传热学实验
《传热学》实验：平板导热系数测定实验
《传热学》实验一：准稳态平板导热系数测定实验一、 实验目的1．快速测量绝热材料（不良导体）的导热系数和比热，掌握其测试原理和方法。
2．掌握使用热电偶测量温差的方法。
二、 实验原理本实验是根据第二类边界条件，无限大平板的导热问题来设计的。
设平板厚度为δ2，初始温度为0t ，平板两面受恒定的热流密度c q 均匀加热（见图1）。
求任何瞬间沿平板厚度方向的温度分布()τ,x t 。
导热微分方程、初始条件和第二类边界条件如下：()()22,,xx t a x t ∂∂=∂∂τττ()00,t x t =(),0c t q x δτλ∂+=∂()0,0=∂∂x t τ方程的解为：()()()()2212002132,1cos exp 6n c n n n n q x x t x t F ατδτδμμλδδμδ∞+=⎡⎤-⎛⎫-=-+--⎢⎥ ⎪⎝⎭⎣⎦∑ (1) 式中：τ——时间；λ——平板的导热系数；α——平板的导温系数；123n n n μβδ==，，，，； 02a F τδ=——傅里叶准则； 0t ——初始温度；c q ——沿x 方向从端面向平板加热的恒定热流密度。
随着时间τ的延长，0F 数变大，式（1）中级数和项愈小。
当5.00>F 时，级数和项变得很小，可以忽略，式（1）变成：图1()20221,26c q x t x t δαττλδδ⎛⎫-=+- ⎪⎝⎭(2) 由此可见，当5.00>F 后，平板各处温度和时间成线性关系，温度随时间变化的速率是常数，并且到处相同。
这种状态称为准稳态。
在准稳态时，平板中心面0=x 处的温度为：()0210,6c q t t δαττλδ⎛⎫-=- ⎪⎝⎭平板加热面x δ=处为：()⎪⎭⎫ ⎝⎛+=-31,20δτλδτδa q t t c 此两面的温差为：()()λδττδc q t t t ⋅=-=∆21,0, (3) 如已知c q 和δ，再测出t ∆，就可以由式（3）求出导热系数：tq c ∆=2δλ (4) 实际上，无限大平板是无法实现的，实验中是用有限尺寸的试件。
传热学实验报告
传热学实验报告传热学实验报告摘要：本实验通过研究传热学的基本原理和实验方法，探究了不同材料的导热性能和热传导规律。
通过实验数据的分析和处理，得出了一系列结论，对于进一步研究传热学提供了重要的参考。
引言：传热学作为热力学的一个重要分支，研究了热能在物质之间传递的规律和过程。
在工程领域中，传热学的应用非常广泛，例如热交换器、散热器等设备的设计和优化都需要依靠传热学的理论和实验研究。
本实验旨在通过实验手段，深入了解传热学的基本原理和实验方法，并通过实验数据的分析和处理，得出一些有价值的结论。
实验方法：1. 实验仪器和材料的准备本实验所需的仪器包括导热仪、温度计等，实验材料包括不同导热性能的物体，如金属、塑料等。
2. 实验步骤(1) 将不同材料的样品放置在导热仪的传热面上，并确保与传热面接触良好。
(2) 打开导热仪，记录下初始温度。
(3) 记录下不同时间间隔内的温度变化，并计算出相应的传热速率。
(4) 将实验数据整理并进行分析。
实验结果与讨论：通过实验数据的分析，我们得出了以下几个结论：1. 不同材料的导热性能存在明显差异。
在实验中，我们发现金属材料的导热性能要远远高于塑料等非金属材料。
这是因为金属材料中的自由电子能够在材料内部快速传递热能，而非金属材料中的分子结构则限制了热能的传导速度。
2. 传热速率与温度差成正比。
根据实验数据的分析，我们发现传热速率与传热面和环境之间的温度差成正比。
这是因为温度差越大，热能的传递速度越快。
3. 传热速率与传热面积成正比。
我们还观察到传热速率与传热面积成正比的规律。
这是因为传热面积越大，热能的传递面积也就越大，传热速率也就越快。
结论：通过本次实验，我们深入了解了传热学的基本原理和实验方法。
通过实验数据的分析和处理，我们得出了一系列结论，对于进一步研究传热学提供了重要的参考。
在实际应用中，我们应根据不同的工程需求，选择合适的材料和设计合理的传热面积，以提高传热效率和节约能源。
《传热学》实验 球体法测粒状材料的导热系数
《传热学》实验球体法测粒状材料的导热系数一、实验目的和要求1、巩固稳定导热的基本理论，学习用圆球法测定疏散物质的导热系数的实验方法和测试技能。
2、实际测定被试材料的导热系数λ。
m3 、绘制出材料的导热系数λ与温度t的关系曲线。
m二、实验原理圆球法测定物质的导热系数，就是应用沿球壁半径方向三向度稳定导热的基本原理来进行对颗粒状及粉末状材料导热系数的实验测定。
导热系数是一个表征物质导热能力大小的物理量，对于不同物质，导热系数是不相同的，对于同一种物质，导热系数会随着物质的温度、压力、物质的结构和重度等有关因素而变异。
各种不同物质导热系数都是用实验方法来测定的；几何形状不同的物质可采用不同的实验方法，圆球法是用来疏散物质导热系数的实验方法之一。
圆球法是在两个同心圆球所组成的夹层中放入颗粒状或粉末状材料，内球为热球，直径为d表面温度为t，外球（球壳）为冷球，直径为d壁面温度为t。
根DDvd据稳态导热的付立叶定律，通过夹层试材的导热量为：,tt12 [w] ,,111(,)2,,ddm12在实验过程中，测定出Φ、t 和t，就可以根据上式计算出材料的导热系数：12,(d,d)21, [w/m ?] ,m,2dd(t,t)1212改变加热量Φ就可以改变避面温度t 和t，也就可以测出不同的温度下试材的12导热系数，这样就可以在t 和t坐标中测出一条t 和t的关系曲线，根据这条曲1212线即可求出λ=f(t)的关系式。
三、实验装置及测量仪表球体法实验装置的系统图如图4-1所示，整个测试系统包括：圆球本体装置、交流调压器、交流稳压电源、0.5级瓦特表、UJ33a型电位差计和热电偶转换开关盒等。
圆球本体的示意图如图4-2所示，它由铜质热球球体、冷球球壳、保温球盒和泡沫塑料保温套等组成。
热球球体由塑料支架架设在整个圆球本体的中央，球体内；冷球球壳由两个半球球壳合成，球壳内空，为恒温水套，通以恒温水槽的D 部埋设加热元件，通电后是球体加热，球体表面设有热电偶1，用以测量热球表面循环水流，球壳内壁面设有热电偶2，用以测量冷球壳壁温度t；热球和冷球球壳2温度t之间的夹层中，可放入疏散颗粒体或粉末体试材料，热球发出的热量将全部通过被试验材料传导的冷球球壳，并由球壳中的循环水带走。
《传热学》实验指导书
传热学实验指导书XX大学XX学院XX系二〇一X年X月一、导热系数的测量导热系数是反映测量热性能的物理量，导热是热交换三种基本形式之一，是工程热物理、材料科学、固体物理及能源、环保等各研究领域的课题之一。
要认识导热的本质特征，需要了解粒子物理特性，而目前对导热机理的理解大多数来自固体物理实验。
材料的导热机理在很大程度上取决于它的微观结构，热量的传递依靠原子、分子围绕平衡位置的振动以及电子的迁移，在金属中电子流起支配作用，在绝缘体和大部分半导体中则以晶格振动起主导作用。
因此，材料的导热系数不仅与构成材料的物质种类有关，而且与它的微观结构、温度、压力及杂质含量相联系。
在科学实验和工程设计中所采用材料导热系数都需要用实验方法测定。
1882年法国科学家J ·傅里叶奠定了热传导理论，目前各种测量导热系数的方法都是建立在傅里叶热传导定律的基础上，从测量方法来说，可分为两大类：稳态法和动态法，本实验是稳态平板法测量材料的导热系数。
【实验目的】1、了解热传导现象的物理过程2、学习用稳态平板法测量材料的导热系数3、学习用作图法求冷却速率4、掌握一种用热电转换方式进行温度测量的方法【实验仪器】1、YBF-3导热系数测试仪 一台2、冰点补偿装置 一台3、测试样品（硬铝、硅橡胶、胶木板） 一组4、塞尺 一把5、游标卡尺（量程200mm ） 一把6、天平（量程1kg ，分辨率0.1g ） 一台【实验原理】为了测定才材料的导热系数，首先从热导率的定义和它的物理意义入手。
热传导定律指出：如果热量是沿着Z 方向传导，那么在Z 轴上任一位置Z 0，处取一个垂直截面A （如图1）以dt/dz 表示Z 处的温度梯度，以dQ/d τ表示该处的传热速率（单位时间通过截面积A 的热量），那么传导定律可表示为：()0z z dz dt d dQ A =-==Φλτ 1-1式中的负号表示热量从高温向低温区传导（即热传导的方向与温度梯度的方向相反）。
传热实验(实验报告)
实验五 传热实验一、 实验目的1. 了解换热器的结构及用途。
2. 学习换热器的操作方法。
3. 了解传热系数的测定方法。
4. 测定所给换热器的传热系数K 。
5. 学习应用传热学的概念和原理去分析和强化传热过程，并实验之。
二、 实验原理根据传热方程m t KA Q ∆=，只要测得传热速度Q 、有关各温度和传热面积，即可算出传热系数K 。
在该实验中，利用加热空气和自来水通过列管式换热器来测定K ，只要测出空气的进出口温度、自来水的进出口温度以及水和空气的流量即可。
在工作过程中，如不考虑热量损失，则加热空气放出的热量Q 1与自来水得到热量Q 2应相等，但实际上因热量损失的存在，此两热量不等，实验中以Q 2为准。
三、 实验流程及设备四、 实验步骤及操作要领1.开启冷水进口阀、气源开关，并将空气流量调至合适位置，然后开启空气加热电源开关2.当空气进口温度达到某值（加120℃）并稳定后，改变空气流量，测定不同换热条件下的传热系数；3.试验结束后，先关闭电加热器开关。
待空气进口温度接近室温后，关闭空气和冷水的流量阀，最后关闭气源开关；五、 实验数据1.有关常数换热面积：0.4m 22.实验数据记录表以序号1为例：查相关数据可知：18.8℃水的密度348.998m kg=ρ20℃水的比热容()C kg kJ C p 。
⋅=185.4空气流量：s m Q 3004.0360016==气 水流量：s kg Q W 022.03600/48.99810803-=⨯⨯=⋅=ρ水水 水的算数平均温度：C t t t 。
出入平均3.212246.182=+=+=传热速率：s J Q t t W C p 437.5016.18-24022.0418512=⨯⨯=-⋅=）（）（水()()()()℃查图得：对数平均温度：逆△△。
△022.3699.0386.3699.09.146.18245.291.110-06.06.181.1106.1824386.366.185.29241.110ln 6.185.29241.110ln 122111122121=⨯====--=-==--=--==-----=∆∆∆-∆=∆∆t t t t T T tT t t t t t t m t m t m R P C t ϕϕ 传热系数：K m W t S Q K m 2801.34022.364.0437.501=⨯=∆⋅=六、 实验结果及讨论1.求出换热器在不同操作条件下的传热系数。
综合传热实验报告
综合传热实验报告传热学实验报告一、实验目的1、通过实验熟悉热传导实验；2、实验运用载入形式的均匀热流，考察传热过程中的热传导系数的数值；3、掌握恒定温度差的传热过程，并分析热传导系数的影响。
二、实验原理当一块物体介质之间存在温度差的时候，它们之间会发生热传递，应用热传形式的方式研究它们之间的热传导系数。
热传导的形式有很多种，但是本实验中采用的是载入形式的均匀热流。
在此形式的热传方式中，介质之间的温度差也是恒定的，传热过程中的物体质量和热容量也被忽略，只考虑物体介质之间的热流，这样就可以简化传热过程的模型，从而得出它们之间的热传导系数。
三、实验设备实验中使用的设备主要是：加热片、铜片、温度计、加热源、电阻表等。
四、实验步骤1、将加热片和铜片装入实验装置中，并将它们的温度设置为相同的温度。
2、将加热源的电流调到一个基本值，并从电阻表中测量出来的电阻值。
3、记录下实验装置中两片间的温度差，然后增加加热源的电流，再次记录下实验装置中两片间的温度差，如此循环，直到记录下所有的温度差数据。
4、根据数据计算出两片间的热传导系数，并将计算结果与理论值进行比较，分析出热传导系数的变化过程。
五、实验数据加热电流：0.1A～3A温差(℃)：0.15～3.45六、实验结果根据所得的实验数据计算，两片之间的热传导系数为：K=0.064 W/(m·K)七、实验讨论比较理论计算出来的热传导系数（K=0.066 W/(m·K)），可以看到实验得出的热传导系数与理论值有一定的差异，这可能因为实验时的不确定性所致。
八、结论根据本次实验，可以得出两片之间的热传导系数为K=0.064W/(m·K)，与理论值有一定的差异，可能是实验不确定性所致，可以通过进一步的实验，对热传导系数进行准确的测定。
传热学实验报告
传热学实验报告班级：安全工程（单）0901班姓名：***学号：01第一节稳态平板法测定绝热材料导热系数实验一、实验目的1.巩固和深化稳定导热过程的基本理论，学习用平板法测定绝热材料导热系数的试验方法和技能。
2.测定试验材料的导热系数。
3.确定试验材料导热系数与温度的关系。
二、实验原理导热系数是表征材料导热能力的物理量。
对于不同的材料，导热系数是各不相同的，对同一材料，导热系数还会随着温度、压力、湿度、物质的结构和重度等因素而变异。
各种材料的导热系数都用试验方法来测定，如果要分别考虑不同因素的影响，就需要针对各种因素加以试验，往往不能只在一种实验设备上进行。
稳态平板法是一种应用一维稳态导热过程的基本原理来测定材料导热系数的方法，可以用来进行导热系数的测定试验，测定材料的导热系数及其和温度的关系。
实验设备是根据在一维稳态情况下通过平板的到热量Q 和平板两面的温差t ∆成正比，和平板的厚度h 成反比，以及和导热系数λ成反比的关系来设计的。
我们知道，通过薄壁平板（壁厚小于十分之一壁长和壁宽）的稳定导热量为：S t hQ *∆*=λ（1）其中：Q 为传到平板的热量，w ；λ为导热系数，w/m ℃；h 为平板厚度，m ； t ∆为平板两面温差，℃； S 为平板表面积；m 2；测试时，如果将平板两面温差t ∆、平板厚度h 、垂直热流力向的导热面积S 和通过平板的热流量Q 测定后，就可以根据下式得出导热系数：St hQ *∆*=λ （2） 其中：d u T -T t =∆，T u 为平板上测温度，T d 为平板下侧温度，℃；这里，公式2所得出的导热系数是在当时的平均温度下材料的导热系数值，此平均温度为：()d u T T 21t +=（3） 在不同的温度和温差条件下测出相应的λ值，然后按λ值标在λ-t 坐标图内，就可以得出()t f =λ的关系曲线。
三、实验装置及测试仪器稳态平板法测定绝热材料的导热系数的电器连接图和实验装置如图1和图2所示。
传热学实验
平板法测导热系数实验 （一）一、 实验目的（1） 理解一维稳态导热概念（2） 用平板法测定保温材料的导热系数 （3） 确定导热系数随温度变化的关系 二、 实验原理对于一维稳态导热傅立叶定律的数学表达式为()c k T T A -=Φδλλ：导热系数； A ：平板垂直于导热方向的导热面积δ：平板厚度； k T 、c T ：平板两侧的温度基于上述原理，该实验测定保温材料的导热系数。
即()c k T T A -⋅Φ=δλ在实验中需要测得：试验材料的厚度δ，试验材料的面积A ， 通 过该面积的热流量Φ，试验材料的两侧表面的温度k T 、c T 。
三、 实验装置及测量仪表实验本体如下图所示：被试验材料做成两块方形薄壁平板试件1，面积为270mm X 270mm ， 厚度为20mm 。
其中板中心部位面积为200mm X 200mm 的地方为有效测试面积，由主加热器2加热、四周剩下的面积由辅助加热器3加热。
辅助加热器在自动控制器件的作用下，将四周面积的温度调到与有效试验面积[200mm X 200mm]的温度保持一致。
电加热器2、3产生的热量通过试材1，被冷却水4带走。
上下两块试材的材质、尺寸大小相同。
在设备外围设有保温性能较好的材料5，以确保热量只朝上下两方向传递。
电加热器的功率P可由仪表读出，试件两侧面的温度T、2T、3T、1T（如图a所示）由测温元件测出。
温度测点5T、6T布置在试件的内4侧表面，起到监控辅助加热器的作用。
即它们的值应该与T、2T保持1一致。
当试件上下的传热条件基本一致时，通过每块试材试验区的热流量将是电功率的一半，即2。
=P/UI=1-四、实验步骤1、将试材烘干。
2、记录试材的厚度，两块试材的平均厚度之差应小于1mm，并仔细的将试材装入实验装置内，将热电偶点紧贴在试材的两表面上。
3、按图接线，开启水泵，接通冷却水，合上电源加热，经一段时间后测量温度值，以后每隔十分钟测量数据一次，和前面的数据进行比较，直到观察到系统达到热稳定状态为止。
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一、实验目的
1、了解对流换热的实验研究方法；
2、测定空气横向流过管束表面时的平均放热系数α，并将实验数据整理成准数方程式；
3、学习测量风速、温度、热量的基本技能。
二、主要实验设备
本对流实验在一实验风洞中进行。
实验风洞主要由风洞本体、风机、构架、实验管及其加热器、水银温度计、倾斜式微压计、皮托管、电位差计、功率表以及调压变压器等组成。
三、实验原理
根据相似理论，流体强制流过物体时的放热系数α与流体流速、物体几何参数、物体间的相对几何位置以及物性等的关系可用下列准数方程式描述：
Pr)(Re,f Nu =
实验研究表明，空气横向流过管束表面时，由于空气普郎特数（Pr=0.7）为常数，故一般可将上式整理成下列的指数形式，
n C Nu Re =
式中 C,n 均为常数，由实验确定， Nu ——努塞尔特准数 λ
ad
Nu =
Re ——雷诺准数 v
d
ω=
Re
上述各准则中，α——壁面平均对流换热系数[∙2/m W ℃] d ——实验管外径，作为定性尺寸，[m] λ——空气导热系数，[∙2/m W ℃]
ω——空气流过实验管外最窄截面处流速，[m/s] ν——空气运动粘度，]/[2s m
定性温度：空气边界层平均温度)(2
1
f w m t t t +=。
式中：m t ——实验管壁面平均温度[℃]
f t ——空气平均温度本实验的任务在于确定C 与 n 的数值，首先使空气流速一定，然后测定有关的数据：电流I 、电压 V 、管壁温度w t 、空气温度f t 、微压计动压头h 。
至于α和ω在实验中无法直接测得，可通过计算求得，而物性参数可在有关书中查得。
得到一组数据后，可得一组 Re 、Nu 值；改变空气流速，又得到一组数据，再得一组 Nu 、Re 值；改变几次空气流速，就可得到一系列的实验数据。
四、实验数据及处理结果 1.测试所得原始数据
表1测试数据表
2.数据分析与计算
◆表2热电偶测管温度平均值 ◆已知管长L=450mm,管直径d=40mm ，求得管表面积为205655
.0m L d A =⋅⋅=π ◆空气进出口的平均绝对温度[K]:K T T T f
15.273)(2
1
21++=
,（见表3）由差值法及查表可知，热电偶
测管壁温度w T 如表表3
已知试管表面黑度ε=0.6-0.7，取ε=0.65，绝对黑体辐射系数)]/([67.542K m W C O ⋅=，由
])100
()100[(
4f 4w T
T A C Q O r -=ε， 算得：辐射热量r Q 如表4： 表4
已知加热功率UI W =,r C Q W Q -=以及A
T T Q f w C
)(-=α，算出α、、C Q P 如下表5：
表5
查表得温度约为19.1λ表6
表7
由1
21
2Re lg Re lg lg lg --=
Nu Nu n ，计算得n=0.5778,由n
Nu C Re =，算得C 如表8：
故准数方程式为：5778.0Re 1521.0=Nu ,图线如下图所示。