传热学实验指导书

《传热学》实验指导书

热工教研室编

目录

实验要求 (2)

实验一球体法粒状材料的导热系数的测定 (3)

实验二平板法导热系数的测定 (7)

实验三套管换热器液-液换热实验 (12)

实验四中温辐射黑度的测定 (16)

附录1 铜－康铜热电偶分度表 (22)

附录2 精密数字温度温差仪使用方法 (23)

实验要求

1．实验前应预习与实验有关的教材内容和实验指导书，了解实验目的、实验原理和实验要求，做到心中有数。

2．在实验室要首先熟悉实验装置的构造特点、性能和使用方法，使用贵重仪器时需得到指导教师的许可，方可动用。

3．实验时应严肃认真、一丝不苟，细致地观察实验中的各种现象，并作好记录，通过实验，训练基本操作技能和培养科学的工作作风。

4．实验结束时，学生先自行检查全部实验记录，再经指导教师审阅后，方可结束实验。

5．学生实验时，如出现实验仪器损坏情况，应及时向指导教师报告。6．按规定格式认真填写实验报告，并按期交出。

实验一球体法粒状材料的导热系数的测定

一、实验目的

1.巩固稳定导热的基本理论，学习球体法测定物质的导热系数的实验方法；

2.实验测定被测材料的导热系数λ；

3. 绘制出材料导热系数λ与温度t的关系曲线。

二、实验原理

加热圆球（见图1）由两个壁厚1.2毫米的大小同心圆球（1）组成。小球内装有电加热器（2）用来产生热量。大球内壁与小球外壁各设有三对铜-康铜热电偶（4）。当温度达到稳定状态后，电加热器产生的热量全部通过中间的测试材料（3）传到外

气。

1.大小同心球；

2.电加热器；

3.颗粒状试材；

4.铜康铜热电偶；

5.专用稳压电源；

6.专用测试仪；

7.底盘；

8.UJ36a电位差计图1 加热圆球示意图

测取小球的温度t1，t2，t3, 取其平均温度：T1=(t1+ t2+ t3)/3；

测取大球的温度t4，t5, t6，取其平均温度：T2=(t4+ t5+ t6)/3；

根据圆球导热公式：λ=[UI(1/ D1-1/D2)]/[2π（T1+ T2）]-----------(1); 式中：U——加热电压；I——加热电流；

D1——小球直径；D2——大球直径；

三、实验装置及主要技术指标

实验装置YQF-1型导热系数测定仪的面板图见图2

专用电源的面板图见图3

图2 YQF-1型导热系数测定仪的面板图图3 专用电源的面板图

1．电源开关；2．电源指示灯；3． 3.5位数显毫伏表；4．毫伏表调零电位器；5．补偿电压调节电位器；6．补偿按键；7．热电偶测量电压输出端；8．热电偶输入选择开关。1．电源开关； 2．电源指示灯；3．电压表；4．电流表；5．过载指示灯；6．电源输出端；7．电源输出粗调； 8．电源输出细调。

1．加热圆球

1.1测量材料：颗粒状材料，例如黄沙，珍珠岩等

1.2测量温度范围：50℃～200℃

1.3加热电压：0～60V 加热电流：0～1A（因不同的材料而不同）1.4圆球尺寸：小球直径D1=80mm 大球直径D2=160mm

1.5稳定时间：约4～5小时

2.导热系数测定仪

2.1数显毫伏表：

3.5位显示，量程0～20mV，测量精度：0.1%±2个字

2.2温度补偿范围：-10℃～40℃，补偿精度±0.5℃

3.专用电源

3.1输出电压：0～80V

3.2输出电流：0～1A

3.3连续工作时间：>8小时

四、实验方法和步骤

使用前，先在加热圆球的顶部用漏斗装入测试材料，如果已加好试材，则可进行实验。

1.按图3所示进行仪器的连接。稳压电源的输出通过电流表专用插头接到加热圆球底盘上的插座。电源输出“+”端串接电流表。电流表“-”与电源输出“-”端并接电压表。

2.将15芯信号线的一端插入加热圆球底座（7）专用插座，另一端插到导热系数测定仪后面板上的15芯插座上。

3.将稳压电源的输出调到最小位置，即粗调和细调均逆时针打到底。开启电源开关，指示灯亮。调节粗调和细调开关，改变输出电压，根据电压表和电流表的指示，调节加热功率至所需的电流和电压值。

4.打开导热系数测定仪的电源开关。先进行数显毫伏表的调零。将面板右下方的输出端短接，用小一字螺丝刀调节右上角的调零电位器，使毫伏表显示为零。若已为零则无须调节。去掉短接线就可进行测量。

5.若想检测仪器内部的温度补偿是否正常，只须按下“补偿”键，则数显毫负表显示的值即位补偿电压。对照环境温度，通过查看附录1即可知道补偿电压是否准确。若不准确，可用小一字螺丝刀微调“补偿”按键上方的补偿电位器至准确的补偿值即可。再按“补偿”按键使它弹起即回到测量状态。

6.观察加热圆球的温度变化情况。当数显毫伏表或电位差计（UJ36a型）的读

数不再变化，则表示温度已达到稳定。这时用精密电压表和电流表测得U和I的值，即可计算得到加热功率。转动导热系数测定仪上的输入选择旋钮（8）。这样就能选择6个热电偶进行分别测量。

7．输入选择旋钮测得的mA值加上补偿mA值即为热电偶测量值，对照附录1“铜——康铜热电偶分度表”即可查得对应的测量温度。

五、实验数据记录和处理

导热系数λ根据式（1）计算

2、绘制材料导热系数λ与温度t的关系曲线。

六、思考题

1、为什么大球内壁与小球外壁要设三对热电偶？

2、实验室内的空气流通对实验有何影响？