传热学实验指导书二.pdf

《传热学》实验指导书二 油气储运实验教学中心 2009 年3 月 - 1 - 目 录 实验一 热电偶测温 实验二 探针法测细沙的导热系数 实验三 横管自然对流传热规律实验研究 实验四 空气纵掠平板时局部换热系数的测定 实验五 空气横掠单管时平均换热系数的测定 实验六 空气横掠圆柱体时局部换热系数的测定 实验七 Bi0.1的物体在空气中的冷却规律 实验八 喷管特性实验 - 2 - 实验一 热电偶测温 一、实验目的 1、 了解热电偶测温原理，学习热电偶测温技术，提高学生的实验技能和动手能力。 2、 掌握电位差计的使用方法，用各种测温线路测量温度。 二、热电偶测温原理 和水银温度计测温一样，热电偶测温也被广泛应用于工农业生产和科学研究工作中。 具有适用范围广、耐高温、精确度高等优点，是一种很好的测温方法。 热电偶测温是基于热电效应这一物理现象实现的。如图4-1所示，用两种不同的金属导 线A、B焊接而成的闭合回路称为“热电偶”。当它的两个接点1、2的温度t1、t2不同时， 回路中将产生热电动势，简称热电势，这种现象称为 “热点效应”。热电势的大小与两接点 的温度差 （t2—t1）和组成回路的导线材料有关。对于给定的热电偶，则只与两接点的温差 有关。如果保持t1不变 （t1=0℃），那么热电势只与t2有关。t2越大，热电势越大，且有 确定的关系。只要用电位差计G测出回路中的热电势，就可以通过热电势与温度的关系球出 被测温度t2。 热电偶电势与温度的关系应在恒温器中用标准温 度计标定，并制成图表以供查用。 理论上，任何两种不同的金属导线均可组成热电 偶，但实际上为了使热电偶回路有较大的热电势，能耐 高温，而且热电势与温度基本上呈线性关系， 通常采用下列金属或合金导线配对组成热电偶 （见表 1—1） 图1-1热电偶原理 表1—1 材料名称 使用温度范围 热电势 （mv/100℃） 极性 铜—康铜 —20—400℃ 4.15 +―― 镍铬—考铜 —20—400℃ 6.95 +―― 镍铬—镍铝 —50—900℃ 4.10 +―― 铂铑—铂 —20—1300℃ 0.64 +―― 热电偶的电极A、B两接点通常用电弧焊、电熔焊、锡焊等焊接在一起。焊点要求圆滑、直 径小、接触好、牢固，增强热电偶的灵敏度和耐用性。测温时，接点1放在盛有冰水混合物 的冰瓶中，维持接点1的温度恒为零摄氏度，称为参比端 （或冷端）。接点2置于待测温度 场中，或焊接在被测物体的表面上，称为测量端 （或热端）。回路中接入测量热电势的仪表 - 1 - G （通常使用电位差计或数字电压表），测出电路中的热电势，再由热电势与温度的关系曲线 或表格查出被测温度。 A、B为热电偶的正负极，热电偶电极的极性由每种热电偶电极的材料决定，表1—1中 给出了每种热电偶电极的极性。C为第三种仪表导线，测温度时要求仪表导线与热电偶电极 的两接点温度相同，否则会影响热电势的数值。 热电偶回路的几个性质： （1）用两种相同材料组成的热电偶，无论两个接点温度如何，热电偶回路中电势均为零。 （2）热电偶两接点温度相同时，无论热电偶电极材料是否相同，热电偶回路中电势均为 零。 （3）热电偶所产生的热电势的大小与热电偶电极的几何形状 （如长短、粗细等）无关， （4）热电势与热电极中间温度分布无关。 （5）接入第三种导线，只要两接点温度相同，则回路中热电势不变。 三