传热实验报告固体与流体材料传热特性的比较试验ppt课件.pptx

PPT模板下载 固体与流体材料传热特性的比较试验 第组 1 目录 固体材料的热传导对比实验 1第一部分 3 1 1实验目的 了解热传导的基本概念 了解导热系数的定义以及标定方法 掌握几种典型情况的导热分析 掌握使用稳态法测导热系数的方法 比较不同固体 以及液体热传导性能差异 掌握测温热电偶的使用方法 固体与流体材料传热特性的比较实验 1 2实验原理 1 2实验原理 导热系数由实验确定 导热系数随温度的线性近似 1 3实验步骤 1 4实验装置 1 5实验数据处理 铝合金板 钢板 下表面稳态温度 T1 100 75 上表面稳态温度 T2 75 76 下表面稳态温度 T1 92 82 上表面稳态温度 T2 63 71 1 5实验数据处理 钢板 1 5实验数据处理 铝合金板 1 2实验结果 实验结果 两种金属材料导热系数 W m K 1 3误差分析 1 实验中所使用的加热板面积比金属材料的底面积略大 而且由于加热板受热的不均匀 给实验带来了比较大的误差 2 被加热金属块虽然在四周包上了保温材料 减缓了与环境的热交换 但是热量散失还是无法避免的 在这个过程中散失了一定热量致使上下板温差变大 导致最后导热系数计算结果偏小 3 加热的功率略大 使得达到稳态更为困难 也耗时更长 也造成了比较大的误差 4 由于时间还有实验条件所限 其实金属块尚未完全达到稳态 对实验数据的准确性带来一定的影响 5 测量过程中存在着比较大的误差 比如加热功率是通过电压平方除以电阻的方式计算的 与真实功率有一定偏差 流体材料的热传导实验 2第二部分 14 2 1实验目的 了解热传导的基本概念 了解导热系数的定义以及标定方法 掌握几种典型情况的导热分析 掌握使用稳态法测导热系数的方法 比较不同固体 以及液体热传导性能差异 掌握测温热电偶的使用方法 固体与流体材料传热特性的比较实验 2 2实验原理 2 2实验原理 一维 稳态 常物性 无内热源 圆柱坐标系 求积 2 2实验原理 整理得 2 3实验步骤 2 4实验仪器 2 5实验数据处理 温差趋于2 21 温差趋于1 45 2 5实验数据处理 2 6误差分析 1 流体的导热系数很小 热阻很大 也就是说对流换热在这个实验中不能被忽略 而且是占主导因素 在实验过程中 看到在加热棒这个功率的加热下 不同位置的油之间的温差也是很大的 所以对流换热不能忽略 2 为了减少对流换热的影响 应采用尽可能小功率的加热 减小各点的温差 而这又使得测量温差的难度增大 3 由于实际情况下 无法满足一维稳态导热的条件 比如上下表面并非绝热面 也对实验造成了比较大的误差 4 外部环境也对实验产生了影响 比如风和振动会让流体产生对流 固体材料的对流传热实验 3第三部分 24 实验目的 了解熟悉外部对流固体绕流的对流模式 通过实验掌握对流传热系数h的测定方法 并分析影响因素 学习如何用实验方法求出描述过程规律的经验公式 并检验通用的对流传热系数的准数关联式 通过实验提高对关联式的理解 进一步了解影响对流传热系数的因素 掌握测温热电偶的使用方法 固体与流体材料传热特性的比较实验 固体与流体材料传热特性的比较实验 实验原理 对流是在高温物体表面被加热后的流体向低温物体表面移动的传热方式 对流有自然对流和强迫对流之分 自然对流 因流体自身密度差产生的流动 强迫对流 因风机等强制方式使流体移动而产生的流动任何关于对流的研究最终都归结为确定换热系数h的方法的研究 我们可以根据实验测定得到h 也可以根据相关实验式得到理论值h 实验原理 通过记录壁面温度的变化 根据上式得到表面的换热系数h Q 风险管理主要分为两类 可以得到圆柱温度随时间变化规律 实验原理 实验关联式 自然对流 强制对流 实验步骤 固体对流实验数据处理 1 2固体强迫对流实验数据处理 不锈钢圆柱 固体强迫对流实验数据处理 不锈钢圆柱 拟合曲线方程 0 0022t 1 3868 固体自然对流实验数据处理 不锈钢圆柱 不锈钢圆柱自然对流 固体对流实验数据处理 强迫对流 固体对流实验数据处理 自然对流 固体对流实验数据处理 误差分析 本实验流体对流和固体对流都选用了鼓风机这一装置 而鼓风机的功率可能会有实时变化 故风速也会有变化 导致实验不处于稳定状态 会有一定的误差产生 不同位置的风速是不同的 且圆柱表面温度也存在差异 也会造成误差 我们采用集中参数法 实际上内外温度是有差异的 实际总散热量应小于计算值 故实际测得换热系数偏大 流体材料的对流传热实验 4第四部分 38 实验目的 对流体对流概念有清晰的认识 并选择最合适的模型进行实验 通过实验掌握对流传热系数h的测定方法 并分析影响因素 学习如何用实验方法求出描述过程规律的经验公式 并检验通用的对流传热系数的准数关联式 通过实验提高对关联式的理解 进一步了解影响对流传热系数的因素 掌握测温热电偶的使用方法 固体与流体材料传热特性的比较实验 固体与流体材料传热特性的比较实验 实验原理 Q 风险管理主要分为两类 通过测量t1 t2 v d L计算流体换热系数 流体在管内流动时 由于温差作用与外界存在热交换 在流体充分发展之后 在均匀壁温的热边界条件下 传热满足牛顿冷却定律 实验原理 管槽内湍流强制对流传热关联式 当加热流体时 n 0 4 冷却流体时 n 0 3 Re 104 1 2 105 Pr 0 7 1 20 l d 60 实验步骤 实验数据记录及处理 管内强迫对流 对流实验数据 对流实验数据处理 理论值 计算得ReD vD 10081 10000 采用Dittus Boelter公式 NuD 0 023ReD0 8Prn而实验中水浴温度低于空气温度 所以取n 0 3 代入数据得到 NuD 32 95h0 NuD D 28 58W m 2 K 1实验值 误差 h h理论 h理论 100 15 6 对流实验数据处理 由于l d 14 2 60 属于短管 需考虑入口效应 故对其进行修正 误差分析 水浴温度 管的出入口处温度并不是恒定不变的 因此我们取的是一段时间内的平均值来计算 对结果的精确性有一定影响 水箱内水的温度并不是完全均匀的 对实验结果也存在一定影响 空气流速在管内也是分布不均的 我们取的是出口中心位置的风速 结论 对流换热的影响因素非常之多 管壁温度 管材性质 流体速度 管径管长 流体温度以及流体流动性质