主頁 > 技術(shù)文章 > 固體小球?qū)α鱾鳠嵯禂?shù)測定實(shí)驗(yàn)裝置使用說明書 2024-09-02

固體小球?qū)α鱾鳠嵯禂?shù)測定實(shí)驗(yàn)裝置使用說明書

一、固體小球?qū)α鱾鳠嵯禂?shù)測定實(shí)驗(yàn)裝置使用說明書-實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/strong>
工程上經(jīng)常遇到憑藉流體宏觀運(yùn)動將熱量傳給壁面或者由壁面將熱量傳給流體的過程，此過程通稱為對流傳熱（或?qū)α鹘o熱)。顯然流體的物性以及流體的流動狀態(tài)還有周圍的環(huán)境都會影響對流傳熱。了解與測定各種環(huán)境下的對流傳熱系數(shù)具有重要的實(shí)際意義。
通過本實(shí)驗(yàn)可達(dá)到下列目的：
測定不同環(huán)境與小鋼球之間的對流傳熱系數(shù)，并對所得結(jié)果進(jìn)行比較。
了解非定常態(tài)導(dǎo)熱的特點(diǎn)以及畢奧準(zhǔn)數(shù)（Bi）的物理意義。
熟悉流化床和固定床的操作特點(diǎn)。
二、實(shí)驗(yàn)原理
自然界和工程上，熱量傳遞的機(jī)理有傳導(dǎo)、對流和輻射。傳熱時(shí)可能有幾種機(jī)理同時(shí)存在，也可能以某種機(jī)理為主，不同的機(jī)理對應(yīng)不同的傳熱方式或規(guī)律。
當(dāng)物體中有溫差存在時(shí)，熱量將由高溫處向低溫處傳遞，物質(zhì)的導(dǎo)熱性主要是分子傳遞現(xiàn)象的表現(xiàn)。
通過對導(dǎo)熱的研究，傅立葉提出：
(1)
式中：- y方向上的溫度梯度
上式稱為傅立葉定律，表明導(dǎo)熱通量與溫度梯度成正比。負(fù)號表明，導(dǎo)熱方向與溫度梯度的方向相反。
金屬的導(dǎo)熱系數(shù)比非金屬大得多，大致在50～415范圍。純金屬的導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度升高而減小，合金卻相反，但純金屬的導(dǎo)熱系數(shù)通常高于由其所組成的合金。本實(shí)驗(yàn)中，小球材料的選取對實(shí)驗(yàn)結(jié)果有重要影響。
熱對流是流體相對于固體表面作宏觀運(yùn)動時(shí)，引起的微團(tuán)尺度上的熱量傳遞過程。事實(shí)上，它必然伴隨有流體微團(tuán)間以及與固體壁面間的接觸導(dǎo)熱，因而是微觀分子熱傳導(dǎo)和宏觀微團(tuán)熱對流兩者的綜合過程。具有宏觀尺度上的運(yùn)動是熱對流的實(shí)質(zhì)。流動狀態(tài)（層流和湍流）的不同，傳熱機(jī)理也就不同。
牛頓提出對流傳熱規(guī)律的基本定律 - 牛頓冷卻定律：
(2)
并非物性常數(shù)，其取決于系統(tǒng)的物性因素，幾何因素和流動因素，通常由實(shí)驗(yàn)來測定。本實(shí)驗(yàn)測定的是小球在不同環(huán)境和流動狀態(tài)下的對流傳熱系數(shù)。
強(qiáng)制對流較自然對流傳熱效果好，湍流較層流的對流傳熱系數(shù)要大。
熱輻射是當(dāng)溫度不同的物體，以電磁波形式，各輻射出具有一定波長的光子，當(dāng)被相互吸收后所發(fā)生的換熱過程。熱輻射和熱傳導(dǎo)，熱對流的換熱規(guī)律有著顯著的差別，傳導(dǎo)與對流傳熱速率都正比于溫度差，而與冷熱物體本身的溫度高低無關(guān)。熱輻射則不然，即使溫差相同，還與兩物體絕對溫度的高低有關(guān)。本實(shí)驗(yàn)盡量避免熱輻射傳熱對實(shí)驗(yàn)結(jié)果帶來誤差。
物體的突然加熱和冷卻過程屬非定常導(dǎo)熱過程。此時(shí)導(dǎo)熱物體內(nèi)的溫度，既是空間位置又是時(shí)間的函數(shù)，。物體在導(dǎo)熱介質(zhì)的加熱或冷卻過程中，導(dǎo)熱速率同時(shí)取決于物體內(nèi)部的導(dǎo)熱熱阻以及與環(huán)境間的外部對流熱阻。為了簡化，不少問題可以忽略兩者之一進(jìn)行處理。然而能否簡化，需要確定一個(gè)判據(jù)。通常定義無因次準(zhǔn)數(shù)畢奧數(shù)（Bi），即物體內(nèi)部導(dǎo)熱熱阻與物體外部對流熱阻之比進(jìn)行判斷。
(3)
式中： - 為特征尺寸，對于球體為R/3
若Bi數(shù)很小，，表明內(nèi)部導(dǎo)熱熱阻<<外部對流熱阻，此時(shí)，可忽略內(nèi)部導(dǎo)熱熱阻，可簡化為整個(gè)物體的溫度均勻一致，使溫度僅為時(shí)間的函數(shù)，即。這種將系統(tǒng)簡化為具有均一性質(zhì)進(jìn)行處理的方法，稱為集總參數(shù)法。實(shí)驗(yàn)表明，只要Bi<0.1，忽略內(nèi)部熱阻進(jìn)行計(jì)算，其誤差不大于5%，通常為工程計(jì)算所允許。
將一直徑為d_s溫度為的小鋼球，置于溫度為恒定的周圍環(huán)境中，若，小球的瞬時(shí)溫度Ｔ，隨著時(shí)間ｔ的增加而減小。根據(jù)熱平衡原理，球體熱量隨時(shí)間的變化應(yīng)等于通過對流換熱向周圍環(huán)境的散熱速率。
(4)
(5)
初始條件：
積分(5)式得：

(6)
(7)
定義時(shí)間常數(shù)，分析(6)式可知，當(dāng)物體與環(huán)境間的熱交換經(jīng)歷了四倍于時(shí)間常數(shù)的時(shí)間后，即：，可得：

表明過余溫度的變化已達(dá)98.2%，以后的變化僅剩1.8%，對工程計(jì)算來說，往后可近似作定常數(shù)處理。
對小球代入式(6)整理得：
(8)
或(9)
通過實(shí)驗(yàn)可測得鋼球在不同環(huán)境和流動狀態(tài)下的冷卻曲線，由溫度記錄儀記下T～t的關(guān)系，就可由式(8)和式(9)求出相應(yīng)的和的值。
對于氣體在范圍，即高數(shù)下，繞球換熱的經(jīng)驗(yàn)式為：
(10)
若在靜止流體中換熱：。
三、預(yù)習(xí)與思考
明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?br /> 影響熱量傳遞的因素有哪些？
數(shù)的物理含義是什么？
本實(shí)驗(yàn)對小球體的選擇有哪些要求，為什么?
本實(shí)驗(yàn)加熱爐的溫度為何要控制在400～500℃，太高太低有何影響？
自然對流條件下實(shí)驗(yàn)要注意哪些問題？
每次實(shí)驗(yàn)的時(shí)間需要多長，應(yīng)如何判斷實(shí)驗(yàn)結(jié)束？
實(shí)驗(yàn)需查找哪些數(shù)據(jù)，需測定哪些數(shù)據(jù)？
設(shè)計(jì)原始實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表。
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如何處理？
四、實(shí)驗(yàn)裝置與流程

固體小球?qū)α鱾鳠嵯禂?shù)的測定實(shí)驗(yàn)裝置流程圖
五、實(shí)驗(yàn)步驟及方法
測定小鋼球的直徑d_s為15mm。
打開管式加熱爐的加熱電源，調(diào)節(jié)加熱溫度至400～500℃。
將嵌有熱電偶的小鋼球懸掛在加熱爐中，并打開溫度紀(jì)錄儀，從溫度計(jì)錄儀上觀察鋼球溫度的變化。當(dāng)溫度升至400℃時(shí)，迅速取出鋼球，放在不同的環(huán)境條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，鋼球的溫度隨時(shí)間變化的關(guān)系由溫度記錄儀記錄。
裝置運(yùn)行的環(huán)境條件有：自然對流，強(qiáng)制對流，固定床和流化床。流動狀態(tài)有：層流和湍流。
自然對流實(shí)驗(yàn)：將加熱好的鋼球迅速取出，置于大氣當(dāng)中，盡量減少鋼球附近的大氣擾動，記錄下冷卻曲線。
強(qiáng)制對流實(shí)驗(yàn)：打開實(shí)驗(yàn)裝置上的1、2、3閥，關(guān)閉4、5、6閥，開啟風(fēng)機(jī)，調(diào)節(jié)閥6和2閥，調(diào)節(jié)空氣流量達(dá)到實(shí)驗(yàn)所需值。迅速取出加熱好的鋼球，置于反應(yīng)器中的空塔身中，記錄下空氣的流量和冷卻曲線。
固定床實(shí)驗(yàn)：將加熱好的鋼球置于反應(yīng)器中的砂粒層中，其它操作同(6)，記錄下空氣的流量，反應(yīng)器的壓降和冷卻曲線。
流化床實(shí)驗(yàn)：打開1、2、6閥，關(guān)閉4、3、5閥，開啟風(fēng)機(jī)，調(diào)節(jié)閥4和閥2，調(diào)節(jié)空氣流量達(dá)到實(shí)驗(yàn)所需值。將加熱好的鋼球迅速置于反應(yīng)器中的流化層中，記錄下空氣的流量，反應(yīng)器的壓降和冷卻曲線。
六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理
計(jì)算不同環(huán)境和流動狀態(tài)下的對流傳熱系數(shù)。
計(jì)算實(shí)驗(yàn)用小球的準(zhǔn)數(shù)，確定其值是否小于0.1。
將實(shí)驗(yàn)值與理論值進(jìn)行比較。
七、結(jié)果與討論
基本原理的應(yīng)用是否正確？
對比不同環(huán)境條件下的對流傳熱系數(shù)。
分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果同理論值偏差的原因。
對實(shí)驗(yàn)方法與實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論。
八、主要符號說明

其他產(chǎn)品鏈接：
加強(qiáng)中職學(xué)生對弱電與強(qiáng)電認(rèn)識
 好氧堆肥實(shí)驗(yàn)裝置使用說明
 電機(jī)及電氣技術(shù)實(shí)訓(xùn)裝置
 傳感器實(shí)驗(yàn)臺溫度控制儀表操作說明
 太陽能光伏發(fā)電綜合實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)使用說明
 電動機(jī)技術(shù)工作原理及運(yùn)行維護(hù)
電機(jī)與拖動實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)報(bào)告
 光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)設(shè)備實(shí)驗(yàn)室介紹
 機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室
 齒輪范成儀使用說明書
 基礎(chǔ)電工電子實(shí)驗(yàn)室設(shè)備
 定制熱管換熱器實(shí)驗(yàn)臺
 家用電器之電子消毒柜實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書
 物聯(lián)網(wǎng)射頻識別綜合應(yīng)用實(shí)驗(yàn)箱
 初級維修電工實(shí)驗(yàn)臺
 臭氧氧化脫色實(shí)驗(yàn)說明書
 萃取精餾教學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書
 二氧化碳PVT關(guān)系測定實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書
 空氣絕熱指數(shù)測定裝置實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書
 填料吸收實(shí)驗(yàn)裝置使用指導(dǎo)書

上一篇：板式塔流體力學(xué)演示實(shí)驗(yàn)裝置使用說明書

下一篇：空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)模擬實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

亚洲熟妇无码一区二区三区导航,国产欧制服丝袜中文,欧美怡红院免费全部视频,国模无码一区二区三区

固體小球?qū)α鱾鳠嵯禂?shù)測定實(shí)驗(yàn)裝置使用說明書

我們的優(yōu)勢：