传 热 试 验 技 术ppt
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(1) 掌握测量绝热材料的导热系数和比热的测试 原理和方法 ；
(2) 掌握使用热电偶测量温差的方法 。
2 基本原理
无限大平板厚度为2δ，初始温度为t0，平板两面受 恒定的热流密度qc均匀加热。对于任一瞬间沿平板厚度方 向的温度分布t(x，τ)可由下面方程组解得：
t(x, ) 2t(x, ) a x2
实验设备由实验本体、热电偶、测温仪表、电阻式变
压器、电流表和电压表组成。
12
3
4
5
实验本体结构示意图
1、电阻丝 2、热电偶 3、外圆管 4、待测材料 5、内圆管
4 实验步骤
记录圆筒尺寸
打开电源开关
电压升至
调节调压器电压
70v—150v
等待导热达到稳定
记录实验数据
5 实验要求 （1）实验数据记录； （2）实验结果整理和计算； （3）讨论实验结果，分析误差原因。
1 实验目的
(1) 掌握用圆管法测定绝热材料的导热系数的原 理和方法；
(2) 了解热电偶的测温原理。
2 基本原理
稳态条件下园筒壁一维导热：
Q F dt 2rL dt
dr
dr
Q 2L(t1 t2 ) ln d2 d1
Q1n d2
导热系数：
d1
2L(t1 t2 )
w / m ℃
3 实验设备
(1) 熟悉换热器性能的测试方法 ； (2) 了解套管式换热器的结构特点及其性能 ； (3) 加深对顺流和逆流两种流动方式换热器换热能力差别
的认识 。
2 基本原理
热流体放热量： Q1=m1Cp1 t1 t1
冷流体吸热量： Q2 =m2Cp2 t2 t2
[W]
[W]
平均换热量： Q Q1 Q2
对于由热源 、传导圆筒、待测物体3个物体表面组成
的封闭系统。在其它条件完全相同的条件下，通过对比实
验，可求出待测物体表面的黑度。
a
T3a Tf T3b Tf
T1b4 T14a
T34b T34a
3 实验装置及测量系统
辐射换热实验装置简图：
2
ຫໍສະໝຸດ Baidu
3
辐射换热简图 1—热源 2—传导圆筒 3—待测物体 它们表面温度均匀，热源1和黑体圆筒2的表面温度一致 。
3 实验装置
SM-1型角系数测量仪的基本结构如下图所示：
4 实验步骤
测量仪定位
镜筒瞄准被测表面的轮廓线
记录笔格纸上画图
计算方格纸上图形面积
量出镜筒长度
重复测量5次
5 实验要求
(1)求投影面积的平均值及方差；
（2）按理论公式计算角系数，并与实测值相比 较。
实验五 水—水式换热器性能测试实验
1 实验目的
传热试验技术
制作者：宁佐阳
长沙理工大学能动学院 2009年2月25日
目录
实验一：非稳态法测材料的导热性能实验 实验二：材料导热系数的测定 实验三：空气纵掠平板时局部换热系数的测定 实验四：中温辐射时物体黑度的测试 实验五：水-水换热器换热性能的测试实验
实验一 非稳态法测材料的导热性能实验
1 实验目的
实验三 空气纵掠平板时局部换热系数的测定
1 实验目的
(1) 了解实验装置的原理、测量系统及测试方法； (2) 整理实测数据，了解沿平板局部换热系数的变化规律； (3) 分析换热系数变化的原因，以加深对对流换热的认识。
2 基本原理
局部换热系数hx由下式定义：
q hx (t t f )
w/m2.℃
4 实验步骤
调
整
打
电
开
位
风
差
机
计
调
测
节
出
调
等待
压
各 点
器
稳定
温
电
度
压
电
势
5 实验要求
（1）预习实验指导书，编制数据记录与计算用的表 格；
（2）用坐标纸绘制 hx x 关系曲线，或在双对数坐 标纸上绘制Nux Rex 关系；
（3）分析沿平板对流换热的变化规律，并进行误差 分析，将实验结果及有关参考书上给出的准确 方程进行比较。
实验四 中温辐射时物体黑度的测试
1 实验目的
(1) 巩固辐射换热理论； (2) 掌握用比较法定性地测量中温辐射时物体表面黑度ε。
2 基本原理
由n个物体组成的辐射换热系统中，利用净辐射法，
可以求物体i的纯换热量:
n
Qnet.i Qabs.i Qe.i i k 1
Fk Eeff ,k X i (dk )dFk i Eb.i F
4 实验步骤
装上受体腔体端盖
设定热源、传导左、传导右调温旋钮等温
等待
系统进入恒温
记录三组温度
实验结束
取下受体，装上黑体端盖
5 实验要求
(1)求出待测物体表面的黑度； （2）分析产生误差的原因。
实验四 角系数的测定
1 实验目的
(1) 理解角系数的物理意义，了解角系数的测量方法； (2) 掌握角系数测量仪的原理及操作使用方法。
t(x, 0) t0
t( , ) qc 0 x
t(0, ) 0
x
X
qc
s s
当F0＞0.5时，在准稳态时，可求出平板材料的导热系数： qc
2t
根据热平衡原理，在准稳态时，比热为：
c
qc
dt / d
实验时，dt/dτ以试件中心处为准。
3 实验装置
电流表
薄型加热器
电压表 直流稳压电源
[W]
2
热平衡误差： Q1 Q2 100%
Q
对数传热温差：
t
tmax tmin ln tmax
tmin
[℃]
传热系数：
k= Q
[W]
Ft
3 实验装置
本实验装置采用冷水可用阀门换向，进行顺逆流实验 。
实验段简图 1.风道； 2.平板； 3.不锈钢片；
4.热电偶； 5.电源导板
3 实验装置
空气纵掠平板受迫对流换热装置 1, 风箱； 2, 风机； 3, 有机玻璃风道试验段； 4, 不锈钢板； 5, 硅整流电源； 6, 风机入口； 7, 毕托管； 8, 微压计； 9, 分压箱；10, 转换开关；11, 数字电压表； 12, 标准电阻
2 基本原理
角系数 X dA1A2 表示微元漫表面dA1发射能流中 到达有限表面A2的份额，其计算式为：
X dA1dA2 A2 cos1 cos2 / ( r 2 )dA2 As cos1 / ( R2 )dAs Asp dAsp / ( R2 ) Asp / ( R2 )
单位球体法示意图
试材 试材 试材 试材
热电偶 数据采集
热电偶 系统
计算机
实验设备系统图
4 实验步骤
测量试材尺寸
天平称重
安装试材
双击桌面图标
测量
双击“测量”按钮
点击“保存”按钮
完成
5 实验要求
（1）细心装配试材、电加热器和热电偶，避免损坏； （2）根据实验数据，绘出温度变化曲线，计算出试材的导
热系数、比热容。
实验二 稳态法材料导热系数的测定
(2) 掌握使用热电偶测量温差的方法 。
2 基本原理
无限大平板厚度为2δ，初始温度为t0，平板两面受 恒定的热流密度qc均匀加热。对于任一瞬间沿平板厚度方 向的温度分布t(x，τ)可由下面方程组解得：
t(x, ) 2t(x, ) a x2
实验设备由实验本体、热电偶、测温仪表、电阻式变
压器、电流表和电压表组成。
12
3
4
5
实验本体结构示意图
1、电阻丝 2、热电偶 3、外圆管 4、待测材料 5、内圆管
4 实验步骤
记录圆筒尺寸
打开电源开关
电压升至
调节调压器电压
70v—150v
等待导热达到稳定
记录实验数据
5 实验要求 （1）实验数据记录； （2）实验结果整理和计算； （3）讨论实验结果，分析误差原因。
1 实验目的
(1) 掌握用圆管法测定绝热材料的导热系数的原 理和方法；
(2) 了解热电偶的测温原理。
2 基本原理
稳态条件下园筒壁一维导热：
Q F dt 2rL dt
dr
dr
Q 2L(t1 t2 ) ln d2 d1
Q1n d2
导热系数：
d1
2L(t1 t2 )
w / m ℃
3 实验设备
(1) 熟悉换热器性能的测试方法 ； (2) 了解套管式换热器的结构特点及其性能 ； (3) 加深对顺流和逆流两种流动方式换热器换热能力差别
的认识 。
2 基本原理
热流体放热量： Q1=m1Cp1 t1 t1
冷流体吸热量： Q2 =m2Cp2 t2 t2
[W]
[W]
平均换热量： Q Q1 Q2
对于由热源 、传导圆筒、待测物体3个物体表面组成
的封闭系统。在其它条件完全相同的条件下，通过对比实
验，可求出待测物体表面的黑度。
a
T3a Tf T3b Tf
T1b4 T14a
T34b T34a
3 实验装置及测量系统
辐射换热实验装置简图：
2
ຫໍສະໝຸດ Baidu
3
辐射换热简图 1—热源 2—传导圆筒 3—待测物体 它们表面温度均匀，热源1和黑体圆筒2的表面温度一致 。
3 实验装置
SM-1型角系数测量仪的基本结构如下图所示：
4 实验步骤
测量仪定位
镜筒瞄准被测表面的轮廓线
记录笔格纸上画图
计算方格纸上图形面积
量出镜筒长度
重复测量5次
5 实验要求
(1)求投影面积的平均值及方差；
（2）按理论公式计算角系数，并与实测值相比 较。
实验五 水—水式换热器性能测试实验
1 实验目的
传热试验技术
制作者：宁佐阳
长沙理工大学能动学院 2009年2月25日
目录
实验一：非稳态法测材料的导热性能实验 实验二：材料导热系数的测定 实验三：空气纵掠平板时局部换热系数的测定 实验四：中温辐射时物体黑度的测试 实验五：水-水换热器换热性能的测试实验
实验一 非稳态法测材料的导热性能实验
1 实验目的
实验三 空气纵掠平板时局部换热系数的测定
1 实验目的
(1) 了解实验装置的原理、测量系统及测试方法； (2) 整理实测数据，了解沿平板局部换热系数的变化规律； (3) 分析换热系数变化的原因，以加深对对流换热的认识。
2 基本原理
局部换热系数hx由下式定义：
q hx (t t f )
w/m2.℃
4 实验步骤
调
整
打
电
开
位
风
差
机
计
调
测
节
出
调
等待
压
各 点
器
稳定
温
电
度
压
电
势
5 实验要求
（1）预习实验指导书，编制数据记录与计算用的表 格；
（2）用坐标纸绘制 hx x 关系曲线，或在双对数坐 标纸上绘制Nux Rex 关系；
（3）分析沿平板对流换热的变化规律，并进行误差 分析，将实验结果及有关参考书上给出的准确 方程进行比较。
实验四 中温辐射时物体黑度的测试
1 实验目的
(1) 巩固辐射换热理论； (2) 掌握用比较法定性地测量中温辐射时物体表面黑度ε。
2 基本原理
由n个物体组成的辐射换热系统中，利用净辐射法，
可以求物体i的纯换热量:
n
Qnet.i Qabs.i Qe.i i k 1
Fk Eeff ,k X i (dk )dFk i Eb.i F
4 实验步骤
装上受体腔体端盖
设定热源、传导左、传导右调温旋钮等温
等待
系统进入恒温
记录三组温度
实验结束
取下受体，装上黑体端盖
5 实验要求
(1)求出待测物体表面的黑度； （2）分析产生误差的原因。
实验四 角系数的测定
1 实验目的
(1) 理解角系数的物理意义，了解角系数的测量方法； (2) 掌握角系数测量仪的原理及操作使用方法。
t(x, 0) t0
t( , ) qc 0 x
t(0, ) 0
x
X
qc
s s
当F0＞0.5时，在准稳态时，可求出平板材料的导热系数： qc
2t
根据热平衡原理，在准稳态时，比热为：
c
qc
dt / d
实验时，dt/dτ以试件中心处为准。
3 实验装置
电流表
薄型加热器
电压表 直流稳压电源
[W]
2
热平衡误差： Q1 Q2 100%
Q
对数传热温差：
t
tmax tmin ln tmax
tmin
[℃]
传热系数：
k= Q
[W]
Ft
3 实验装置
本实验装置采用冷水可用阀门换向，进行顺逆流实验 。
实验段简图 1.风道； 2.平板； 3.不锈钢片；
4.热电偶； 5.电源导板
3 实验装置
空气纵掠平板受迫对流换热装置 1, 风箱； 2, 风机； 3, 有机玻璃风道试验段； 4, 不锈钢板； 5, 硅整流电源； 6, 风机入口； 7, 毕托管； 8, 微压计； 9, 分压箱；10, 转换开关；11, 数字电压表； 12, 标准电阻
2 基本原理
角系数 X dA1A2 表示微元漫表面dA1发射能流中 到达有限表面A2的份额，其计算式为：
X dA1dA2 A2 cos1 cos2 / ( r 2 )dA2 As cos1 / ( R2 )dAs Asp dAsp / ( R2 ) Asp / ( R2 )
单位球体法示意图
试材 试材 试材 试材
热电偶 数据采集
热电偶 系统
计算机
实验设备系统图
4 实验步骤
测量试材尺寸
天平称重
安装试材
双击桌面图标
测量
双击“测量”按钮
点击“保存”按钮
完成
5 实验要求
（1）细心装配试材、电加热器和热电偶，避免损坏； （2）根据实验数据，绘出温度变化曲线，计算出试材的导
热系数、比热容。
实验二 稳态法材料导热系数的测定