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热能动力基础实验 实 验 指 导 书 能源与动力工程教研室 编 写 适用专业 热能与动力工程 陕西理工学院机械工程学院 2010年10月 前 言 工程流体力学是力学的基本原理在液体和气体中实际应用的一门科学。本课程融合国内外必威体育精装版教材的特点，侧重于基础性和工程应用性。主要介绍了流体静力学中流体静止或相对静止时流体内压力分布、压力测量、作用在平面和曲面上的静压力；流体运动学中流场、流线、速度分析、有旋与无旋流动、流函数、热函数和流网；流体动力学中不可压缩流体与可压缩流体的质量、能量和动量守恒定律，以及这些定律在管道内部和物体外部流动中的实际应用。 本课程可作为能源动力工程、建筑环境与设备工程、环境工程、机械工程、石油和化学工程、航空航天工程以及生物工程等专业和学生学习的专业基础课，还可以作为人事与流体流动相关的研究和应用的工程技术人员的参考资料。 在工程流体力学课程中，为了培养学生的动手能力、观察能力、分析问题能力和解决问题的能力，特此设置了两个专项实验，一是雷诺实验（常规实验），另一个是伯努力能量方程实验（综合实验）。 在雷诺实验中，主要让学生观察水流的流态，即层流和紊流现象，然后测定上、下临界雷诺数，最终使学生了解流态与雷诺数的关系。 在伯努力能量方程实验中，主要是观察流体流经能量实验管时的情况，并对实验中出现的现象进行分析，从而加深对能量方程的理解，并最终掌握测量流体流速的原理。 目 录 目 录 3 实验一 综合传热性能实验 4 实验二 节流调速回路性能实验 9 实验三 雷诺实验 16 实验四 文丘里流量计实验 19 实验五 CO2临界状态观测及P-V-T关系测定实验 22 实验六 气体定压比热测定实验 28 实验七 液压泵性能实验 34 实验一 综合传热性能实验 实验学时：2 实验类型：验证 实验要求：必修 一、实验目的 通过测定不同表面状态及气流条件下管道的综合传热系数，观察和分析影响传热的各种因素。对传热过程有一个直观的了解。 二、实验设备仪器 综合传热试验台、温度计、秒表。 三、实验原理 传热过程是指高温流体通过固体壁面将热量传给低温流体的过程。常见的传热过程是管道中的高温流体通过管壁将热量传给外界环境（空气作为低温流体）。传热过程可以分为三个阶段，在第一阶段，热量由高温流体传给管内壁，包括辐射和对流（一般通过加大对流换热系数将辐射折算在对流中）；第二阶段，热量以导热方式从管内壁传给管外壁；第三阶段，热量由管外壁传给周围环境，包括辐射和对流。在稳定传热情况下，可得到热流量为： 式中：分别为管内、外侧的传热面积； 分别为高温流体和低温流体的温度； 分别为管内、外径； 为管道的有效传热长度； 为管子材料的导热系数； 分别为内、外壁的对流传热系数。 对管外侧，令 由此可得以管外侧面积为基准的综合传热系数为 将干饱和蒸汽通过一组试验铜管，管子在空气中散热而使蒸汽冷凝为水，由于铜管的外表状态及空气的流动情况不同，管子的凝水量也不同，通过单位时间内凝水量的多少，可计算每根管子的总传热系数K。 试验装置由电热蒸汽发生器、一组表面状态不同的六根铜管（岩棉管、锯末管、镀铬管、光管、涂黑管、翅片管）、配汽管、可计量的冷凝水蓄水器及支架等组成。电热蒸汽发生器的加热开关有六个，分别控制六个加热器。蒸汽发生器带有弹簧微启式安全阀，以防蒸汽压力和温度过高而发生危险，另外蒸汽发生器还配有电接点压力表，也可以限制实验压力。 试验台可进行自然对流和强迫对流的传热实验。强制通风时，配有一组可移动的风机，用它对管子吹风。通过试验，可对各种影响传热的因素进行分析，从而建立起影响传热因素的初步认识和概念。 四、试验台参数 试验铜管外径： d=0.025m 铜管计算长度：自然对流时 l=0.65m 强迫对流时 l=0.5m 最大蒸汽压力（表压力）： 0.04MPa 五、实验方法与步骤 1.打开电热蒸汽发生器上的供气阀，然后从底部的给水阀门（兼排污）往蒸汽发生器的锅炉中加水，当水面达到水位计的三分之二高处时，关闭给水阀门。 2.按需要用螺丝扳手调定电接点压力表的限压范围，以控制饱和蒸汽的饱和压力，一般表压力小于0.05MPa。 3.打开蒸汽发生器上的电加热器开关（手动、自动），指示灯亮，表明内部的电锅炉加热。待电接点压力表达到调定压力时，电接点压力表动作，通过继电器使自动加热器断电。此时，将手动电热器关闭，由电接点压力表控制继电器，使加热器在一定压力范围内进行加热，以保证实验所需的蒸汽量和饱和压力。 4.打开配汽管上所有阀门（或按试验需要打开其中几个阀门）和玻璃管蓄水器下