热工实验原理和技术讲PPT演示文稿
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热工实验的 原理和技术
课程按排
• 1-6周课堂讲授12学时 • 7-15周实验室做实验 • 16周考试 • 每个人做6次实验，共完成11个实验 • 实验分组进行，8个人一个实验小组 • 实验报告：每人最少4份，两人合写一份 • 成绩组成：平时30%、实验报告20%、考试
50%
实验内容
• 空气定压比热容测定、空气绝热指数测定 • 气体在喷管中流动规律的实验研究 • 稳态、准稳态法测量保温材料的导热系数 • 绕圆柱体压力分布测定及外掠圆柱体强迫
法。
测量和仪表的基本知识
• 测量的概述 • 测量仪表 • 测量仪表的分类和特性
测量概述
• 测量的定义：用实验的方法，将被测量的量 与选作单位的同类量进行比较，从而确定被 测量量的值的过程。
• 测量的分类：直接测量和间接测量 1. 直接测量：利用标准尺度与被测量量直接进
行比较而获得结果的方法；
2. 间接测量：凡是不能被直接测量，而是通过 测量其他相关物理量，按一定的函数关系得 到被测量量的方法，均称为间接测量。
测量仪表的分类
• 范型仪表（标准仪表） 用来复制或保持测量单位，或者用来对各种测 量仪表进行校核和刻度工作的仪表。
• 实用仪表 实验中用来测量数据的仪表。 实验中主要使用实用仪表。
仪表的一般构成
• 感受件：直接与被测对象联系，感受被测参数 的变化，并将其转换成一种信号输出。
• 显示件：仪表通过它向观察者反映被测参数的 变化。根据显示件的不同，仪表可以分为直读 式和记录式两种。
直接测量的方法
1. 直读法：由度量标准直接比较或由仪表直接 读出；
2. 差值法：用仪表测出二量之差即为所要求之 量；
3. 代替法：用已知量代替被测量，而两者对仪 表的影响相同，则被测量量就等于已知量的 方法；
4. 零值法：被测量对仪表的影响被同类的已知 量的影响抵消，使总的效应为零，则被测量 等于已知量。
• 如果对间接测量值的精度有一定的要求，可以 确定各直接测量值的误差大小和实验方案；
• 寻求测量的最有利条件，也就是使函数误差达 到最小值的极限条件。
误差递推公式
YfM 1 ,M 2,M n Y Y f M 1 M 1 , M 2 M 2 , M n M n
Y M f1 M 1 M f2 M 2 M fn M n
• 中间件：中间件的作用是将感受到的输出信号 传输给显示件。在传输过程中，信号可以放大、 转换。
测量仪表的特性
• 灵敏度 • 分辨率（或灵敏度限） • 准确度 • 复现性 • 动态特性
相似理论的核心内容
• 相似理论的核心内容
1. 相似第一定理：彼此相似的现象，它们的同 名准则数必定相等；
2. 相似第二定理：任何微分方程式所描述的物 理现象都可以用从该微分方程式导出的相似 准则的函数关系式来表示；
Y f M 1 f M 2 f M n Y M 1 Y M 2 Y M n Y
实验数据处理
• 有效数字的概念 • 有效数字的计算法则： • 等精度测量结果的数据处理
有效数字的概念
• 只有最后一位不确定的估计数字而其余的数字 都是准确数字的全部数字成为有效数字。
有效数字计算法则
实验曲线的绘制和拟合
• 绘制实验曲线应注意： 1.实验曲线必须尽可能多的通过实验点，留在曲
验时将其交给实验教师，作为能否继续实验的资格。
热工实验的作用
• 热工实验主要包括热工基础课程的实验，即主 要包括工程热力学、传热学和流体力学的实验。
• 热工理论的研究方法主要有三种：理论分析法、 实验法和数值计算法。而在此三种方法中，实 验法是一种较为有用并有效的方法，而且是解 决各种复杂热工问题的基本方法。
3. 相似第三定理：凡是单值性条件相似，同名 定型准则相等的那些物理现行必定是相似现 象。
相似理论在实验中的应用
• 实验必须在相似的条件下进行； • 实验中应该测量包含在形似准则中的所有物理
量； • 实验数据应该整理成形似准则的函数关系； • 实验结果可以推广到形似现象中去。
测量误差
• 测量误差的表示 1. 绝对误差 2. 相对误差 • 误差的性质和分类 1. 疏忽误差（过失误差） 2. 系统误差 3. 随机误差
对流实验研究 • 黑度及角系数测定 • 沿程阻力测定及流动观察
实验报告要求
1.使用统一的实验报告纸； 2.实验报告内容完整 包括：实验日期、同组人姓名、实验目的、原理、实验设
备系统）简图、原始数据、数据处理过程（含公 式）、 结论、结论分析（误差分析、实验与理论）。
3.数量——每人最少完成4份报告（）。 强调：每完成一个实验必须及时撰写实验报Baidu Nhomakorabea，在做下一实
热工实验的主要任务
1. 测定物质的各种热物性参数； 2. 确定过程中各物体所处的热状态； 3. 测定不同过程中热量传递的规律。 • 为实现这三项任务，必须学会 1. 各主要物理量的正确测量技术； 2. 各种模拟热工过程的实验技术； 3. 掌握热工实验的基本理论和技能。
热工实验的主要内容
• 测量和仪表的基本知识； • 相似理论和实验模型； • 测量误差和实验数据处理； • 热工过程中各种基本参数的测量； • 热物性测量方法； • 流动和传热过程中最基本的实验研究内容和方
1.记录的实验数据为有效数字； 2.有效数字位数确定后，多余的有效数字一律舍
去并进行凑正；
3.加减运算法则； 4.乘除运算法则； 5.乘方及开方运算法则； 6.对数运算法则； 7.计算平均值时，若为四个数据或四个以上的数
据相平均时，则平均值的有效数字可以增加一 位。
等精度实验数据的处理
• 将实验数据按先后次序列表； • 求算术平均值； • 求参差及参差的平方 • 求标准差； • 剔除“坏值”； • 求算术平均值的标准误差；
随机误差的性质
• 一次测量无规律，但多次测量符合正态分布； • 真值的获得： 1. 最小二乘法 2. 等精度测量取算术平均值
随机误差的表示
• 标准误差 • 平均误差 • 或然误差 • 极限误差或最大误差 • 算术平均值的标准误差
测量结果的表示
MMkts置信概率
间接测量中的误差
• 根据直接测量值的精度来估计间接测量值的误 差；
课程按排
• 1-6周课堂讲授12学时 • 7-15周实验室做实验 • 16周考试 • 每个人做6次实验，共完成11个实验 • 实验分组进行，8个人一个实验小组 • 实验报告：每人最少4份，两人合写一份 • 成绩组成：平时30%、实验报告20%、考试
50%
实验内容
• 空气定压比热容测定、空气绝热指数测定 • 气体在喷管中流动规律的实验研究 • 稳态、准稳态法测量保温材料的导热系数 • 绕圆柱体压力分布测定及外掠圆柱体强迫
法。
测量和仪表的基本知识
• 测量的概述 • 测量仪表 • 测量仪表的分类和特性
测量概述
• 测量的定义：用实验的方法，将被测量的量 与选作单位的同类量进行比较，从而确定被 测量量的值的过程。
• 测量的分类：直接测量和间接测量 1. 直接测量：利用标准尺度与被测量量直接进
行比较而获得结果的方法；
2. 间接测量：凡是不能被直接测量，而是通过 测量其他相关物理量，按一定的函数关系得 到被测量量的方法，均称为间接测量。
测量仪表的分类
• 范型仪表（标准仪表） 用来复制或保持测量单位，或者用来对各种测 量仪表进行校核和刻度工作的仪表。
• 实用仪表 实验中用来测量数据的仪表。 实验中主要使用实用仪表。
仪表的一般构成
• 感受件：直接与被测对象联系，感受被测参数 的变化，并将其转换成一种信号输出。
• 显示件：仪表通过它向观察者反映被测参数的 变化。根据显示件的不同，仪表可以分为直读 式和记录式两种。
直接测量的方法
1. 直读法：由度量标准直接比较或由仪表直接 读出；
2. 差值法：用仪表测出二量之差即为所要求之 量；
3. 代替法：用已知量代替被测量，而两者对仪 表的影响相同，则被测量量就等于已知量的 方法；
4. 零值法：被测量对仪表的影响被同类的已知 量的影响抵消，使总的效应为零，则被测量 等于已知量。
• 如果对间接测量值的精度有一定的要求，可以 确定各直接测量值的误差大小和实验方案；
• 寻求测量的最有利条件，也就是使函数误差达 到最小值的极限条件。
误差递推公式
YfM 1 ,M 2,M n Y Y f M 1 M 1 , M 2 M 2 , M n M n
Y M f1 M 1 M f2 M 2 M fn M n
• 中间件：中间件的作用是将感受到的输出信号 传输给显示件。在传输过程中，信号可以放大、 转换。
测量仪表的特性
• 灵敏度 • 分辨率（或灵敏度限） • 准确度 • 复现性 • 动态特性
相似理论的核心内容
• 相似理论的核心内容
1. 相似第一定理：彼此相似的现象，它们的同 名准则数必定相等；
2. 相似第二定理：任何微分方程式所描述的物 理现象都可以用从该微分方程式导出的相似 准则的函数关系式来表示；
Y f M 1 f M 2 f M n Y M 1 Y M 2 Y M n Y
实验数据处理
• 有效数字的概念 • 有效数字的计算法则： • 等精度测量结果的数据处理
有效数字的概念
• 只有最后一位不确定的估计数字而其余的数字 都是准确数字的全部数字成为有效数字。
有效数字计算法则
实验曲线的绘制和拟合
• 绘制实验曲线应注意： 1.实验曲线必须尽可能多的通过实验点，留在曲
验时将其交给实验教师，作为能否继续实验的资格。
热工实验的作用
• 热工实验主要包括热工基础课程的实验，即主 要包括工程热力学、传热学和流体力学的实验。
• 热工理论的研究方法主要有三种：理论分析法、 实验法和数值计算法。而在此三种方法中，实 验法是一种较为有用并有效的方法，而且是解 决各种复杂热工问题的基本方法。
3. 相似第三定理：凡是单值性条件相似，同名 定型准则相等的那些物理现行必定是相似现 象。
相似理论在实验中的应用
• 实验必须在相似的条件下进行； • 实验中应该测量包含在形似准则中的所有物理
量； • 实验数据应该整理成形似准则的函数关系； • 实验结果可以推广到形似现象中去。
测量误差
• 测量误差的表示 1. 绝对误差 2. 相对误差 • 误差的性质和分类 1. 疏忽误差（过失误差） 2. 系统误差 3. 随机误差
对流实验研究 • 黑度及角系数测定 • 沿程阻力测定及流动观察
实验报告要求
1.使用统一的实验报告纸； 2.实验报告内容完整 包括：实验日期、同组人姓名、实验目的、原理、实验设
备系统）简图、原始数据、数据处理过程（含公 式）、 结论、结论分析（误差分析、实验与理论）。
3.数量——每人最少完成4份报告（）。 强调：每完成一个实验必须及时撰写实验报Baidu Nhomakorabea，在做下一实
热工实验的主要任务
1. 测定物质的各种热物性参数； 2. 确定过程中各物体所处的热状态； 3. 测定不同过程中热量传递的规律。 • 为实现这三项任务，必须学会 1. 各主要物理量的正确测量技术； 2. 各种模拟热工过程的实验技术； 3. 掌握热工实验的基本理论和技能。
热工实验的主要内容
• 测量和仪表的基本知识； • 相似理论和实验模型； • 测量误差和实验数据处理； • 热工过程中各种基本参数的测量； • 热物性测量方法； • 流动和传热过程中最基本的实验研究内容和方
1.记录的实验数据为有效数字； 2.有效数字位数确定后，多余的有效数字一律舍
去并进行凑正；
3.加减运算法则； 4.乘除运算法则； 5.乘方及开方运算法则； 6.对数运算法则； 7.计算平均值时，若为四个数据或四个以上的数
据相平均时，则平均值的有效数字可以增加一 位。
等精度实验数据的处理
• 将实验数据按先后次序列表； • 求算术平均值； • 求参差及参差的平方 • 求标准差； • 剔除“坏值”； • 求算术平均值的标准误差；
随机误差的性质
• 一次测量无规律，但多次测量符合正态分布； • 真值的获得： 1. 最小二乘法 2. 等精度测量取算术平均值
随机误差的表示
• 标准误差 • 平均误差 • 或然误差 • 极限误差或最大误差 • 算术平均值的标准误差
测量结果的表示
MMkts置信概率
间接测量中的误差
• 根据直接测量值的精度来估计间接测量值的误 差；