发布时间 : 星期四 文章热工基础综合实验最终版(1)更新完毕开始阅读9e24a59753e79b89680203d8ce2f0066f5336431
则
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(6)
可以看出，只有当黑度?为零或对流换热系数?为无穷大或管壁温度等于气体温度时，才有
Tg?Tj。但实际上黑度?不可能为零，?也不可能为无穷大，由于存在热损失，管壁温度也不可能等
于气体温度，因此，热电偶的指示温度永远不会等于气流的真实温度，用裸露热电偶测量高温气体温度时误差总是存在的。
本实验只提供高温空气环境，要求学生自行设计实验方案对所提供的高温空气的温度(?550℃)进行测量，并与实验台提供的准标准值进行比较，优秀的测试方案将在以后的科研中采用。
三、实验使用的仪器设备及实验装置
实验台由四大部分组成，分别为进气部分、加热部分、测量部分、尾气处理部分。如图1设备总体图所示。
整个实验台由光滑的不锈钢圆管制成，除进气段和实验段外其余部分均被绝热箱体包裹。 空气由鼓风机引入，其流量可以通过翻板阀来进行控制，空气加热后进入实验段，学生在实验段对其温度进行测量，实验段出口的高温空气进入引风降温管路，与冷空气混合后排向大气。
加热段内有加热电阻丝和绝缘陶瓷圆管，加热量约为3KW，具体数值由电压和电流表读取。
风量调节?鼓风机学生测点1瓷管?加热器8888888888888888888888888888888学生测点2均温器测试仪表引风降温管路?绝热箱体图1 实验台总体图
学生自制测量装置螺柱?锁死螺钉?实验段管路
图2 学生测点安装示意
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实验台有两个实验段，开设两个学生测点，分别为“学生测点1”和“学生测点2”，两个学生可以同时在不同的实验段进行实验。在实验段上开有M20的螺纹孔，在与其配合的螺柱上开有?5的通孔，学生自制的测温装置将被夹装在这里，如图2所示。
实验室提供条件
因为本实验为学生自主实验，要求学生根据学过的基本知识进行高温气体温度测量，故实验室只提供如下测试元件、仪表和相关实验材料：
测试类：NiCr-NiSi热电偶、XST系列单输入通道数字式智能仪表、数字电流表、数字电压表。 工具类：钳子、剪刀、扳手、台钳、什锦挫、镊子、螺丝刀、点焊机等。 消耗品类：0.1mm厚不锈钢带、直径4mm不锈钢管、直径3mm瓷管等。
四、具体实验步骤
1、了解实验设备。
2、自行设计实验方案，制作测试元件。 3、起动风机，调节到合适风量。
4、接通加热电源，对空气进行加热，注意观察仪表上数字的变化情况。
5、给定额定加热功率，当每5分钟温度变化不超过1度时，可以认为实验台达到了热稳定状态，开始记录实验数据。
6、改变加热功率，空气温度也发生相应的变化，按第5步骤重新进行实验。要求测试不同功率时标准测点与学生测点的不同温度值。
7、实验结束后，先关闭加热电源，并持续通风十分钟左右，待实验台温度降下来后才可以关闭鼓风机。整理实验台，将设备恢复到原来的状态。
五、实验要求
根据所学基本知识和实验室提供的条件，自行设计实验方案进行高温空气温度测量。并给出最终测试结果，与实验台提供的准标准值Ts进行比较，然后，将Ts,1与Tj,1和（或）Ts,2与Tj,2画到同一张坐标纸上进行比较。
六、实验准备及预习要求
本实验是综合实验，要求学生根据所学专业知识并根据实验指导要求，实验前充分了解实验原理，并能提出一到两种设计方案，希望广大同学发挥聪明才智，好的设计方案将被采用并得到一定的奖励。
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七、注意事项
1、实验过程中，严禁身体的任何部分接触实验台的测量段，防止烫伤！ 2、实验过程中，严禁改变测量段的标准测点的任何布置！
八、思考题
1、热电偶测温的误差来源都有哪些？如何减小这些误差？ 2、在实验中忽略了热电偶导热的影响，为什么可以这样做？ 3、测点1与测点2的实验数据有什么不同？为什么存在这些不同？ 4、从实验和理论方面提出减小高温气体测量误差方法的一些建议。
九、实验报告内容及格式
1、实验目的 2、实验内容、原理 3、实验装置 4、实验步骤
5、提出1至2种高温气体测量设计方案
6、实验结果与误差分析（包括实验数据、处理图形） 7、思考题解析
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实验四 管内对流换热实验
The Convective Heat Transfer Test in The Pipes
一、实验目的
1、了解对流换热实验的一般方法和了解如何建立对流换热的经验关系式； 2、了解相似理论对实验的指导作用； 3、熟悉测温、测速的基本方法； 4、了解计算机在热工测量中的应用。
二、实验原理
传热学的发展是建立在实验基础上的，通过理论和实验相结合的分析方法来描述传热现象的各种因素对传热能力影响作用。由于各种原因，一些传热现象不能用数学方法描述，或者描述该问题的微分方程组无法求解，而工程师又需要得到这种情况下的实用的结果来解决实际问题。这种实用的结果就要通过传热学的实验来得到。
传热学实验大部分是在与实际问题相似的实验模型上取得大量的实验数据，然后将实验结果与实际问题联系起来，这就需要应用相似理论使得实验结果可以应用到实际问题中去。经过相似理论分析，描述传热的关系式可以用合理的无量纲相似准则数组合来表示。无量纲准则数的形式可以通过对描述换热的微分方程组进行无因次化得到。（请参考传热学）
根据相似原理，流体在圆管内湍流流动强制对流换热时，其准则方程式的一般形式为 Nuf＝f（Ref，Pr f）
通常这三个准则数之间具有如下的函数关系 Nuf＝C Refm·Prfn
为确定上式中的参数C、m和n，我们需要进行一定量的实验来测量Nuf 、Ref和Pr f，这些准则数都是对流换热系数、温度、速度、比容、特征尺度以及一些物性参数的组合，因此需要通过间接测量才能得到。然后对实验测得的Nuf 、Ref和Pr f进行数学处理和分析得到常数C和指数m、n。
三、实验装置、测试仪器
本实验的主要设备为对流换热实验台。实验件为光滑的不锈钢圆管（1Cr18Ni9Ti），通过在管外壁上布置测温热电偶进行温度的测量。管子两侧同一大电流电源相连，对管子进行加热，加热方式为等热流方式。管内介质水由一台小型清水泵提供，通过调节阀门可以改变流量的大小，从而改变雷诺数Ref。冷却水进出口温度由安装在管子进出口处的测温热电偶进行测量。
整个实验台分为：水路系统、试件箱、加热系统、温度测量系统四个部分。
水路系统用来为实验提供不同流量的对流换热介质——水，主要包括：水箱、水泵、分流管、流量计、散热器和一些阀门组成。水箱用来储存实验用水；水泵用来驱动水流过试件管；分流管用来改
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