发布时间 : 星期六 文章热工基础综合实验最终版(1)更新完毕开始阅读9e24a59753e79b89680203d8ce2f0066f5336431
变流过试件的水的流量，改变分流管上的阀门开度使水泵抽出的水一部分流回到水箱，改变流过试件的水的流量；流量计用来测量流过试件的水的流量，也可通过流量计后的阀门对试件水流量进行微调；散热器用来将水换热得到的热量散到室外，达到循环利用水的目的。
图1 管内对流换热实验测量系统
试件箱内装有不锈钢圆管试件，试件通过岩棉保温层同外界绝热。试件的进出口装有测量水进出口温度的热电偶。试件两端通过电绝缘材料同水路系统连接，试件两端还通过加热电极同加热部分连接。试件上焊有热电偶用来测量管子的壁温。热电偶的布置会影响实验的精度，一般在温度变化剧烈的位置上多布置几组热电偶，最后通过加权平均得到整个管子长度上的平均温度。
加热系统由大电流加热电源、电压表、电流表、加热电极和导线组成。加热电极安装在不锈钢管的两端；电压表和电流表用来测量加热的电压和电流，通过计算得到加热量。
温度测量系统包括热电偶、亚当模块、计算机组成，热电偶用来测量水进出口的温度和不锈钢管的壁温。亚当模块将热电偶产生的模拟信号转变为数字信号并送入计算机，同时亚当模块具有多通道选择功能和冷端补偿功能，可以多路热电偶共用一个亚当模块。计算机通过数据采集程序将亚当模块送过来的数字信号进行转换、储存和显示。
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四、参数测量
1、努赛尔数 Nuf＝
hd?f
式中 d——圆管的内径
λｆ——水的导热系数，可由定性温度tf＝（tf’+tf”）/2查表得到。 h——平均对流换热系数，其计算式为
h?QQ ?A?tw?tf??dL?tw?tf?式中Q为加热电源的功率，Q=UI，U为加热电压，I为加热电流；L为实验段不锈钢管的长度，tf为介质水的定性温度。tw为平均壁温，由热电偶在试件上的位置按面积加权平均求得
tw??wt?wiii
wi为热电偶测温点的权重，ti为热电偶测得的温度。 2、雷诺数 Ref??ud4m? ???d?式中 m——介质水的质量流量，可由流量计直接读出。 μf——水的动力粘度系数，利用定性温度可以查得。 3、普朗特数 Pr＝
?f?Cp ?f式中 Ｃp——水的定压比热容
五、实验步骤
1、在管子外壁上焊接测温热电偶（焊接时同样要注意不要把管壁焊穿）。测温热电偶焊接的位置自定，但距离要适当，不要过于集中到某一段。同时记录下各个热电偶的焊接位置，作为温度的加权。
2、将不锈钢管放入试件箱中适当位置，然后分别接好出入水管和测量水进出口温度的热电偶。 3、在不锈钢管两端安装加热电极。将热电偶线从保温盒的圆孔中穿出，分别接到亚当模块上，记录连接到亚当上的通道。为方便记录和处理数据，最好按一定顺序连接热电偶线。
4、检查是否有连接不当的地方，如果没有便将分流管的阀门完全打开，关闭量程大的流量计前后的阀门，开启量程小的流量计的前后阀门，准备实验。
5、按下列顺序打开设备电源：开总电源，开水泵电源，检查水路系统有没有漏水，若没有可将保温材料装好，将试件箱的盖子盖好，开加热器，开计算机。
6、在教师的指导下调出温度测量程序。
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7、调节分流管阀门和流量计出口处阀门，使冷却水达到所需要的流量（根据所需雷诺数来确定，雷诺数要求大于104）。注意当流量超过300L/h时可换用大量程的流量计（流量也可再大一些但不要超过630L/h）。
8、待管壁温度趋于稳定时记录下各实验数据，然后改变雷诺数重复几组实验。 9、关闭加热器电源，等5分钟后再关闭水泵的电源。 10、待水流净后可将不锈钢管拆下。
11、全部实验结束后，关闭所有阀门与电源，整理实验台。
六、注意事项
1、注意实验中拆装不锈钢管时不要有水流到实验台上，更不要弄湿电源线。 2、热电偶的焊接要在教师的指导下进行。 3、开水泵前一定要把分流管阀门完全打开。
4、在使用小量程的流量计时，注意不要超出流量计的测量范围。 5、有问题及时报告指导教师。
七、书写实验报告并回答下列问题
1、实验前在预习报告中做好实验数据记录表格。
2、分析造成实验误差的影响因素，说明那些影响因素可以通过改进设计和实验方法来减小或消除。 3、如何测量管内某一截面处的局部对流换热系数。 4、画出壁温沿管长的分布曲线并根据实验情况解释。 5、画出Nuf随Ref的变化曲线。
八、实验报告内容及格式
1、实验目的 2、实验内容
3、实验原理（实验系统图） 4、实验步骤
5、实验结果与分析（包括实验数据记录表格、数据处理、数据曲线） 6、思考题解答
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实验五 工作热电偶的检定与分度
standardization and testing of thermal couple
工作热电偶的检定与分度又两个目的。一个目的是保证热电偶的测量精度。检定其分度偏差是否符合国家规范。例如使用过程中定期检定。另外一个目的是提高热电偶的测量精度，即确定热电偶热电势和温度的关系，称为热电偶分度，供精密测量用。
图1设备线路图
热电偶检定方法，有定点法和比较法。定点法是利用纯金属的有两种熔点或凝固点的温度作为标准，对标准热电偶进行分度。工作热电偶采用比较法进行检定。利用标准热电偶在恒温装置中与被检热电偶直接进行比较。在0～300℃范围内检定时，恒温水浴（0～100℃）和恒温油浴（200～300℃）中。与标准铂电阻温度计或标准水银温度计进行比较。在300～1600℃范围内，在电阻炉中与标准热电偶进行比较。
本实验是在电阻炉中（或水浴）对工作热电偶进行检定与分度。检定设备线路连接如图1所示。
一、热电偶测温原理
两种不同的导体或半导体A、B组成闭合回路，如图2所示。如果两接点的温度T和T0不相同，则回路中就会产生电势，这种现象叫热电效应。该电势通常称为热电势，记为
EAB(T,T0)。
由两种不同材料A,B构成的这种热电变换元件称为热电偶，导体A、B为热电极。两个接点，
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