测定白金丝上和标准电阻上（由电压表测定，U 0）加载的电压，得到初始温度T 0时白金丝的零点电阻R 0，导出数据采集卡采集的数据并记录电压表读数；5. 只打开测定白金丝上加载电压的通道并将扫描间隔时间设为50ms ，开始数据采集后通入较大的恒定电流I （白金丝平均温升5~10K ），待白金丝上加载的电压变化较小后停止实验（约采集4分钟），标准电阻上加载的电压U 仍由电压表测定，导出数据采集卡采集的数据并记录电压表读数； 6. 结束实验，断开加热丝的供电电路。
【实验数据】I 1=300mA 和I 2=330mA 时的原始数据分别见“传热试验数据”文件夹“300mV.xlsx ”和“330mV.xlsx ”。
【数据整理】数据的整理步骤如下：1. 通入恒定小电流I 0（白金丝基本不升温），测定白金丝上和标准电阻上（由电压表测定，U 0）加载的电压，得到初始温度T 0时白金丝的零点电阻R 0；2. 通入较大的恒定电流I （白金丝平均温升5~10K ），待白金丝上加载的电压变化较小后停止实验（约采集4分钟），标准电阻上加载的电压U 仍由电压表测定。
根据R 0、I 1=300mA 和铂丝电压U t ，求得铂丝电阻R t ，进而由公式（9）求得铂丝过余温度θ。
3. 作“lnt-θ曲线”，在直线段部分取间距较大的两点（即取点时舍弃前面一段弧线），求得斜率2121k (/lnt lnt θθ=--）（）。
4. 再根据公式（8）推导出热导率/(4)t IU lk λπ=。
第3步提到的“lnt-θ曲线”图是通过matlab 作出的。
I 1=300mA 和I 2=330mA 时，作图分1通过对实验数据表“初始温度.xlsx ”，“101 (VDC)”一列取平均值得到。
2通过对实验数据表“初始温度.xlsx ”，“103 (C)”一列取平均值得到。
别见下：得1 5.714 5.000k 0.3684.947 3.007-==-3，27.493 6.034k =0.4615.202 2.035-=-，10.9253t U V =，2 1.0245t U V =，11110.30.92530.300/(.)440.20.368t I U W m K lk λππ⨯===⨯⨯，22220.33 1.02450.292/(.)440.20.461t I U W m K lk λππ⨯===⨯⨯ 【误差分析】1.视介质为无限体，满足一维情形。
实际上，介质是有尺寸的，由于与空气接触，对流传热和辐射广泛存在，使得介质表面温度低于理想情况下的数值，进而导致3在“300mA 下的时间自然对数—过余温度曲线”图中取点的坐标是通过“Data Cursor ”实现的。
300mA 时方法与之相同。
白金丝过余温度减小，介质的λ偏大。
2.实验推导过程中认为白金丝承受的电压为定值，很显然，电压随时间是有个增大的过程的，仅仅对电压取平均值，会对结果有一定的影响。
3.仪器先测量零点电阻R 0。
在通较小电流时，白金丝的温度仍然会有较小的上升，导致测得的R 0偏大，进而使得计算得到的过余温度偏小，λ偏大。
4.测量电压时，仪表是并在电阻两端的，导致一定的电流分流，如果这部分分流较大，对实验结果的影响较大。
不过总体上，仪器的测量精确度较高，这方面引起的误差可以忽略不计。
【分析与讨论】a. 白金丝热容对温度随时间的变化曲线有什么影响？答：电流一定且电阻与温度关系一定的情况下，白金丝热容越大，升高相同的温度吸收的热量越多，对温度变化的滞后效应越明显，导致过余温度变化越慢，计算得到的λ越大。
b. 如何减小端部效应的影响？答：理想情况下的热传导是沿径向的，所以可以在端部截面处放置隔热板，以减小轴向热流；增大长径比。
c. 根据你的理解，本实验还有什么问题，如何解决？答：本来是想先计算每两个相邻时间点测量得到的i λ，再求平均值来得到精确的热导率。
但实际上，测量仪器测量的电压脉动很大，导致计算得到的i λ没有实际价值。
这一问题一方面难以解决，毕竟仪器的测量误差（脉动）很难消除，另一方面也没有必要解决这一问题，本实验所用的方法已经相当合理了。
【实验结果】不同热流密度下测量得到的介质热导率略有不同，热流密度越大，测得的热导率越低，但都接近于0.3/(.)W m K ，即介质的热导率约为0.3/(.)W m K 。
【实验（二）名称】测量空气中细线的自然对流换热系数 【实验目的】1. 掌握细线的大空间自然对流换热系数的测量方法；2. 掌握大空间自然对流换热实验关联式的确定方法；3. 加深对自然对流换热的理解。
【实验原理】图1.实验装置示意图图2.物理模型实验系统如图1所示，水平焊接在支架上的白金丝既是加热器也是温度传感器。
初始时刻白金丝和两端热沉的温度均为环境温度0T ，通电加热白金丝产生的热量由对流换热、向基底导热和向环境辐射带走，热沉温度保持不变。
保持白金丝与环境间温差在小于20K ，辐射换热量可以忽略。
假设导热可以忽略，由热量平衡即可求出对流换热系数：()Pt PtPt fI U h LD T T π=-（1）式中，Pt Pt I U 为白金丝加热功率，D 和L 分别为白金丝直径和长度，h 为平均对流换热系数，f T （0T ，因为实验中空气温度基本不变）为热边界层以外流体温度。
白金丝的平均温度Pt T 与其电阻Pt R 间关系表达式：()001-Pt Pt R R T T β⎡⎤=+⎣⎦（2）式中，0R 是参考温度0T （环境温度）对应的白金丝零点（未通电加热）电阻，β为白金丝的电阻温度系数（0.0039K -1）。
【确定准则方程】影响自然对流的换热系数的主要因素有：流体冷热部分的密度差产生的浮升力、流体流动状态、流体的热物性、换热壁面的热状态、换热壁面的几何因素，依据相似原理，其实验关联式可表示为：()nNu C Gr Pr =⋅（3）本实验介质为空气，在实验温度范围内其Pr 数随温度变化较小（0.710~0.713），实验关联式可简化为：()nNu C Gr =（4）两边同时取自然对数：()()ln ln ln Nu n Gr C =+（5）改变白金丝加热功率，得到一组Nu 与Gr 数，采用最小二乘法计算出n 和C ，确定出实验关联式。
拟合以()ln Gr 为横坐标，()ln Nu 为纵坐标的直线。
努塞尔数Nu ：/Nu hl λ=（6）格拉晓夫数Gr ：32/v Gr g Tl αν=∆（7）Pt f T T T ∆=-（8）式（3）~（8）中，有关物理量为：h 为平均对流换热系数，l 为水平白金丝的特征长度，λ为空气导热系数，v α为空气膨胀系数，g 为重力加速度，T ∆为白金丝平均温度Pt T 和热边界层以外空气温度f T 之差，ν为空气运动粘度。
【实验器材】直流电源 1台 标准电阻 1个 空气槽及白金丝支架1套安捷伦数据采集器（主机34970A ，模块34901A ）1台 白金丝（直径100μm ，99.99%）若干 铜康铜热电偶1支【实验步骤】5. 将白金丝（长度、电阻约为0.2m 、3Ω）焊接在支架上，连接电路、数据采集器线路后放入样品槽底部中间位置，盖上空气槽盖板；6. 打开数据采集器，配置采集白金丝上加载电压、标准电阻上加载电压和空气温度的通道；7. 估算实验中通过白金丝的电流值，估算参数可以取为：()2120~140/h W m K =⋅，71.4/()Pt W m K λ=⋅；8. 通入恒定小电流0I （白金丝基本不升温），测定加载在白金丝上、标准电阻上的电压和环境温度，计算出参考温度0T 对应的零点电阻0R ；9. 通入较大恒定电流I ，使白金丝平均温升约为4、8、12、16、20K ，测定加载在白金丝上、标准电阻上的电压和环境温度； 10. 完成实验，断开白金丝供电电路。