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实验一 圆球法测粒状材料的导热系数 一、实验目的 1.通过实验，掌握在稳定热流情况下，用圆球法测各种粒状材料的导热系数的方法。 2.确定导热系数随温度变化的关系。 3.加深对付里叶定律的理解。 二、实验原理 付里叶定律应用于球体稳定导热时其热流量： （） （1） 实验证明，当温度变化范围不大时，对决大多数工程材料的导热系数与温度的关系，可以近似地认为是直线关系。 （2） 将（2）代入（1） 通过分离变量 () (3) （4） 式中 —分别为内球壳的外径和外球壳的内径（m） ——内、外球表面平均温度（） λ——材料的导热系数 ——热流量 = I V（） ——由实验确定的常数 ——材料在0时的导热系数 由式（4）可知，只要在球壁内维持一维稳定温度场，测出它的直径以及导热量 的值，则可由（4）式求出温度，以及时材料的导热系数。 为了求得 和 的依变关系，则必须测定不同 下的 之值，从而求出（2）式中的 和 值。 球壁导热过程 三、实验数据记录 均 电加 热器 mmv ℃ mmv ℃ mmv ℃ ℃ mmv ℃ mmv ℃ mmv ℃ ℃ 电流 A 电压 V V 1 2 3 实验二 空气横掠单管时平均换热系数的测定 一、实验目的、要求 1、 了解实验装置，熟悉空气流速及管壁的温度的测量方法，掌握测试仪器、仪表的使用方法。 2、 通过对实验的综合整理，掌握强制对流换热实验数据的整理方法。 3、 了解空气横掠管子时的换热规律。 二、基本原理 根据对流换热的分析，稳定受迫对流时的换热规律可用下列准则关系式来表示： Nu=f(Re·Pr) （1） 对于空气、温度变化范围又不大，上式中的普朗数Pr变化很小，可作为常数看待，故（1）式简化为： Nu=f(Re) （2） 努谢尔特数 Nu= （3） 雷诺数 Re= （4） 式中 α—空气横掠单管时的平均换热系数，(w/m·℃) u—来流空气的速度，(m/s) D—定型尺寸，取管子的外径，(m) λ—空气的导热系数，(w/m·℃) υ—空气的运动粘度，(m2/s) 要通过实验确定空气横向掠过单管时的Nu与Re的关系，就需要测定不同流速u及不同管子直径D时换热系数α的变化。因此本实验中要测量的基本量为管子所处的空气流速、空气温度、管子表面的温度及管子表面散发出的热量。 三、计算公式 1、空气的来流速度： 根据伯努利方程，毕托管所测得的气流动压△P（N / M2）与气流速度V（m/s）的关系： ΔP= 式中为空气的密度（Kg/m3），由空气温度tf查表确定。毕托管通过U型差压计测得反映动压的水柱差Δh毫米水柱， ΔP=Δh9.81= （ N/m2） 因此空气流速 u= () 2、试验管二电压测点间的发热量Q： Q=I U (W) 式中 U——试验管二电压测点间的电压降，伏 I——流过试验管的电流，安培 3、管子平均换热系数a： a= ( w/) 式中：A为二电压测点间试验管的外表面积 4．换热准则方程式 根据每一试验工况所测得的值可计算出相应的Nu值及Re值，在双对数坐标纸上，如以Nu为纵轴，Re为横轴，将各工况点出，它们的规律可近似地用一直线表示： 即 lgNu=a+mlgRe 则Nu和Re之间的关系可进似表示为一指数方程的形式： 即 Nu=CRem 其中 a=lgC 如用：X=lgRe；Y=lgNu，则可表示成：Y=a+mX 根据最小二乘法原理，系数a及m可按下式计算： 式中 n——试验点的数目 其中