传热学实验
《传热学》实验：平板导热系数测定实验
《传热学》实验一：准稳态平板导热系数测定实验一、 实验目的1．快速测量绝热材料（不良导体）的导热系数和比热，掌握其测试原理和方法。
2．掌握使用热电偶测量温差的方法。
二、 实验原理本实验是根据第二类边界条件，无限大平板的导热问题来设计的。
设平板厚度为δ2，初始温度为0t ，平板两面受恒定的热流密度c q 均匀加热（见图1）。
求任何瞬间沿平板厚度方向的温度分布()τ,x t 。
导热微分方程、初始条件和第二类边界条件如下：()()22,,xx t a x t ∂∂=∂∂τττ()00,t x t =(),0c t q x δτλ∂+=∂()0,0=∂∂x t τ方程的解为：()()()()2212002132,1cos exp 6n c n n n n q x x t x t F ατδτδμμλδδμδ∞+=⎡⎤-⎛⎫-=-+--⎢⎥ ⎪⎝⎭⎣⎦∑ (1) 式中：τ——时间；λ——平板的导热系数；α——平板的导温系数；123n n n μβδ==，，，，； 02a F τδ=——傅里叶准则； 0t ——初始温度；c q ——沿x 方向从端面向平板加热的恒定热流密度。
随着时间τ的延长，0F 数变大，式（1）中级数和项愈小。
当5.00>F 时，级数和项变得很小，可以忽略，式（1）变成：图1()20221,26c q x t x t δαττλδδ⎛⎫-=+- ⎪⎝⎭(2) 由此可见，当5.00>F 后，平板各处温度和时间成线性关系，温度随时间变化的速率是常数，并且到处相同。
这种状态称为准稳态。
在准稳态时，平板中心面0=x 处的温度为：()0210,6c q t t δαττλδ⎛⎫-=- ⎪⎝⎭平板加热面x δ=处为：()⎪⎭⎫ ⎝⎛+=-31,20δτλδτδa q t t c 此两面的温差为：()()λδττδc q t t t ⋅=-=∆21,0, (3) 如已知c q 和δ，再测出t ∆，就可以由式（3）求出导热系数：tq c ∆=2δλ (4) 实际上，无限大平板是无法实现的，实验中是用有限尺寸的试件。
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。
《传热学》实验 球体法测粒状材料的导热系数
《传热学》实验球体法测粒状材料的导热系数一、实验目的和要求1、巩固稳定导热的基本理论，学习用圆球法测定疏散物质的导热系数的实验方法和测试技能。
2、实际测定被试材料的导热系数λ。
m3 、绘制出材料的导热系数λ与温度t的关系曲线。
m二、实验原理圆球法测定物质的导热系数，就是应用沿球壁半径方向三向度稳定导热的基本原理来进行对颗粒状及粉末状材料导热系数的实验测定。
导热系数是一个表征物质导热能力大小的物理量，对于不同物质，导热系数是不相同的，对于同一种物质，导热系数会随着物质的温度、压力、物质的结构和重度等有关因素而变异。
各种不同物质导热系数都是用实验方法来测定的；几何形状不同的物质可采用不同的实验方法，圆球法是用来疏散物质导热系数的实验方法之一。
圆球法是在两个同心圆球所组成的夹层中放入颗粒状或粉末状材料，内球为热球，直径为d表面温度为t，外球（球壳）为冷球，直径为d壁面温度为t。
根DDvd据稳态导热的付立叶定律，通过夹层试材的导热量为：,tt12 [w] ,,111(,)2,,ddm12在实验过程中，测定出Φ、t 和t，就可以根据上式计算出材料的导热系数：12,(d,d)21, [w/m ?] ,m,2dd(t,t)1212改变加热量Φ就可以改变避面温度t 和t，也就可以测出不同的温度下试材的12导热系数，这样就可以在t 和t坐标中测出一条t 和t的关系曲线，根据这条曲1212线即可求出λ=f(t)的关系式。
三、实验装置及测量仪表球体法实验装置的系统图如图4-1所示，整个测试系统包括：圆球本体装置、交流调压器、交流稳压电源、0.5级瓦特表、UJ33a型电位差计和热电偶转换开关盒等。
圆球本体的示意图如图4-2所示，它由铜质热球球体、冷球球壳、保温球盒和泡沫塑料保温套等组成。
热球球体由塑料支架架设在整个圆球本体的中央，球体内；冷球球壳由两个半球球壳合成，球壳内空，为恒温水套，通以恒温水槽的D 部埋设加热元件，通电后是球体加热，球体表面设有热电偶1，用以测量热球表面循环水流，球壳内壁面设有热电偶2，用以测量冷球壳壁温度t；热球和冷球球壳2温度t之间的夹层中，可放入疏散颗粒体或粉末体试材料，热球发出的热量将全部通过被试验材料传导的冷球球壳，并由球壳中的循环水带走。
《传热学》实验指导书
传热学实验指导书XX大学XX学院XX系二〇一X年X月一、导热系数的测量导热系数是反映测量热性能的物理量，导热是热交换三种基本形式之一，是工程热物理、材料科学、固体物理及能源、环保等各研究领域的课题之一。
要认识导热的本质特征，需要了解粒子物理特性，而目前对导热机理的理解大多数来自固体物理实验。
材料的导热机理在很大程度上取决于它的微观结构，热量的传递依靠原子、分子围绕平衡位置的振动以及电子的迁移，在金属中电子流起支配作用，在绝缘体和大部分半导体中则以晶格振动起主导作用。
因此，材料的导热系数不仅与构成材料的物质种类有关，而且与它的微观结构、温度、压力及杂质含量相联系。
在科学实验和工程设计中所采用材料导热系数都需要用实验方法测定。
1882年法国科学家J ·傅里叶奠定了热传导理论，目前各种测量导热系数的方法都是建立在傅里叶热传导定律的基础上，从测量方法来说，可分为两大类：稳态法和动态法，本实验是稳态平板法测量材料的导热系数。
【实验目的】1、了解热传导现象的物理过程2、学习用稳态平板法测量材料的导热系数3、学习用作图法求冷却速率4、掌握一种用热电转换方式进行温度测量的方法【实验仪器】1、YBF-3导热系数测试仪 一台2、冰点补偿装置 一台3、测试样品（硬铝、硅橡胶、胶木板） 一组4、塞尺 一把5、游标卡尺（量程200mm ） 一把6、天平（量程1kg ，分辨率0.1g ） 一台【实验原理】为了测定才材料的导热系数，首先从热导率的定义和它的物理意义入手。
热传导定律指出：如果热量是沿着Z 方向传导，那么在Z 轴上任一位置Z 0，处取一个垂直截面A （如图1）以dt/dz 表示Z 处的温度梯度，以dQ/d τ表示该处的传热速率（单位时间通过截面积A 的热量），那么传导定律可表示为：()0z z dz dt d dQ A =-==Φλτ 1-1式中的负号表示热量从高温向低温区传导（即热传导的方向与温度梯度的方向相反）。
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。
综合传热实验报告
综合传热实验报告传热学实验报告一、实验目的1、通过实验熟悉热传导实验；2、实验运用载入形式的均匀热流，考察传热过程中的热传导系数的数值；3、掌握恒定温度差的传热过程，并分析热传导系数的影响。
二、实验原理当一块物体介质之间存在温度差的时候，它们之间会发生热传递，应用热传形式的方式研究它们之间的热传导系数。
热传导的形式有很多种，但是本实验中采用的是载入形式的均匀热流。
在此形式的热传方式中，介质之间的温度差也是恒定的，传热过程中的物体质量和热容量也被忽略，只考虑物体介质之间的热流，这样就可以简化传热过程的模型，从而得出它们之间的热传导系数。
三、实验设备实验中使用的设备主要是：加热片、铜片、温度计、加热源、电阻表等。
四、实验步骤1、将加热片和铜片装入实验装置中，并将它们的温度设置为相同的温度。
2、将加热源的电流调到一个基本值，并从电阻表中测量出来的电阻值。
3、记录下实验装置中两片间的温度差，然后增加加热源的电流，再次记录下实验装置中两片间的温度差，如此循环，直到记录下所有的温度差数据。
4、根据数据计算出两片间的热传导系数，并将计算结果与理论值进行比较，分析出热传导系数的变化过程。
五、实验数据加热电流：0.1A～3A温差(℃)：0.15～3.45六、实验结果根据所得的实验数据计算，两片之间的热传导系数为：K=0.064 W/(m·K)七、实验讨论比较理论计算出来的热传导系数（K=0.066 W/(m·K)），可以看到实验得出的热传导系数与理论值有一定的差异，这可能因为实验时的不确定性所致。
八、结论根据本次实验，可以得出两片之间的热传导系数为K=0.064W/(m·K)，与理论值有一定的差异，可能是实验不确定性所致，可以通过进一步的实验，对热传导系数进行准确的测定。
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。
传热学实验
平板法测导热系数实验 （一）一、 实验目的（1） 理解一维稳态导热概念（2） 用平板法测定保温材料的导热系数 （3） 确定导热系数随温度变化的关系 二、 实验原理对于一维稳态导热傅立叶定律的数学表达式为()c k T T A -=Φδλλ：导热系数； A ：平板垂直于导热方向的导热面积δ：平板厚度； k T 、c T ：平板两侧的温度基于上述原理，该实验测定保温材料的导热系数。
即()c k T T A -⋅Φ=δλ在实验中需要测得：试验材料的厚度δ，试验材料的面积A ， 通 过该面积的热流量Φ，试验材料的两侧表面的温度k T 、c T 。
三、 实验装置及测量仪表实验本体如下图所示：被试验材料做成两块方形薄壁平板试件1，面积为270mm X 270mm ， 厚度为20mm 。
其中板中心部位面积为200mm X 200mm 的地方为有效测试面积，由主加热器2加热、四周剩下的面积由辅助加热器3加热。
辅助加热器在自动控制器件的作用下，将四周面积的温度调到与有效试验面积[200mm X 200mm]的温度保持一致。
电加热器2、3产生的热量通过试材1，被冷却水4带走。
上下两块试材的材质、尺寸大小相同。
在设备外围设有保温性能较好的材料5，以确保热量只朝上下两方向传递。
电加热器的功率P可由仪表读出，试件两侧面的温度T、2T、3T、1T（如图a所示）由测温元件测出。
温度测点5T、6T布置在试件的内4侧表面，起到监控辅助加热器的作用。
即它们的值应该与T、2T保持1一致。
当试件上下的传热条件基本一致时，通过每块试材试验区的热流量将是电功率的一半，即2。
=P/UI=1-四、实验步骤1、将试材烘干。
2、记录试材的厚度，两块试材的平均厚度之差应小于1mm，并仔细的将试材装入实验装置内，将热电偶点紧贴在试材的两表面上。
3、按图接线，开启水泵，接通冷却水，合上电源加热，经一段时间后测量温度值，以后每隔十分钟测量数据一次，和前面的数据进行比较，直到观察到系统达到热稳定状态为止。
传热学实验三-对流传热实验2
传热学实验三-对流传热实验2实验三对流传热实验一、实验目的⒈通过对空气—水蒸气光滑套管换热器的实验研究，掌握对流传热系数α1的测定方法，加深对其概念和影响因素的理解。
并应用线性回归分析方法，确定关联式Nu=ARemPr0.4中常数A、m的值。
⒉通过对管程内部插有螺纹管的空气—水蒸气强化套管换热器的实验研究，测定其准数关联式Nu=BRem中常数B、m的值和强化比Nu/Nu0，了解强化传热的基本理论和基本方式。
二、实验装置本实验设备由两组黄铜管（其中一组为光滑管，另一组为波纹管）组成平行的两组套管换热器，内管为紫铜材质，外管为不锈钢管，两端用不锈钢法兰固定。
空气由旋涡气泵吹出，由旁路调节阀调节，经孔板流量计，由支路控制阀选择不同的支路进入换热器。
管程蒸汽由加热釜发生后自然上升，经支路控制阀选择逆流进入换热器壳程，其冷凝放出热量通过黄铜管壁被传递到管内流动的空气，达到逆流换热的效果。
饱和蒸汽由配套的电加热蒸汽发生器产生。
该实验流程图如图1所示，其主要参数见表1。
表1实验装置结构参数实验内管内径di（mm）16.00实验内管外径do（mm）17.92实验外管内径Di（mm）50实验外管外径Do（mm）52.5总管长（紫铜内管）L（m）1.30测量段长度l（m）1.10蒸汽温度空气出口温度空气入口温度蒸汽压力空气压力孔板流量计测量空气流量图1空气-水蒸气传热综合实验装置流程图1—光滑套管换热器；2—螺纹管的强化套管换热器；3—蒸汽发生器；4—旋涡气泵；5—旁路调节阀；6—孔板流量计；7、8、9—空气支路控制阀；10、11—蒸汽支路控制阀；12、13—蒸汽放空口；15—放水口；14—液位计；16—加水口；三、实验内容1、光滑管①测定6～8个不同流速下光滑管换热器的对流传热系数α1。
②对α1的实验数据进行线性回归，求关联式Nu=ARem中常数A、m的值。
2、波纹管①测定6～8个不同流速下波纹管换热器的对流传热系数α1。
山大传热学实验二空气沿横管表面自然对流换热实验-2023 (2)
传热学实验二 空气沿横管表面自然对流换热一、 实验目的1. 测定大空间内横管周围空气自然对流时的表面传热系数；2. 根据自然对流换热过程的相似分析，将多个工况的实验数据整理成大空间自然对流实验关联式；3. 通过实验加深对相似理论和自然对流换热规律的理解，并初步掌握在相似理论指导下进行实验研究的方法。
二、 实验原理1. 被加热的水平横管，其表面壁温为t w ，周围环境空气温度为t f 。
当 t w ＞t f 时，横管附近空气由于受到横管的直接加热，导致温度升高，密度变小；又因为密度的不均匀而引起浮升力，使得横管周围的空气开始沿横管表面向上运动，而周围的空气又补充到横管周围，如此循环，形成自然对流换热。
2. 根据牛顿公式，在稳定状态下，加热横管表面由于对流换热而散失的热量Q c可由下式计算：Q c =ℎA(t w −t f ) W （1）式中：h ——壁面平均换热系数，W/（m 2·K ）； A ——横管有效换热面积，m 2； t w ——横管壁面平均温度，℃；t f ——空气主流温度，℃。
3. 考虑横管表面对空间辐射的影响，还有一部分热量由管壁以辐射方式向外散热，散热量可由下式计算：Q R =εδA [(T w 100)4−(T f100)4] W （2）式中：ε——管子表面黑度（ε1＝0.11，ε2＝ε3＝ε4＝0.15）； δ——黑体辐射常数，δ＝5.67 W/（m 2·K 4）; A ——管子表面积，m 2； T w ——管子壁面平均温度，K ；T f——空气温度，K。
4.根据式（1）和式（2），当达到稳定状态时，横管传给空气总的热量，在忽略管子端部散热的前提下，应等于管子内部电加热器所产生的热量Q，即Q= Q c+Q R=IU，因此若测得壁温t w和空气温度t f，那么对流换热系数h，可由下式求得：ℎ=Q−Q RA(t w−t f)=IU−εδA[(T w100)4−(T f100)4]A(t w−t f)（3）5.根据相似原理，自然对流换热过程准则方程由（4）式所示：Nu=C(Pr∙Gr)n（4）Nu=ℎdλ（5）Pr=νa（6）Gr=gβd3Δtυ2（7）式中：Nu——努塞尔数；Gr——格拉晓夫数；Pr——普朗特数，由定性温度查附录空气参数表；λ——空气导热系数，W/(m·K)；d——横管外径，m；β——空气的体积膨胀系数，理想气体β=1t m+273.15，-1K；ν——流体运动粘度，m2/s；Δt——壁面与空气的温差，℃。
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。
山东大学传热学实验一-球体法测量导热系数---2025-1
传热学实验一用球体法测量导热系数一、实验目的1. 加深对稳态导热过程基本理论的理解。
2.掌握用球壁导热仪测定粉状、颗粒状及纤维状隔热材料导热系数的方法和技能。
3.确定材料的导热系数和温度的关系。
4.学会根据材料的导热系数判断其导热能力并进行导热计算。
二、实验原理1.导热的定义：物体内具有温差的各部分之间不发生相对位移，依靠分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动而产生的热能传递。
2.傅里叶导热定律：Φ=−λAðtðx(1-1)3.球体法测量隔热材料的导热系数是以同心球壁稳定导热规律作为基础的。
在球坐标中，考虑到温度仅随半径r而变，故是一维稳定温度场导热。
实验时，在直径为d1和d2的两个同心圆球的圆壳之间均匀地充填被测材料（可为粉状、粒状或纤维状），内球中则装有电加热元件。
从而在稳定导热条件下，只要测定被测试材料两边，即内外球壁上的温度以及通过的热流，就可由下式（1-4）计算被测材料的导热系数λ。
4.球体导热系数的推导过程：如图1所示，内外直径分别为d1和d2的两个同心圆球的圆壳（半径为r1，r2），内外表面温度分别维持t1、t2，并稳定不变，将傅里叶导热定律应用于此球壁的导热过程，得导热微分方程：Φ=−λA dtdx =−λ4πr2dtdx(1-2)边界条件：r=r1，t=t1r=r2，t=t2由于在不太大的温度范围内，大多数工程材料的导热系数随温度的变化可直接按直线关系处理，即λ=λ0(a +bt)，对式 (1-2) 积分并带入边界条件得Φ=2πλ(t 1−t 2)1d 1−1d 2=2πλd 1d 2(t 1−t 2)d 2−d 1(1-3)即：λ=Φ(d 2−d 1)2πd1d 2(t 1−t 2)(1-4)(1-4)式中， Φ为球形电炉提供的热量（W ）。
事实上，由于给出的λ是隔热材料在平均温度t m =(t 1−t 2)2时的导热系数，故在实验中只要维持温度场稳定，测出球径d 1=60 mm ，d 2=150 mm ，热量Φ及内外球面温度t 1、t 2，即可求出温度t m 下隔热材料的导热系数，而改变t 1和t 2即可获得λ−t 关系曲线。
《传热学》实验指导书
《传热学》实验指导书建筑环境与设备工程教研室实验一 强迫对流换热实验一、实验目的1、了解热工实验的基本方法和特点；2、学会翅片管束管外放热和阻力的实验研究方法；3、巩固和运用传热学课堂讲授的基本概念和基本知识；4、培养学生独立进行科研实验的能力。
二、实验原理1、翅片管是换热器中常用的一种传热元件，由于扩展了管外传热面积，故可使光管的传热热阻大大下降，特别适用于气体侧换热的场合。
2、空气（气体）横向流过翅片管束时的对流换热系数除了与空气流速及物性有关以外，还与翅片管束的一系列几何因素有关，其无因次函数关系可表示如下：N u =f(R e 、P r 、、、、、、olo t o o o D P D P D B D D H /δn) (1) 式中：N u =γD h •为努谢尔特数；R e =γm o u D •=ηmo G D • 为雷诺数；P r =h ν=λμ•C 为普朗特数； H 、δ、B 分别为翅片高度、厚度、和翅片间距；P t 、P l 为翅片管的横向管间距和纵向管间距；n 为流动方向的管排数； D o 为光管外径，u m 、G m 为最窄流通截面处的空气流速（m/s ）和质量流量 （kg/m 2s ）， 且G m =u m •ρ。
λ、ρ、μ、γ、α为气体的特性值。
此外，换热系数还与管束的排列方式有关，有两种排列方式，顺排和叉排，由于在叉排管束中流体的紊流度较大，故其管外换热系数会高于顺流的情况。
对于特定的翅片管束，其几何因素都是固定不变的，这时，式（1）可简化为：N u =f （R e 、P r ） （2）对于空气，P r 数可看作常数，故N u =f （R e ） （3）式（3）可表示成指数方程的形式N u =CR e n （4）式中，C 、n 为实验关联式的系数和指数。
这一形式的公式只适用于特定几何条件下的管束，为了在实验公式中能反映翅片管和翅片管束的几何变量的影响，需要分别改变几何参数进行实验并对实验数据进行综合整理。
内科大传热学实验指导03综合传热性能实验
实验三综合传热性能实验一、实验目的1.了解热管换热器的工作原理，熟悉其使用方法。
2.掌握热管换热器换热量和传热系数的测试及计算方法。
二、实验原理及实验设备的结构热管换热器实验台的结构如下图所示：图中：1—翅片热管2—热段风道3—冷段风道4—风机5—电加热器6—工况选择开关7—热电偶8—测温切换琴键开关9—热球风速仪（图中未画出）10—冷端热电偶接线柱11—电位差计接线柱12—风速测孔13—支架热段中的电加热器使空气加热，热风径热段风道时，通过翅片热管进行换热和传热，从而使冷段风道空气温度升高，利用风道中的热电偶对冷，热段的进出口进行测量，并用热球风速仪对冷，热段的出口风速进行测量，从而可以计算出换热器的换热量Q和传热系K。
三、实验台参数1.冷段出口面积F L=0.092π/4=0.0064m22.热段出口面积F r=0.162..=0.0256m23.冷段传热表面积f L=0.536m24．热段传热表面积f r=0.496 m2四、实验步骤1.连接电位差计和冷端热电偶。
（如无冰瓶条件，可不接冷端热电偶的接线柱短路，这样，测出的温度应加上室温）2.接通电源3.将工况开关按在“工况I”位置（450W），此时电加热器和风机开始工作。
4.用热球风速仪在冷、热出段口的测孔中测量风速。
（为使测量工作在风道温度不超过400C的情况下进行，必须在开机后立即测量）。
风速仪的使用方法，请参阅该仪器的说明书。
5.待工况稳定后（约20分钟后），按下琴键开关，切换测温点，逐点测量冷、热段进出口温度推理，tL1,tL2,tr1,tr2等6. 将“工况开关”按在“工况II”位置，重复上述步骤，测量工况II的冷、热段进出口温度。
7.实验结束后，切断所有电源。
五、实验数据记录及处理将实验测得的数据填入下表中计算换热量，传热系数及热平衡误差1. 工况1（450W ） 冷段换热量：热段换热量：210.24(3600)()/L L L L L L Q V F P t t kcal h =-热平衡误差：120.24(3600)()/r r r r r r Q V F P t t kcal h =-热平衡误差：()/r L r Q Q Q δ=- %传热系数：L L k Q f t =∆式中：V L ，V R —冷、热段出口平均速度m/s F L , F r —冷、热段出口段面积m 2 t L1,t L2,t r1,t r2—冷、热段出口风温0CPL,Pr —冷、热段出口空气密度kg/m 3 f L —冷段传热面积m 21212()/2()/2r r r r t t t t t ∆=--+0C 2.工况II （1000W ） 计算方法同上将上面数据整理所求得的两种工况的实验结果填入下表，并进行比较分析。
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。
传热学实验一 普通套管换热器实验
实验一 普通套管换热器一、实验目的：1、通过对简单套管换热器的实验研究，掌握对流换热系数（w h ）的测定方法，加深对其概念和影响因素的理解。
并应用线性回归分析方法，确定关联式（充分发展层流1Nu C =，充分发展湍流0.42Pr Re m Nu C =）中的常数1C ，2C ，m 。
2、认识套管换热器的结构及操作方法，测定并比较气-气换热、液-液换热以及不同流速下的换热效果。
二、实验内容选择不同的实验操作条件，对普通套管换热器的对流传热系数进行测定。
三、实验原理（1）传热过程基本原理传热是指由于温度差引起的能量转移，又称热传递。
由热力学第二定律可知，凡是有温度差存在时，热量就必然发生从高温处传递到低温处，因此传热是自然界和工程技术领域中极普遍的一种传递现象。
总传热系数U 是评价换热器性能的一个重要参数，也是对换热器进行传热计算的依据。
对于已有的换热器，可以通过测定有关数据，如设备尺寸、流体的流量和温度等，然后由传热速率方程式（1-1）计算U 值。
传热速率方程式是换热器传热计算的基本关系。
在该方程式中，冷、热流体的温度差△T 是传热过程的推动力，它随传热过程冷热流体的温度变化而改变。
传热速率方程式：lm Q UA T =∆ （1）另外，根据热平衡方程，有：()p o i m Q c T T -= （2）因此，总传热系数为：()p o i lmm c T T U A T -=∆ （3）式中，Q 为传热速率（W ）；A 为换热面积（㎡）；lm T ∆为换热对数平均温差；m 为换热流体的质量流量（kg/s ）；ρ为换热流体的密度（kg/m 3）；p c 为换热流体的定压比热（J/（kg.K ））； i T 、o T 为进、出口流体温度（K ）。
（2）换热器简介套管式换热器是用管件将两种尺寸不同的标准管连接成为同心圆的套管，如图1。
套管换热器结构简单、能耐高压。
图1 普通套管换热器原理图四、实验方法及步骤1. 实验准备：开车前首先检查管路、各种换热器、管件、仪表、流体输送设备是否完好，检查阀门、分析测量点是否灵活好用。
[传热学]传热实验
![[传热学]传热实验](https://img.taocdn.com/s3/m/64ff2457f4335a8102d276a20029bd64793e6250.png)
[传热学]传热实验一、实验目的：1、掌握测量实验中的不确定度分析方法；2、了解传热现象发生的物理原理；3、掌握传热实验中的传热方式及其特点；4、掌握传热系数的测量方法及相关热工量的计算方法。
二、实验仪器和设备：1、热传导仪；2、接触式热流计；3、辐射测温仪；4、蒸发器；5、热电偶；6、数显万能表。
三、实验原理：1、热传导。
物体内部由于温度不同而产生热流，这种热流的传递方式称为热传导。
实验中通过热传导仪测量物体的热传导系数。
3、对流传热。
物体表面和周围介质的热交换是通过对流传热实现的。
实验中通过蒸发器来模拟对流传热的实验。
四、实验步骤：1、热传导实验：（1）将热传导仪置于被测物体的一端，将加热板置于另一端；（2）将加热板接通电源，保持电流恒定；（3）记录加热时间t和热传导仪两侧的温度差Δt；（4）通过计算得到物体的热传导系数k。
2、热辐射实验：（1）将被测物体放置在室温下；（2）将辐射测温仪对准被测物体表面，记录物体表面的温度；（3）调整物体表面的温度，观察辐射测温仪反应的情况。
3、对流传热实验：（1）将被测物体放置在蒸发器内，打开电源；（2）观察水龙头中的水流变化，记录物体表面的温度，根据摄氏温度计和热电偶两种温度传感器的测量结果进行比较。
五、实验注意事项：1、实验中要保持仪器设备的干净和精密，防止灰尘、水汽、油脂等污染；2、实验中要记录详细的数据，尽量避免因疏漏而导致实验结果不准确；3、实验前要仔细阅读仪器的使用说明书，了解使用方法和操作要点；4、实验后要及时检查仪器设备，清理垃圾和污垢，防止故障和损坏。
六、实验结果与分析：通过以上实验我们可以得到被测物体的热传导系数、表面温度和对流传热的效果，并结合有关热力学知识计算出相关的热量和功率、接触热阻等参数，从而深入理解热力学中传热的基本规律和机理，为工程实践提供参考依据和技术支持。
同时，实验中要注意不确定度的评定和分析，保证实验数据的可靠性和准确性。
传热学实验 有改动(DOC)
实验一综合传热系数测定一、实验目的1.了解自然对流和强迫对流换热的研究方法。
2.掌握综合传热系数的测定原理。
3.了解综合传热系数与哪些因素有关。
二、实验原理综合传热性能实验是将干饱和蒸汽通过一组试验铜管（示意图8-1），管子在空气中散热而使管内蒸汽冷凝为水,由于铜管的外表状态及空气流动情况的不同，管子的凝水量亦不同，通过单位时间内冷凝水量的多少，可以计算出每根管子的总传热系数K值。
1.试验装置简介试验装置由电加热蒸汽发生器、一组表面状态不同（光管、涂黑、镀铬、管外加铝翅片以及用二种不同保温材料的保温管）的六根铜管、配汽管、冷凝水蓄水器（可计量）及支架等组成。
强制通风时，配有一台可移动的风机（图中未绘出），用它来对管子进行强迫吹风。
因而，试验台可进行自然对流和强迫对流的传热实验。
通过实验，可以对各种不同影响传热因素进行分析，从而建立起影响传热因素的初步认识和概念。
1、翅片管2、光管3、涂黑管4、镀铬管5、锯未保温管6、玻璃丝保温管图8-1 综合传热试验台示意图试验台的主要参数：1．试验铜管外径：d=0.025m 2．最大实验蒸汽压力：0.02Mpa3．风机功率：0.4Kw ; 4．铜管计算长度：自然对流时L=0.9mm ，强迫对流时L=0.5m三、实验设备1.综合传热试验台；2.计时秒表。
四、实验内容1．在强迫对流下，任意选取三根换热管进行实验，根据实验数据和已知的参数，算出三种管子状态的传热系数K值。
2．在自然对流下，根据实验数据和已知的参数算出：翅片管、光管、涂黑管、镀铬管、锯未保温管、玻璃丝保温管六种不同管子状态的传热系数K值。
3．分析在自然对流和强迫对流下，各种状态管的K 值大小与哪些影响因素有关。
五、实验方法及步骤1．打开电加热蒸汽发生器上的供气阀，然后从底部的给水阀门（兼排污）往蒸汽发生器的锅炉内加水，当水面达到水位计的三分之二高处时，关闭给水阀门。
2．把压力控制表的压力设定在0.01Mpa 左右，打开蒸汽发生器上的电加热器开关（手动、自动），指示灯亮，内部的电锅炉开始加热，待蒸汽压力达到要求压力时，压力控表动作（断电），此时，将手动开关闭掉，这时由电接点压力表控制继电器，使加热器在一定范围内进行加热，以供实验所需的蒸汽量。
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一、实验目的
1、了解对流换热的实验研究方法；
2、测定空气横向流过管束表面时的平均放热系数α，并将实验数据整理成准数方程式；
3、学习测量风速、温度、热量的基本技能。
二、主要实验设备
本对流实验在一实验风洞中进行。
实验风洞主要由风洞本体、风机、构架、实验管及其加热器、水银温度计、倾斜式微压计、皮托管、电位差计、功率表以及调压变压器等组成。
三、实验原理
根据相似理论，流体强制流过物体时的放热系数α与流体流速、物体几何参数、物体间的相对几何位置以及物性等的关系可用下列准数方程式描述：
Pr)(Re,f Nu =
实验研究表明，空气横向流过管束表面时，由于空气普郎特数（Pr=0.7）为常数，故一般可将上式整理成下列的指数形式，
n C Nu Re =
式中 C,n 均为常数，由实验确定， Nu ——努塞尔特准数 λ
ad
Nu =
Re ——雷诺准数 v
d
ω=
Re
上述各准则中，α——壁面平均对流换热系数[∙2/m W ℃] d ——实验管外径，作为定性尺寸，[m] λ——空气导热系数，[∙2/m W ℃]
ω——空气流过实验管外最窄截面处流速，[m/s] ν——空气运动粘度，]/[2s m
定性温度：空气边界层平均温度)(2
1
f w m t t t +=。
式中：m t ——实验管壁面平均温度[℃]
f t ——空气平均温度本实验的任务在于确定C 与 n 的数值，首先使空气流速一定，然后测定有关的数据：电流I 、电压 V 、管壁温度w t 、空气温度f t 、微压计动压头h 。
至于α和ω在实验中无法直接测得，可通过计算求得，而物性参数可在有关书中查得。
得到一组数据后，可得一组 Re 、Nu 值；改变空气流速，又得到一组数据，再得一组 Nu 、Re 值；改变几次空气流速，就可得到一系列的实验数据。
四、实验数据及处理结果 1.测试所得原始数据
表1测试数据表
2.数据分析与计算
◆表2热电偶测管温度平均值 ◆已知管长L=450mm,管直径d=40mm ，求得管表面积为205655
.0m L d A =⋅⋅=π ◆空气进出口的平均绝对温度[K]:K T T T f
15.273)(2
1
21++=
,（见表3）由差值法及查表可知，热电偶
测管壁温度w T 如表表3
已知试管表面黑度ε=0.6-0.7，取ε=0.65，绝对黑体辐射系数)]/([67.542K m W C O ⋅=，由
])100
()100[(
4f 4w T
T A C Q O r -=ε， 算得：辐射热量r Q 如表4： 表4
已知加热功率UI W =,r C Q W Q -=以及A
T T Q f w C
)(-=α，算出α、、C Q P 如下表5：
表5
查表得温度约为19.1λ表6
表7
由1
21
2Re lg Re lg lg lg --=
Nu Nu n ，计算得n=0.5778,由n
Nu C Re =，算得C 如表8：
故准数方程式为：5778.0Re 1521.0=Nu ,图线如下图所示。