传热学实验指导书
传热学综合试验指导书
传热学综合实验指导书李长仁富丽新编写沈阳航空工业学院动力工程系2004．01实验一空气纵掠平板时参数的测定流体纵掠平板是对流换热中最典型的问题，总是被优先选作教学中对流换热的对象，是可以分析求解的最简单情况，可以籍此阐明对流换热的原理和基本概念。
本实验应用空气纵掠平板对流换热装置完成以下三个实验：1.空气纵掠平板时局部换热系数的测定；2.空气纵掠平板时流动边界层内的速度分布；3.空气纵掠平板时热边界层内的温度分布。
一空气纵掠平板时局部换热系数的测定1.实验目的1)流体纵掠平板是对流换热中最典型的问题之一，通过空气纵掠平板时局部换热系数的测定，加深对对流换热基本概念和规律的理解。
2)通过对实测数据的整理，了解局部换热系数沿平板的变化规律，分析讨论其变化原因。
3)了解实验装置的原理，学习对流换热实验研究方法和测试技术。
2.实验原理恒热流密度下，沿板长局部换热系数改变，联系着壁温沿板长也变化，因此就存在纵向导热。
同时壁温不同向外界辐射散热也不同。
为了确定对流换热系数，必须考虑纵向导热和辐射的影响。
图1微元片热平衡分析对平板上不锈钢片进行热分析，取其微元长度dx，如图1所示，在稳定情况下的热平衡：电流流过微左侧导入右侧导对流传给辐射散对板体元片的发热 + 热量 = 出的热 + 空气的热 + 失的热 + 的散热量Qδ/Q g Q cdin量Q cdout量Q cv量Q R量Q cd各项可分别写为：dx L VI dx b q Q v g ⎪⎭⎫⎝⎛=⋅⋅⋅=2δx s cdin dxdT b Q |⋅⋅⋅-=δλ ⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛+⋅⋅-=⋅⋅⋅-=+dx dx dT dx d dx dT b dx dT b Q s dx x s cdout δλδλ| ()bdx T T Q f x cv -=α()bdx T T Q f b R 44-=εσ0=cd Q式中： b ─片宽,m δ─片厚,m L ─平板长度,m V ─不锈片两端电压降,V I ─流过不锈钢片的电流量,Iq v ─电流产生的体积发热值λs ─不锈钢片的导热系数,w/(m •℃)T ─不锈钢片壁温,K T f ─空气来流温度,Kαx ─离板前缘x 处的局部换热系数,w/(m 2•℃) ε─不锈钢片黑度σb ─斯蒂芬波尔兹曼常数=5.67×10-8,w/(m 2·K 4) 代入微元片热平衡式后得出局部换热系数的表达式：()ff b s x T T T T dx Td bL VI ---+=44222εσδλα (1) 上式中V 、I 、T 、T f 均可由测试得到，但由于壁温T 随x 变化，只能用作图法求d 2T /dx 值。
传热学实验指导书
差和热系统中温度差的比例尺度，C= e1 − e2 ( v / °c )。当两个表面均为对流边界条件时， t1 − t2
C=
e∞1 t ∞1
− e∞2 − t∞2
(v/ °c)
，其中
e1, e2
分别为相应于外墙和内墙壁温的电势值，
e∞1, e∞ 2
为相应流体温度的电动势。也就是图中节点上的电动势。在先定比例系数后就可先定加 在电模型最外层两边界上电动势差值。利用系数可以从测得的电动势值换算相应的温度 值。
图 1-2
模拟墙角的几何尺寸为 L1 = 2.2m, L2 = 3.0m, L3 = 2.0m, L4 = 1.2m ;材料的导热系 数为 λ =0.53W\(m.K,).. 等温边界条件时，墙角外壁面温度 t1 = 30°c ，内壁面温度 t2 =0°c ；模拟墙角两端应
维持 2V 的电压差，电压、温度比例系数 c1
相应的电网络节点上的电动势方程为
ei−1, j − ei, j + ei, j−1 − ei, j + ei+1, j − ei, j + ei, j+1 − ei, j = 0 (1-4)
R1
R2
R3
R4
图 1—1
只要满足 R1 = R2 = R3 = R4 = R
的条件，式（ 1-3）和式（1-4 ）完全类似。
导热现象和导电现象之间的相似之处可以从他们的数学描写式可以看出。 在导热系统中，二维稳定导热微分方程为：
∂ 2t + ∂ 2t = 0 (1-1) ∂x 2 ∂y 2 在导电系统中，二维稳定导电微分方程为：
∂ 2e + ∂ 2e = 0 (1-2) ∂x 2 ∂y 2
《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）。
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[实验一]用球体法测定粒状材料的导热系数一、实验目的1、巩固和深化稳态导热的基本理论，学习测定粒状材料的热导率的方法。
2、确定热导率和温度之间的函数关系。
二、实验原理热导率是表征材料导热能力的物理量，其单位为W/(m ·K)，对于不同的材料，热导率是不同的。
对于同一种材料，热导率还取决于它的化学纯度，物理状态（温度、压力、成分、容积、重量和吸湿性等）和结构情况。
各种材料的热导率都是专门实验测定出来的，然后汇成图表，工程计算时，可以直接从图表中查取。
球体法就是应用沿球半径方向一维稳态导热的基本原理测定粒状和纤维状材料导热系数的实验方法。
设有一空心球体，若内外表面的温度各为t 1和t 2并维持不变，根据傅立叶导热定律：drdtr dr dt Aλπλφ24-=-=（1） 边界条件2211t t r r t t r r ====时时（2）1、若λ=常数，则由（1）（2）式求得122121122121)(2)(4d d t t d d r r t t r r --=--=πλπλφ[W])(2)(212112t t d d d d --=πφλ[W/(m ·K)](3)2、若λ≠常数，（1）式变为drdtt r )(42λπφ-=（4） 由（4）式，得dt t r dr tt r r ⎰⎰-=2121)(42λπφ 将上式右侧分子分母同乘以（t 2－t 1），得)()(4121222121t t t t dtt rdr t t r r ---=⎰⎰λπφ(5)式中1221)(t t dtt t t -⎰λ项显然就是λ在t 1和t 2范围内的积分平均值，用m λ表示即1221)(t t dtt t t m -=⎰λλ，工程计算中，材料的热导率对温度的依变关系一般按线性关系处理，即)1(0bt +=λλ。
因此，)](21[)1(21012021t t bt t dtbt t t m ++=-+=⎰λλλ。
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《传热学》实验指导书热工教研室编目录实验要求 (2)实验一球体法粒状材料的导热系数的测定 (3)实验二平板法导热系数的测定 (7)实验三套管换热器液-液换热实验 (12)实验四中温辐射黑度的测定 (16)附录1 铜－康铜热电偶分度表 (22)附录2 精密数字温度温差仪使用方法 (23)实验要求1．实验前应预习与实验有关的教材内容和实验指导书，了解实验目的、实验原理和实验要求，做到心中有数。
2．在实验室要首先熟悉实验装置的构造特点、性能和使用方法，使用贵重仪器时需得到指导教师的许可，方可动用。
3．实验时应严肃认真、一丝不苟，细致地观察实验中的各种现象，并作好记录，通过实验，训练基本操作技能和培养科学的工作作风。
4．实验结束时，学生先自行检查全部实验记录，再经指导教师审阅后，方可结束实验。
5．学生实验时，如出现实验仪器损坏情况，应及时向指导教师报告。
6．按规定格式认真填写实验报告，并按期交出。
实验一球体法粒状材料的导热系数的测定一、实验目的1.巩固稳定导热的基本理论，学习球体法测定物质的导热系数的实验方法；2.实验测定被测材料的导热系数λ；3. 绘制出材料导热系数λ与温度t的关系曲线。
二、实验原理加热圆球（见图1）由两个壁厚1.2毫米的大小同心圆球（1）组成。
小球内装有电加热器（2）用来产生热量。
大球内壁与小球外壁各设有三对铜-康铜热电偶（4）。
当温度达到稳定状态后，电加热器产生的热量全部通过中间的测试材料（3）传到外气。
1.大小同心球；2.电加热器；3.颗粒状试材；4.铜康铜热电偶；5.专用稳压电源；6.专用测试仪；7.底盘；8.UJ36a电位差计图1 加热圆球示意图测取小球的温度t1，t2，t3, 取其平均温度：T1=(t1+ t2+ t3)/3；测取大球的温度t4，t5, t6，取其平均温度：T2=(t4+ t5+ t6)/3；根据圆球导热公式：λ=[UI(1/ D1-1/D2)]/[2π（T1+ T2）]-----------(1); 式中：U——加热电压；I——加热电流；D1——小球直径；D2——大球直径；三、实验装置及主要技术指标实验装置YQF-1型导热系数测定仪的面板图见图2专用电源的面板图见图3图2 YQF-1型导热系数测定仪的面板图图3 专用电源的面板图1．电源开关；2．电源指示灯；3． 3.5位数显毫伏表；4．毫伏表调零电位器；5．补偿电压调节电位器；6．补偿按键；7．热电偶测量电压输出端；8．热电偶输入选择开关。
传热学实验
传热学实验指导书上海应用技术学院2009年6月前言 (1)实验一物体（耐火材料）导热系数测定 (2)实验二自然对流放热系数的测定 (5)实验三法向热辐射率测试 (12)传热学课程的课内实践共开设三个项目，实验一：物体（耐火材料）导热系数测定；稳定状态时，通过样品上表面的热流量与散热盘向周围散热的速率相等计算样品的导热量，从而测出样品的导热系数。
实验二：为自然对流放热系数的测定，通过本试验观察高温的物体在容器内引起的自然对流的现象建立起由于温差产生流体自由流动的知识，测定水自然对流时的放热系数，整理；实验三：为法向热辐射率测试，其目的培养学生三性的能力，掌握热辐射率的测试方法，了解各种物体的热辐射率（黑度）。
实验一 物体（耐火材料）导热系数测定一、 实验目的掌握物体导热系数的测定方法，了解耐火材料导热系数大小的基本情况。
二、 实验原理依据物理学家——傅里叶导热方程，在物体内部，取二个垂直于热传导方向。
彼此相距为h ，温度分别为θ1、θ2的平行面（设θ1>θ2），如果平面的面积均为S ，在δt 时间内通过面积S 的热量δQ 满足下述表达式。
2212121)()(:2R htm C S h t Q hS t Q⋅⋅-⨯∆∆⋅⋅=⋅-=-⋅⋅==πθθθθθδδλθθλδδθθ则三、 仪器名称导热系数测定 称重天平游标尺、千分卡尺 冰水混合物图1 导热系数测定仪四、 安装步骤1.将样品放在加热盘和散热盘中间，然后固定；调节底部的三个微调螺母，使样品与加热盘、散热盘接触良好。
2.将热电偶的两个插头插在表盘的测2上把冷端放在装有冰水混合物的杜瓦瓶内的细玻璃管中，热端插在散热盘的小插孔上；将热电偶的两个插头插在表盘的测1上把冷端放在装有冰水混合物的杜瓦瓶内的细玻璃管中，热端插在加热盘的小插孔上。
3.插好加热板的电源插头；再将Q9线的一端与数字电压表相连，另一端插在表盘的中间位置。
4.最后，分别接好导热系数测定仪、数字电压表的电源。
传热学实验指导书---实验一(本部)
实验一 非稳态法测量材料的导热性能实验一、实验目的1. 快速测量绝热材料的导热系数和比热。
2. 掌握使用热电偶测量温差的方法。
二、实验原理X图1 第二类边界条件无限大平板导热的物理模型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2δ。
初始温度为t 0，平板两面受恒定的热流密度q c 均匀加热（见图1）。
求任何瞬间沿平板厚度方向的温度分布t(x,τ)。
导热微分方程式、初始条件和第二类边界条件如下：22),(),(x x t a x t ∂∂=∂∂τττ初始条件 0)0,(t x t =边界条件x=0,0),0(=∂∂xt τX=δ,0),(=+∂∂λτδcq x t 方程的解为：⎥⎦⎤⎢⎣⎡--+--=-∑∞=+1221220)exp(cos(2)1(63),(n o n n n n c F x x a q t x t μδμμδδδδλττq c式中： t —温度； τ—时间； t 0 — 初始温度；ɑ — 平板的导温系数； μn — n π n=1,2,3,……2δτa Fo =— 傅立叶准则； q c— 沿方向从端面向平板加热的恒热流密度；随着时间t 的延长，Fo 数变大，上式中级数和项愈小。
当Fo>0.5时，级数和项变得很小，可以忽略，上式变成：)612(),(220-+-=-δτδτλδτa a q t x t c 由此可见，当Fo>0.5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x=0处的温度为：)61(),0(20-=-δτλδτa q t t c 平板加热面X=δ处为：)31(),(20+-=-δτλδτδa q t t c 此两面的温差为：λδττδcq t t t 21),0(),(=-=∆如已知q c 和δ，再测出t ∆，就可以由上式求出导热系数：tq c∆=2δλ式中，λ—平板的导热系数，oW /(m C)⋅ cq —沿x 方向给平板加热的恒定热流密度，2W /mδ—平板的厚度，mt ∆—平板中心面x=0处和平板加热面x=δ处两面的温差，o C又，根据热平衡原理，在准稳态有下列关系：式中，F —平板的横截面积ρ—试件材料的密度C —试件材料的比热—准稳态时的温升速率由上式可求得比热为：实验时， 以试件中心处为准。
南昌大学传热学实验指导书1
1.实验目的、原理、步骤、数据整理； 2.作出直线,写出准则方程式； 3.误差分析.
七、思考题
1．怎样才能使本实验管的加热条件成为常壁温？ 2．管子表面的热电偶应沿长度和圆周均匀分布，目的何在？ 3．如果室内空气温度不平静，会导致什么后果？ 4．本实验的 范围有多大，是否可达到紊流状态？
实验二 自由对流横管管外放热系数的测
定
一、实验目的和要求
1． 了解空气沿管表面自由放热的实验方法，巩固课堂上学过的知识； 2． 测定单管的自由运动放热系数；
3. 根据对自由运动放热的相似分析，整理出准则方程式。
二、实验原理
对铜管进行电加热，热量应是以对流和辐射两种方式来散发的，所以对 换热量为总热量与辐射换热量之差，即：
t3（或t4）。进行实验时，可以通过热电偶t1（或t3）和t2（或t4）测量出 一个试件的两个表面的中心温度。如图1-2所示。
温度是利用温度数显表和转换开关来测量的。主加热器的电功率是 数字电压表指示值与主加热器阻值乘积计算（该加热器冷阻和热阻一 致），即P=Q=U2/R（W），R为主加热器阻值。 [附]实验台的主要参数 1.试验材料 2.试件外型尺寸：260×260 mm2 3.导热计算面积F：200 ×200 mm2（即主加热器面积） 4.试件厚度δ：20mm 5.主加热器电阻值:100Ω 6.辅加热器（每个）电阻值：50Ω 7.热电偶材料：镍铬－镍硅 8.试件最高加热温度：≤80℃
3.整理数据； 根据所测热电势算出平均值查出对应的温度，计算加热器的热量 a、 求对流放热系数 b、 查出物性参数 定性温度取空气边界层平均温度，在书的附录中查得空气的导热系 数、 热膨胀系数、运动粘度 导温系数、和普朗特数。 c、 用标准公式计算对流换热系数Nu和。
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《传热学》实验指导书工程热物理教研室编华北电力大学（北京）二00六年九月前言1．实验总体目标通过本实验，加深学生对传热学基本原理的理解，掌握相关的测量方法，熟练使用相关的测量仪表，培养学生分析问题、解决问题的能力。
⒉适用专业热能与动力工程、建筑环境与设备工程、核科学与核工程⒊先修课程高等数学、大学物理⒋实验课时分配⒌实验环境（对实验室、机房、服务器、打印机、投影机、网络设备等配置及数量要求）实验用器材及水电等齐全，布局合理，实验台满足2～3人一组，能够满足实验的要求。
在醒目的地方有实验原理的说明，便于教师讲解及学生熟悉实验的基本原理和方法。
⒍实验总体要求每一学期前两周下达实验教学任务，实验教师按照实验任务准备相应的实验设备，实验期间要求学生严格遵守实验室的各项规章制度。
学生要提前预习实验内容，完成实验后按照规定格式写好实验报告，交给实验指导教师，实验指导教师根据实验课上的表现和实验报告给出成绩评定结果。
⒎本实验的重点、难点及教学方法建议传热学实验的重点是非稳态（准稳态）法测量材料导热性能实验、强迫对流单管外放热系数测定试验、热管换热器实验，这三个实验都是综合性实验，涉及到传热学的导热基本理论，单相对流换热，热边界层理论，相变换热理论，相似原理等方面的内容，实验仪器涉及到热电耦的使用及补偿方法，比托管的使用，电位差计的使用等等，需要学生对传热学的基本内容和基本概念有清楚的了解。
难点是准稳态法测量材料的热性能实验时的测量时间不好把握，单管外放热系数实验中实验数据的整理中存在着一些技巧，另外如何调节热管的加热功率使之得到更好的热管性能曲线也存在一些技巧。
教学方法：学生提前预习，做实验之前老师提问；学生仔细观察指导教师的演示；实验室对学生开放，一次没有做成功，或者想更好地掌握实验技巧的学生，可以跟指导教师预约时间另做。
目录实验一、非稳态（准稳态）法测量材料导热性能实验 (3)实验二强迫对流单管外放热系数测定试验 (7)实验三热管换热器实验 (13)实验一非稳态（准稳态）法测量材料导热性能实验一、实验目的1．了解准稳态法测量绝热材料导热系数、比热容的基本原理和构思。
2．掌握热电耦的使用及其补偿方法以及热流的测试方法。
3．掌握由实验数据计算出导热系数和比热的方法。
4．分析本实验产生误差的原因及减小误差的可能途径。
二、实验类型综合性试验三、实验仪器实验装置如图1-1所示，说明如下：图1-1 实验装置图1）试件试件尺寸为100mm×100mm×δ，共四块，尺寸完全相同，δ=10～16mm。
每块试件上下面要平齐，表面要平整。
图1-2 热电耦布置图2）加热器采用高电阻康铜箔平面加热器，康铜箔厚度仅为20μm，加上保护箔的绝缘薄膜，总共只有 70μm 。
其电阻值稳定，在0—100℃范围内几乎不变。
加热器的面积和试件的端面积相同，也是100mm×100mm 正方形。
两个加热器的电阻值应尽量相同，相差应在0.1%以内。
3）绝热层用导热系数比试件小的材料作绝热层，力求减少热量通过，使试件1、4与绝热层的接触面接近绝热。
4）热电偶利用热电偶测量试件2两面的温差及试件2、3接触面中心处的温生速率，热电偶由0.1mm 的康铜丝制成。
实验时，将四个试件齐迭放在一起，分别在试件1和2及试件3和4之间放入加热器1和2，试件和加热器要对齐。
热电偶的放置如图1-2，热电偶测温头要放在试件中心部位。
放好绝热层后，适当加以压力，以保持各试件之间接触良好。
四、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2δ，初始温度为t 0，平板两面受恒定的热流密度q c 均匀加热（见图1-3）。
求任何瞬间沿平板厚度方向的温度分布t(x ，τ)。
导热微分方程式、初始条件和第二类边界条件如下：图1-3 第二类边界条件无限大平板导热的物理模型22),(),(xx t ax t ∂∂=∂∂τττ0=τ时, 0t t =x =0处，0=∂∂xtδ±=x 处，c q xt =∂∂-λ方程的解为：)]exp()cos(2)1(63[),(02211220F xx a q t x t nnn n c μδμμδδδδτλτ--+--=-+∞=∑（1-1）式中：τ—时间(s)；λ—平板的导热系数(W/m ∙℃)；a —平板的热扩散率(m 2/s)；n μ—πn n=1，2，3，……；Fo —2atδ，傅立叶准则；t 0—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(W/m 2)；随着时间τ的延长，Fo 数变大，式（1-1）中级数和项愈小。
当F 0>0.5时，级数和项变得很小，可以忽略，式（1-1）变成：20221(,)()26c q a xt x t t δτλδδ-=+-（1-2）由此可见，当F 0>0.5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。
在准态时，平板中心面x =0处的温度为：021(0,)()6c q a t t δττλδ-=-（1-3）平板加热面x =δ处为：)31(),(20+=-δτλδτδa q t t c （1-4）此两面的温差为：1(,)(0,)2c q t t t δδττλ∆=-=⋅ （1-5） 如已知q c 和δ，再测出Δt ，就可以求出导热系数：tq c ∆=2δλ （1-6）实际上，无限大平板是无法实现的，实验总是用有限尺寸的试件。
一般可认为，试件的横向尺寸为厚度的6倍以上时，两侧散热试件中心的温度影响可以忽略不计。
试件两端面中心处的温度差就等于无限大平板两端面的温度差。
根据势平衡原理，在准稳态时，有下列关系：τρδd dt CF F q c =式中：F －试件的横截面(m 2)；C －试件的比热(J/kg ∙℃)；ρ－试件的密度(kg/m 3)；τd dt －准稳态时的温升速率(℃/s)；由上式可得比热： τρδd dt q c c=实验时，τd dt 以试件中心处为准。
五、实验内容和要求1．用卡尺测量试件的尺寸，得到面积F 和厚度δ。
2．按图1-1和图1-2放好试件、加热器和热电偶，接好电源，接通稳压器，并将稳压器预热10分钟（注：此时开关K 是打开的）。
接好热点偶与电位差计及转换开关的导线。
3．校对电位差计的工作电流，然后，将测量转换开关拨至“1”测出试件在加热前的温度，此温度应等于室温。
再将转换开关拨至“2”，测出试件两面的温差，此时，应指示为零热电势，测量出示值差最大不得超过0.004mv,即相应的初始温度差不得超过0.1℃。
4．接通加热器开关，给加热器通以恒定电流（试验过程中，电流不容许变化。
此值事先经实验确定）。
同时，启动秒表，每隔一分钟测读一个数值。
奇数值时刻（1分，3分，5分……）测“2”端热点势的毫伏数，偶数值时刻（2分，4分，6分……），测“1”端热点势的毫伏数。
这样，经过一段时间后（随所测材料而不同，一般为10～20分钟），系统进入准稳状态，“2”端热点势的数值（即式（1-5）中的温差Δt ）几乎保持不变。
并计下加热器的电源值。
5．第一次实验结束，将加热器开关K 切断，取下试件及加热器，用电扇将加热器吹凉，待其和室温平衡后才能继续作下一次实验。
但试件不能连续做实验，必须经过四小时以上放置，使其冷却至与室温平衡后，才能再作下一次实验。
6．实验全部结束后，必须切断电源，一切恢复原状。
7．实验数据记录室温t 0： [℃] 加热器电流I ： [A] 加热器电压U ： [V] 试件截面尺寸F ：0.00126 [㎡] 试件厚度 δ：0.009 [m] 试件材料密度ρ=1200 [㎏/m 3] 热流密度 q c ： [w/㎡]c 准稳态时的温差Δt （平均值）[℃] 准稳态时的温升速率d dt [℃/小时]8．做好实验数据的进一步分析和整理工作，并对测量误差进行分析。
六、注意事项1．实验中要切记对热电偶冷端进行零点补偿，要对电位差计进行校准。
2．输入电加热器的电压不得超过220V ，电加热器最高温度不得超过100℃。
3． 停止实验时，应先切断电热器。
连续试验时要确保加热器和试样已冷却到室温并已平衡。
七、思考题1． 怎样判断加热过程已经达到了准稳态？2． 实验中为什么要把四块试样叠放在一起？3． 如果要测量导电体材料的导热系数和比热，是否可以采用准稳态法，如果可以如何改进和设计实验？4． 实验中引起的测量误差由哪些，还可以采取哪些手段来进一步减少测量误差？实验二强迫对流单管外放热系数测定试验一、实验目的1．测定空气横向流过单圆管表面时的放热系数。
2．根据对受迫运动放热过程的相似分析，将实验数据整理成准则方程式。
3．通过相似原理的实际应用，加深对相似原理的了解。
4．学习用热电偶测量温度，用电压电流测量功率及用比托管测流量的实验技术。
5、计算机在测试技术方面的应用。
二、实验类型综合性实验三、实验仪器图2-1为空气横向流过单圆管表面时的放热实验装置。
图2-1 单圆管表面横向强迫对流放热实验装置示意图1-离心式风机；2-自动风机风门；3-软连接；4-毕托管；5-后测温点；6-后测静压点；7-紫铜管试件；8-前测静压点；9-前测温点；10-整流珊；11-进风喇叭口；12-角铁支架；13-实验台；14-毕托管差压传感器；15-加热开关；16-加热调节；17-风门开关(上开下关)；18-风机开关；19-加热电流表20-加热电压表；21-一十六位巡检仪；22-试验段阻力差压传感器实验装置主要由一简单的风洞和量热器组成。
风洞是用有机玻璃制成的正方形流道[尺寸为a×b(mm)]。
为了避免涡流的影响，风道内表面持光滑。
当风机启动后，室内空气经过吸入口2被吸入风洞内。
吸入口做成双扭线形以保证进出口气流平稳并减少损失，并且使进口处气流速度分布均匀。
在吸入口后连接入口段和工作段。
在工作段中有被研究的圆管（同时也是量热器）、加热前流体的测温热电偶、加热后流体的测温热电偶。
在工作段之后有一支测量流速的比托管、插板阀、引风机。
插板阀用以调节流量。
为减少风机振动对风洞内的速度场的影响，工作段之后的风道用亚麻布软管与风机相接。
风洞内毕托管与差压变送器相连接后可用来测量流速。
工作段前后的空气温度，即t f 1、t fa ，用热电偶来测量。
图2-2 量热器简图1-电源线；2-压紧螺母；3-保护盖；4-固定板；5-绝热层；6-绝热层；7-铜管；8-绝缘层；9-加热器图2-2为量热器简图。
量热器用铜管做成，管内有电加热器，用交流电加热。
电热器所消耗的功率即是圆管表面所放出的热量。
圆管表面温度t w 用焊在管壁上的四对热电偶测图2-3 电路及测量系统示意图1-调压器；2-量热器；3-加热器；4-测气体温度热电偶；5-测气表面度热电偶；6-加热管剖面；7-差压传感器；8.巡检仪；9-比托管；10-差压传感器四、实验原理根据牛顿公式物体表面对流放热量Q c 可用下列计算：()c w f Q t t F α=- [W] （2-1）式中：t w —圆管表面平均温度 [℃]；t f —实验段前后流体的平均温度 ℃；F —圆管表面积[m 2]，F dl π=；d 、l 分别为圆管的直径和长度；α—放热系数；[w/m 2·℃]因此有()cw f Q t t dlαπ=- [W/m 2, ℃] （2-2）根据相似理论，流体横向流过单圆管表面时，一般可将准则方程式整理成下列形式：0.250.38Pr R e Pr Pr f n ff w N u C ⎛⎫=⋅⋅⋅ ⎪⎝⎭（2-3）上式中定性温度为流体平均温度t f ，定型尺寸为管子直径、流速采用流体流过圆管时最窄处的流速。