热能与动力工程实验-仝编XXXX110

1、2013-2014学年下学期热能与动力工程专业实验指导第 页2.5 稳态态平板法法测定绝绝热材料料导热系系数2.5.1 实验目目的1. 巩巩固和深深化稳态态导热过过程的基基本理论论，学习习用平板板法测定定绝热材材料导热热系数。2. 测测定实验验材料的的导热系系数。3. 确确定实验验材料导导热系数数与温度度的关系系。2.5.2 实验原原理稳态平板板法是一一种应用用一维稳稳态导热热过程的的基本原原理来测测定材料料导热系系数的方方法，可可以用来来进行导导热系数数的测定定试验，测定材材料的导导热系数数及其和和温度的的关系。试验设备备是根据据在一维维稳态情情况下通通过平板板的导热热量和平平板两面面的温差

2、差成正比比，和平平板的厚厚度成正比比，以及及和导热热系数成正比比的关系系来设计计的。我们知道道，通过过薄壁平平板（壁壁厚小于于十分之之一壁长长和壁宽宽）的稳稳定导热热量为 W （1）测定时，如果将将平板两两面的温温差、平平板厚度度、垂直直热流方方向的导导热面积积F和通过过平板的的热流量量Q测定以以后，就就可以根根据下式式得出导导热系数数：（2）需要指出出，上式式所得的的导热系系数是在在当时的的平均温温度下材材料的导导热系数数值，此此平均温温度为：（3）在不同的的温度和和温差条条件下测测出相应应的值，然后将将值标在在坐标图图内，就就可以得得出 的的关系曲曲线。 2.5.3 实验装装置稳态平板板法

3、测定定材料导导热系数数装置图图如图22.5.1所示示。被试验材材料做成成两块方方形薄壁壁平板试试件，面面积为22702700 mmm2，实际导导热计算算面积FF为20002200mmm2，平板板厚度为为mm2（实测测），平平板试件件分别被被夹紧在在加热器器的上、下热面面和上、下水套套的冷面面之间。加热器器的上下下面和水水套与试试件的接接触面都都设有铜铜板，以以使温度度均匀。利用薄薄膜式加加热片来来实现对对上、下下试件热热面的加加热，而而上下水水套的冷冷却面是是通过循循环冷却却水（或或自来水水）来实实现的。在中间间2000 2200mmm2部位上上安设的的加热器器为主加加热器。为了使使主加热热器

4、的热热量能够够全部单单向通过过上下两两个试件件，并通通过水套套的冷水水带走，在主加加热器四四周(即即2000 2200mmm2之外的的四侧)设有四四个辅助助加热器器，测试试时控制制使主加加热器以以外的四四周保持持与中间间主加热热器的温温度相一一致，以以免热流流量向旁旁侧散失失。主加加热器的的中心温温度 (或)和和水套冷冷面的中中心温度度 (或或)用四四个镍铬铬-康铜铜热电偶偶埋设在在铜板上上来测量量：辅助助加热器器1和辅辅助加热热器2的的热面也也分别设设置两个个辅助镍镍铬-康康铜热电电偶和（埋设设在铜板板的相应应位置上上）。其其中辅助助热电偶偶(或)接接到温度度巡检仪仪上，与与主加热热器中心心

5、的主热热电阻 (或)的温度度相比较较，通过过跟踪调调节使全全部辅助助加热器器都跟踪踪与主加加热器的的温度相相一致。而在试试验进行行时，可可以通过过热电阻阻 (或或)和热热电 (或)测测量出一一个试件件的两个个表面的的中心温温度。也也可以再再测量一一个辅助助热电阻阻的温度度，以便便与主热热电阻的的温度相相比较，从而了了解主、辅加热热器的控控制和跟跟踪情况况。温度度是利用用万能信信号输入入8电巡巡检仪测测量的，主加热热器的电电功率可可以用直直流稳压压电源的的电压表表和电流流表来测测量。图2.55.1 稳态平平板法测测定材料料导热系系数装置置图1. 水水冷箱；2. 辅助加加热器；3. 主加热热器；4

6、4. 铜铜板；55. 试试件实验台主主要参数数：1. 主主加热器器电阻值值：1000 2. 辅加热热器（每每个）电电阻值：42253. 热热电偶：E型 4. 试件件最高加加热温度度：8805. 主主加热器器电压直直流： 0550V，电流002AA（可调调）6. 辅辅助加热热器电压压直流：0550V，电流002AA（可调调）2.5.4 实验方方法与步步骤1. 将将两个平平板试件件仔细地地安装在在加热器器的上下下面，试试件表面面应与铜铜板严密密接触，不应有有空隙存存在。在在试件、加热器器和水套套等安装装入位后后，加压压一定的的重物，以使它它们都能能紧密接接触。2. 联联接和仔仔细检查查各接线线电路

7、。将主加加热器的的两根导导线接到到仪表箱箱的主加加热器电电源接线线端子上上，同样样将辅助助加热器器的两根根导线接接到仪表表箱的辅辅助加热热器电源源接线端端子上。将测温温热电偶偶的导线线接到配配电箱对对应的接接线端子子上。关关闭主、辅加热热电源开开关及水水泵开关关；打开开总电源源开关,并检查查各热电电阻信号号（温度度）是否否正常（基本一一致）。3. 打打开水泵泵开关，检查冷冷却水水水泵及其其通路能能否正常常工作，调节水水阀门开开度应尽尽量一致致。 4. 接接通主加加热器电电源，并并调节到到合适的的电压（建议由由低至高高间隔55V或110V逐逐渐分段段加热），开始始加温，然后开开启辅助助加热电电源

8、使加加温电压压与主加加热器电电压接近近，一段段时间后后，观察察辅助加加热面的的温度是是否与主主加热面面的温度度一致，然后适适当调整整辅助加加热器的的电压（高则降降低、低低则增加加）来跟跟踪调整整使主、辅加热热温度相相一致。在加温温过程中中，可通通过各测测温点的的测量值值来控制制和了解解加热情情况。开开始时，可先不不启动冷冷水泵，待试件件的热面面温度达达到一定定水平后后，再启启动水泵泵（或接接通自来来水），向上下下水套通通入冷却却水。试试验经过过一段时时间后，试件的的热面温温度和冷冷面温度度开始趋趋于稳定定。在这这个过程程中可以以适当调调节主加加热器电电源、辅辅助加热热器电源源的电压压，使其其更

9、快或或更利于于达到稳稳定状态态。待温温度基本本稳定后后，就可可以每隔隔一段时时间进行行一次电电功率WW（或电电压V和电流流I）读数数记录和和温度测测量，从从而得到到稳定的的测试结结果。5. 一一个工况况实验后后，可以以将设备备调到另另一工况况，既调调节主加加热器功功率后，再按上上述方法法进行测测试得到到另一工工况的稳稳定测试试结果。调节的的电功率率不宜过过大，一一般在55100W为宜宜。6. 根根据实验验要求，进行多多次工况况的测试试。（工工况以从从低温到到高温为为宜）。7. 测测试结束束后，先先切断加加热器电电源，经经过100分钟左左右再关关闭水泵泵（或停停放自来来水）。2.5.5 实验数数

10、据及处处理试件材料料： 试件件厚度：mm试件外型型尺寸： mmm2 导热热计算面面积F：mm2表2.55.1 稳态平平板法测测定导热热系数实实验记录录计算表表 测读时间热面温度度冷面温度度辅助加热热器/主加热器器/U/VI/A注：（11）导热热量（即即主加热热器的电电功率）：Q= UUI W其中，UU 主加热热器的电电压值，V；I 主加热热器的电电流值，A。由于设备备为双试试件型，导热量量向上下下两个试试件（试试件1和和试件22）传导导，所以以 W （2）试试件两面面的温差差：其中，试件件的热面面温度（即或），试件件的冷面面温度（即或）， （3）平平均温度度为： 所所以，平平均温度度为时的的导

11、热系系数：2.5.6 实验分分析将不同平平均温度度下测定定的材料料导热系系数在坐坐标中得得出的关关系曲线线，并求求出的关关系式。2.6 非稳稳态（准准稳态）法测材材料的导导热性能能2.6.1 实验目目的1. 本本实验属属于创新新型实验验，要求求学生自自己选择择不同原原料、按按照不同同配比进进行加工工出新型型实验材材料，并并对该材材料的热热物性（密度、导热系系数、比比热容、热扩散散率）进进行实验验测量。2. 测测量绝热热材料（不良导导体）的的导热系系数和比比热，掌掌握其测测试原理理和方法法。3. 掌掌握使用用热电偶偶测量温温差的方方法。2.6.2 实验原原理本实验是是根据第第二类边边界条件件，无

12、限限大平板板的导热热问题来来设计的的。设平平板厚度度为2，初始始温度为为t0，平板板两面受受恒定的的热流密密度qc均匀加加热（见见图2.6.11）。图2.6.1 第二类边界条件无限大平板导热的物理模型根据导热热微分方方程式、初始条条件和第第二类边边界条件件，对于于任一瞬瞬间沿平平板厚度度方向的的温度分分布t(x，)可由由下面方方程组解解得； 方程组组的解为为：方程组的的解为： （1） 式中，时时间，ss； 平平板的导导热系数数，w/m；平板板的热扩扩散率，m2/s；，nn=1，2，33，；F0 ，傅傅立叶准准则数；t0初初始温度度()；沿xx方向从从端面向向平板加加热的恒恒定热流流密度，w/m

13、m2。随着时间间的延长长，F0数变大大，式（1）中中级数和和项愈小小。当FF00.5时，级数项项和变得得很小，可以忽忽略，式式（1）变成： （2）由此可见见，当FF00.5后，平板各各处温度度和时间间成线性性关系，温度随随时间变变化的速速率是常常数，并并且到处处相同。这种状状态称为为准稳态态。在准态时时，平板板中心面面x=0处处的温度度为： （2）平板加热热面x=处为： （3）此两面的的温差为为： （4）如已知qqc和，再测测出tt，就可可以由式式（4）求出导导热系数数： （55）实际上，无限大大平板是是无法实实现的，实验总总是用有有限尺寸寸的试件件。一般般可认为为，试件件的横向向尺寸为为厚度

14、的的6倍以以上时，两侧散散热试件件中心的的温度影影响可以以忽略不不计。试试件两端端面中心心处的温温度差就就等于无无限大平平板两端端面的温温度差。根据势平平衡原理理，在准准态时，有： （66）式中，FF试试件的横横截面，m2；c试试件的比比热，JJ/kgg；试试件的密密度，kkg/mm3；准准稳态时时的温升升速率，/s。由上式可可得比热热： （7）实验时，以试件件中心处处为准。按定义，材料的的导温系系数可表表示为 m22/s （8）综上所述述，应用用恒热流流准稳态态平板法法测试材材料热物物性时，在一个个实验上上可同时时测出材材料的三三个重要要热物性性导热系系数、比比热容和和导温系系数。2.6.3

15、 实验装装置实验设备备包括破破碎机、搅拌机机、烘干干机、电电子天平平、非稳稳态导热热仪、计计算机和和实验控控制软件件。实验验装置本本体如图图2.66.2所所示。图2.66.2 实验装装置本体体实验时，将四个个试件迭迭放在一一起，分分别在试试件1和和2及试试件3和和4之间间放入加加热器11和2，试件和和加热器器要对齐齐。热电电偶放在在试件22的两侧侧，热电电偶测温温头要放放在试件件中心部部位。放放好绝热热层后，适当加加以压力力，以保保持各试试件之间间接触良良好。1. 加加热器采用高电电阻康铜铜箔平面面加热器器，康铜铜箔厚度度仅为220mm，加上上保护箔箔的绝缘缘薄膜，总共只只有700m。其电阻阻

16、值稳定定，在001000范围内内几乎不不变。加加热器的的面积和和试件的的端面积积相同，也是1145mmm1145mmm的正正方形。两个加加热器的的电阻值值应尽量量相同，相差应应在0.1%以以内。2. 绝绝热层用导热系系数比试试件小的的材料作作绝热层层，力求求减少热热量通过过，使试试件1，4与绝绝热层的的接触面面接近绝绝热。这这样，可可假定式式（5）中的热热量qc等于加加热器发发出热量量的0.5倍。3. 热热电偶利用热电电偶测量量试件22两面的的温差及及试件22、3接接触面中中心处的的温升速速率，热热电偶由由0.11mm的的康铜丝丝制成。 2.6.4 实验方方法与步步骤1. 选选用不同同原料，进

17、行破破碎加工工，按照照不同配配比，搅搅拌混合合均匀，加工成成1500mm1500mm，厚（1020mmm）的的材料，放在烘烘干机内内烘干。2. 用用卡尺测测量试件件的尺寸寸：面积积F和厚度度，并用用天平称称其称重重。3. 按按图2放放好试件件、加热热器和热热电偶，接好电电源，接接通稳压压器，并并将稳压压器预热热10分分钟。4. 接接通加热热器开关关，给加加热器通通以恒定定电流。同时启启动秒表表，每隔隔一分钟钟测读一一组数值值。经过过一段时时间后（随所测测材料而而不同，一般为为1020分分钟），系统进进入准状状态，两两个热电电偶的温温差（即即（5）式中的的t）几乎乎保持不不变，并并记下加加热器的

18、的电源值值U、I。5. 第第一次实实验结束束，将加加热器开开关切断断，取下下试件及及加热器器，用电电扇将加加热器吹吹凉，待待其和室室温平衡衡后才能能继续作作下一次次实验。试件不不能连续续做实验验，必须须经过四四小时以以上放置置，使其其冷却至至与室温温平衡后后，才能能再作下下一次实实验。6. 实实验全部部结束后后，必须须切断电电源，一一切恢复复原状。2.6.5 实验数数据及处处理1. 实实验记录录：实验装置置名称： 实实验台号号：试件名称称： 试件厚厚度 =mmm 试材材面积=mm2 试件重量量：g 试试件密度度=/mm3 室温=加热电压压U=V 加热器器电流II=A 表2.66.1 实验数数据

19、记录录表时间/s热面温度度t2/冷面温度度t1/时间/s热面温度度t2/冷面温度度t1/时间/s热面温度度t2/冷面温度度t1/2. 结结果计算算： a热热流密度度qc b准准稳态时时的温差差t（平均均值） c准准稳态时时的温升升速率 然后，即可计计算出试试件的导导热系数数、比热热c和热扩扩散率aa。第 页2.7 空气气横掠管管束时的的强迫对对流换热热实验2.7.1 实验目目的1. 测测定空气气横掠管管束时的的平均换换热系数数，并将将实验数数据整理理成准则则方程式式；2. 熟熟悉实验验原理及及装置，掌握测测定流速速、热流流量、温温度的方方法。3. 通通过对实实验数据据的综合合整理，进一步步了解

20、相相似理论论的应用用。2.7.2 实验原原理1. 根根据牛顿顿冷却公公式，壁壁面平均均换热系系数为： （1）式中，管壁壁平均换换热系数数，W/m2；管壁壁平均温温度，取取所有管管束测得得的温度度的平均均，； 流体的的平均温温度，取取空气进进口与出出口温度度的平均均，； 管壁的的换热面面积，； 对对流换热热量，WW。本实验采采用电加加热，电电加热器器所产生生的总热热量，除除了以对对流方式式由管壁壁传给空空气外，还有一一部分是是以辐射射方式传传出。因因此，对对流换热热量Qc为 （22） （3）式中，QQr 辐射射换热量量，W；W 加热热电功率率，W； 试试管表面面黑度，=0.600.7； 绝绝对黑

21、体体辐射系系数，。2. 根根据相似似理论，流体强强制流过过物体时时的传热热系数与与流体流流速、物物体几何何参数、物体间间的相对对几何位位置以及及物性等等的关系系可用下下列准数数方程式式描述： （44）实验研究究表明，空气横横向流过过管束表表面时，由于空空气普郎郎特数（Pr=00.7）为常数数，故一一般可将将上式简简化成，进一步步整理成成下列的的指数形形式： （5）式中，k 均为常常数，由由实验确确定；Nu 努努塞尔准准则数，；Re 雷雷诺准则则数，RRe上述各准准则中，实实验管外外径，作作为定性性尺寸，m；空气气导热系系数，由由定性温温度查表表确定，W/mm；空气气流过实实验管最最窄截面面处流

22、速速，m/s；空气气运动粘粘度，由由定性温温度查表表确定，m2/s。（1）定定性温度度：空气气边界层层平均温温度tm=。式中，ttw 实验验管壁面面平均温温度，；tf 空气平平均温度度，取空空气进口口与出口口温度的的平均，tf =，。（2）空空气流速速的计算算 采用毕毕托管在在测速段段截面中中心点进进行测量量，测得得的动压压头为，则空气气流速为为： （66）式中，毕托托管测得得的动压压头，PPa；空气气的密度度，由毕毕托管处处的空气气温度（即空气气进口温温度）查查表确定定，kggm33；由上式计计算所得得的流速速是测速速截面处处的流速速，而准准则式中中的流速速是指流流体流过过实验管管最窄截截面

23、的流流速，由由连续性性方程： （7） （8）式中，uu 毕托托管测速速处流体体流速，m/ss；F速 测测速处流流道截面面积，mmm2；F束 测测试管束束处流道道截面积积，mmm2；L 实验验管有效效管长，mm；d 实验验管外径径，mmm；m 测试试管束处处实验管管数。3. 本本实验的的任务在在于确定定C与k的数值值，首先先使空气气流速一一定，然然后测定定有关的的数据：电功率率W、管壁壁温度ttw、空气气进口温温度tf1、空气气出口温温度tf2、毕托管管动压头头为。至至于和在实验验中无法法直接测测得，可可通过计计算求得得，而物物性参数数可在有有关书中中查得。得到一一组数据据后，可可得一组组Re、

24、Nu值值；改变变空气流流速来改改变Ree值，重复测测量便可可得到一一系列数数据，再再得一组组Re、Nu值值。在双对数数坐标纸纸上，以以Nu为纵纵轴，RRe为横横轴，将将各工况况点出，它们的的规律可可近似地地用一直直线表示示： （99）则Nu和和Re之间间的关系系可近似似表示为为一指数数方程的的形式： （110）为直线的的截距，k为直线线的斜率率，取直直线上的的两点，即可得得（11） 注意：为减少少取点误误差起见见，可多多取一些些点，得得出多对对C、k值，然然后取其其平均值值作为最最后的CC、k值。 2.7.3 实验装装置图2.77.1 对流流换热综综合实验验台1. 电电源开关关；2. 仪表表开

25、关；3. 交流供供电开关关；4. 交流流调压旋旋钮；55. 直直流大功功率电源源； 66. 压压差表；7. 交交流功率率表；88. 电电流表；9. 电压表表；100. 十十六路温温度巡检检仪；111. 四路温温度巡检检仪；112. 毕托管管；13. 风道；14. 热电电偶（测测来流温温）；115. 热电偶偶（测管管壁温）；166. 管管束试件件（顺、叉排）；17. 交流供供电电极极；188. 变变频器图2.77.2 管束束的排列列及尺寸寸图2.77.3 翅片片管尺寸寸2.7.4 实验方方法与步步骤1. 连连接并检检查所有有线路和和设备，在仪表表正常工工作后，关闭直直流供电电电源！将交流流供电源

26、源开关打打开，调调节旋纽纽先转至至零位。2. 然然后点击击变频器器的RUUN/SSTOPP键，启启动风机机，然后后调节风风机变频频器到110Hzz左右。3. 将将交流电电调节旋旋纽转至至适当位位置，注注意观察察控制箱箱面板上上的功率率表，并并逐步提提高输出出功率，对管束束缓慢加加热。为为避免损损坏配件件，又能能达到足足够的测测温准确确度，加加热功率率大小的的调整以以使壁面面温度控控制在880以下为为原则。4. 保保持加热热功率不不变，巡巡检仪上上各温度度显示基基本稳定定后，记记录数据据在表11中。5. 再再将风机机频率由由0550Hzz定值递递增，每每改变一一次待稳稳定后可可测到一一组数据据。

27、试验验时对每每一种排排列的管管子，空空气流速速可调整整5个工工况以上上，都须须保持加加热功率率不变。温度的的高低应应根据管管子排列列不同及及风速大大小适当当调整，保持管管壁与空空气来流流有适当当的温差差即可。6. 同同时观察察到毕托托管测速速风压显显示。因因此调压压、调频频应配合合调整直直到系统统稳定并并便于读读取温度度、风压压、电功功率。2.7.5 实验数数据及处处理1. 记记录和计计算：实验装置置名称： 实实验台号号：管束形式式：mmm mm 实实验管总总数n=测试管束束处实验验管数mm= 实验管管外径dd=mmm 实实验管有有效长度度L=mmm管壁换热热面积=mm2测速处处流道截截面积F

28、F测=mm2测试管束束处流道道截面积积F束=mm2表2.77.1为为实验数数据记录录表，表表2.77.2为为实验计计算表。2. 在在双对数数坐标纸纸上绘出出各实验验点，并并求出准准则方程程式。2.7.6 注意事事项1. 首首先了解解试验装装置的各各个组成成部分，并熟悉悉仪表的的使用，以免损损坏仪器器。2. 为为确保管管壁温度度不至超超出允许许的范围围，启动动及工况况改变时时都必须须注意操操作顺序序。启动动电源之之前，先先将电源源调节旋旋钮转至至零位：3. 启启动时必必须先开开风机，调整风风速，然然后对试试验管通通电加热热，并调调整到要要求的工工况。注注意电流流表上的的读数，不允许许超出工工作电

29、流流参考值值。试验验完毕时时，必须须先关加加热电源源，待试试件冷却却后，再再关风机机。实验次数数W/W/Pa管束试件件壁温/空气温度度/123456表2.77.1 实验验数据记记录表实验次数数tm/W/mm/m2/s/kgm3Qr/WQc/Wh/W/mm2u/m/ss/m/ssReNulgReelgNuu123456表2.77.2 实验验计算表表PAGE 12.8 中温温法向辐辐射时物物体黑度度的测定定2.8.1 实验目目的用比较法法，定性性地测量量中温辐辐射时物物体黑度度。2.8.2 实验原原理1. 由由n个物物体组成成的辐射射换热系系统中，利用净净辐射法法，可以以求物体体i的净净换热量量Q

30、nett.i （1）式中， Qneet.ii i面的净净辐射换换热量；Qabss.i i面从其其他表面面的吸热热量；Qe.iii面本身身的辐射射热量； i面的黑黑度（或或称发射射率）；Xk，II k面对i面的角角系数； Eefff.kk面有效效的辐射射力；Eb.ii i面的黑黑体辐射射力； i面的吸吸收率；Fi i面的辐辐射面积积。2. 根根据本实实验的设设备情况况，如图图2.88.1所所示，可可以作如如下假定定：（1）热热源1和和传导圆圆筒2为为黑体。（2）热热源1、传导圆圆筒2、待测物物体（受受体）33，它们们表面上上的温度度均匀。图2.88.1 辐射换换熱简图图1. 热热源；22. 传传

31、导圆筒筒；3. 待测测物体在这种特特定条件件下，由由净辐射射法得出出待测物物体3的的净辐射射换热量量：（2）根据角系系数的互互换性FF2X2,33= F3X3,22，又F1= F3；3=；X3,22=X1,22，得： （33）由于受体体3与环环境主要要以自然然对流方方式换热热，因此此： （4）式中，对流流换热系系数；待测测物体（受体）温度；室室内环境境温度。由（3）、（44）式得得： （5）当热源11和传导导圆筒22的表面面温度一一致时，Eb.11=Eb.22 ，并并考虑到到体系11、2、3为封封闭系统统，则： （6）由此，（5）式式可写成成： （77）式中，称称为斯蒂蒂芬-玻玻尔茨曼曼常数，

32、其值为为5.77100-8。对不同待待测物体体（受体体）a，b的黑黑度为： （8） （9）由于外部部实验条条件相同同，可假假设，则： （10）当b为黑黑体时，1，（100）式可可写成： （11）2.8.3 实验装装置实验装置置简图如如图2.8.22所示：图2.88.2 实验装装置简图图1. 调调压器；2. 测温转转换开关关； 3. 数显温温度计；4. 接线柱柱；5. 导导轨；66. 受受体；77. 传传导体；8. 热热源；99. 导导轨支架架；10. 热源电电压表；11. 接线线柱；12. 测温接接线柱；13. 电源源开关热源腔体体具有一一个测温温热电偶偶，传导导腔体有有二个热热电偶，受体有有

33、一个热热电偶，它们都都可通过过琴键转转换开关关来切换换。2.8.4 实验方方法与步步骤实验方法法:本实实验仪器器用比较较法定性性地测定定物体的的黑度，具体方方法是通通过对三三组加热热器电压压的调整整（热源源一组，传导体体两组），使热热源和传传导体的的测量点点恒定在在同一温温度上，然后分分别将“待测”（受体体为待测测物体，具有原原来的表表面状态态）和“假象黑黑体”（受体仍仍为待测测物体，但表面面薰黑）两种状状态的受受体在恒恒温条件件下，测测出受到到辐射后后的温度度，就可可按公式式计算出出待测物物体的黑黑度。实验步骤骤：1. 热热源腔体体和受体体腔体（使用具具有原来来表面状状态的物物体作为为受体）

34、靠紧传传导体。2. 结结通电源源，调整整热源（加热 = 1 * ROMAN II）、传传导体（加热 = 2 * ROMAN III、 = 3 * ROMAN IIII）的调调温旋钮钮，使热热源温度度在500至1550范围内内某一温温度，受受热约440分钟钟左右，通过测测温转换换开关及及测温仪仪表测试试热源和和传导体体的温度度，并根根据测得得的温度度微调相相应的电电压旋钮钮，使三三点温度度尽量一一致。3. 系系统进入入恒温后后（各测测温点基基本接近近，且在在五分钟钟内各点点温度波波动小于于3），开开始测试试受体温温度，当当受体温温度五分分钟内的的变化小小于3时，每每隔5分分钟记下下一组数数据。“

35、待测”受体实实验结束束。4. 取取下受体体，将受受体冷却却后，用用松脂（带有松松脂的松松木）或或蜡烛将将受体薰薰黑，然然后重复复以上实实验，测测得第二二组数据据。2.8.5 实验数数据及处处理实验装置置名称： 实实验台号号：室温温= 表表2.88.1 实验数数据记录录表序号热源温度度（）传导体温温度（）受体温度度（）备注1受体为紫紫铜光面面23平均（）序号热源温度度（）传导体温温度（）受体温度度（）备注1受体为紫紫铜薰黑黑23平均（）将两组数数据代入入公式（11）即可得得出待测测物体aa的黑度度。2.8.6 注意事事项1. 热热源及传传导的温温度不可可超过1160。2. 每每次做原原始状态态实

36、验时时，建议议用汽油油或酒精精将待测测物体表表面擦净净，否则则，实验验结果将将有较大大出入。煤的工业业分析煤是主要要的工业业燃料之之一，了了解煤的的质量和和种类，对于合合理利用用和选择择燃料，节约能能源是十十分重要要的。煤煤的工业业分析与与元素分分析不同同，它不不需要复复杂的仪仪器设备备，在一一般的实实验室中中均可进进行，因因此掌握握煤的工工业分析析方法，在煤的的工业应应用中有有着普遍遍意义。3.1.1 实验目目的掌握煤的的工业分分析方法法，并由由此了解解判别煤煤的种类类和质量量。3.1.2 实验原原理煤的工业业分析是是测定煤煤的水分分、灰分分、挥发发分产率率和固定定碳的质质量百分分含量。在测

37、定定挥发分分产率的的同时，利用坩坩埚中残残留的焦焦渣的特特征，可可以初步步鉴定煤煤的粘结结性。煤煤的工业业分析主主要是采采用干燥燥和加热热等方法法。（对对于液体体燃料只只作水分分和灰分分的测定定。由于于它的可可燃成分分与固体体燃料不不同，在在受热时时，极易易完全转转化为气气态，所所以不作作挥发分分和固定定碳的测测定。）3.1.3 实验装置置1. 带带盖的称称量瓶22个，其其直径为为40毫毫米，高高25毫毫米和220毫升升挥发坩坩埚2个个。2. 精精度为万万分之一一克的电电子天平平一台、精度为为十分之之一克的的电子秤秤一台。3. 玻玻璃干燥燥器一个个，干燥燥剂为无无水氯化化钙。4. 温温度高于于

38、1100并带有有调温装装置的电电烘箱一一台。5. 能能加热到到9000以上并并带有温温度控制制装置的的马弗电电炉一台台。6. 浅浅盘两个个。3.1.4 实验内内容及步步骤：1.煤的的水分测测定煤的水分分包括外外在水分分和内在在水分。吸附或或凝聚在在煤颗粒粒内部的的毛细孔孔中的水水称为内内在水分分；附着着在煤颗颗粒表面面上的水水，称为为外在水水分。（1）外外在水分分（表面面水分）的测定定将盛有煤煤样的试试样瓶取取来，煤煤样粒度度为小于于13mmm，量量不少于于5000g；摇摇动数分分钟使之之混合均均匀，然然后把瓶瓶盖打开开，取出出约2000g试试样放入入浅盘中中测定质质量（电电子秤应应精确到到0

39、.11g）。将煤样样散置放放在浅盘盘中，厚厚度约110mmm，随即即放入温温度为770880的干燥燥箱内，烘干至至质量变变化在每每小时内内不超过过1%为为止。取取出试样样再在室室温下自自然干燥燥24hh，再称称质量。按下式式计算表表面水分分（外在在水分）： （1）式中，干燥燥后煤样样的质量量，g；原始始煤样的的质量，g。（2）内内在水分分的测定定（分析析基水分分）（指指空气干干燥煤样样的水分分含量）煤的试样样需按规规定的取取样方法法取得，然后在在空气中中风干粉粉碎，粉粉碎后粒粒度应通通过600网目的的筛孔（煤样粒粒度在00.2mmm以下下）。用用瓶严密密封好（该试样样称为分分析试样样），以以备

40、下项项试验用用。选好称量量瓶，并并用精度度为万分分之一克克的电子子天平称称其重量量；将试样放放入瓶中中，摇动动数次后后再将试试样取出出1克左左右，放放入称量量过的称称 量量瓶中，然后称称其重量量；轻轻摇动动称量瓶瓶中之试试样，打打开盖子子放入温温度为11051110的电烘烘箱中干干燥1hh；试样在电电烘箱中中干燥11小时后后取出，并立即即盖上盖盖子，置置于干燥燥器中冷冷却至室室温（约约20mmin）后称重重；称重后，再放入入到电烘烘箱中干干燥0.5h，取出后后称重。如果前前后两次次称得的的重量差差小于00.0001克，则以最最后一次次称量结结果为依依据，求求出试样样之减量量。若大大于0.001

41、1克则还还需重复复步骤44。由下式求求出煤样样的水分分百分含含量：去掉% （2）同一试样样同时做做两个，其允许许误差为为0.22%以内内，取平平均值。煤中全水水分百分分含量： （33）煤的应用用基，可可通过所所测得的的表面水水分及分分析水分分按下式式计算，即空气气干燥基基（分析析基）换换算成应应用基(为全水水)： （44）2. 挥挥发分产产率的测测定将试样取取出1克克左右，放入称称量过的的挥发坩坩埚中，坩埚盖盖好盖子子，置于于温度9920的马弗弗电炉中中加热77分钟；坩埚取出出后，在在空气中中冷却，冷却时时间不超超过5分分钟，然然后放入入干燥器器中冷却却至室温温（约220miin）后后称重；求

42、出试样样减少的的重量后后按下式式求得挥挥发分产产率的百百分含量量：去掉% （5）记录坩埚埚中残留留焦碳的的外部特特征，确确定煤的的粘结性性序数（1-88）。= 1 * GB3粉状 全部部是粉末末，没有有相互粘粘着的颗颗粒；= 2 * GB3粘着 以手手指轻压压即碎成成粉状；= 3 * GB3弱粘结结 以以手指轻轻压即碎碎成碎块块；= 4 * GB3不熔融融粘结 以手手指用力力压，才才裂成小小块。焦焦渣表面面无光泽泽，下面面稍有银银白色光光泽；= 5 * GB3不膨胀胀熔融粘粘结 焦渣呈呈扁平的的饼状，煤粒的的界限不不易分清清，表面面有银白白色金属属光泽；= 6 * GB3微膨胀胀熔融粘粘结 用

43、手指指压不碎碎，焦渣渣表面有有银白色色金属光光泽。但但焦渣表表面具有有较小的的膨胀泡泡（或小小气泡）；= 7 * GB3膨胀熔熔融粘结结 焦焦渣的上上下表面面有银白白色金属属光泽明明显膨胀胀，但高高度不超超过155毫米；= 8 * GB3强膨胀胀熔融粘粘结 焦渣的的上下表表面有银银白色金金属光泽泽，焦渣渣的高度度大于115毫米米。3.灰分分及固定定碳的测测定1）将试试样取出出1克左左右，放放入称量量过的灰灰皿中，均匀地地摊平，使其每每立方厘厘米的质质量不超超过0.15gg；2） 将将灰皿送送入炉温温不超过过1000的马弗弗炉恒温温区中，关上炉炉门并使使炉门留留有155mm左左右的缝缝隙。在在不

44、少于于30mmin的的时间内内将炉温温缓慢升升至5000，并在在此温度度下保存存30mmin。继续升升温到（8155100），并在在此温度度下灼烧烧1h。3）将灰灰皿从炉炉中取出出，在空空气中冷冷却5mmin，再放入入干燥器器内冷却却至室温温（约220miin）后后称重，此重量量即为灰灰分的重重量，并并按下式式算出灰灰分的百百分含量量：去掉% （6）3） 若若煤中含含硫量不不高而不不需分析析时，则则固定碳碳的含量量可由下下式求出出：去掉% （7）式中、 、均为空空气干燥燥煤样（即分析析基）的的各成分分的百分分含量。3.1.5 实验数数据及处理1.数据据记录表3.11.1 煤的水水分（）测定数数

45、据表煤 样样 编编 号号外在水分分测得平平均值（%）称量瓶编 号重量（gg）煤样 + 称量量瓶重（g）煤样重（g）煤 样+称量瓶重重（g）第一次干干燥后第二次干干燥后第三次干干燥后内水分净净重（gg）内水分含含量（%）表3.11.2煤的挥挥发分产产率()测定数数据表煤样编号号坩埚编号号坩埚重（g）煤样 + 坩埚埚重（gg）煤样重（g）灼烧后坩坩埚+残残渣重（g）灼烧后减减轻量（g）挥发分产产率（%）坩埚粘结结性（11-8）表3.11.3 煤的灰灰分（）测定数数据表煤 样样 编编 号号坩 埚埚 编编 号号坩 埚 重 （g）坩埚 + 煤样样重（gg）煤 样样 重重 （gg）煤样+坩坩埚重（g）烧烧

46、后灰 分 净 重重 （gg）灰 分（%） 22. 数数据处理理要求：（1）计计算出煤煤的水分分、挥发发分产率率、灰分分、煤的的固定碳碳的质量量百分含含量；（2）将将水分、挥发分分产率、灰分、固定碳碳的分析析基换算算成应用用基；（3）初初步鉴定定煤的粘粘结性。表3.33.4实实验结果果总表3.2 燃料料热值的的测定单位燃料料完全燃燃烧后所所放出的的热量称称为热值值（或称称发热量量），它它是衡量量燃料质质量优劣劣的重要要指标之之一。不不同的工工艺要求求和热工工设备，需选用用不同发发热量的的燃料， 以达达到经济济省能的的目的。因此，必须了了解燃料料热值的的测定方方法。这这里介绍绍气体燃燃料和固固体燃

47、料料发热量量的测定定方法。3.2.1气体体燃料发发热量的的测定3.2.1.11 实验验目的1. 掌掌握气体体燃料（或沸点点低于2250的轻质质挥发性性液体燃燃料）发发热量的的测定方方法。2. 了了解容克克式热量量计的构构造、工工作原理理及操作作。3.2.1.22 实验验原理 气体燃燃料的热热值是指指在温度度为0、压力力为7660毫米米汞柱下下1标准准立方米米体积的的干燥可可燃气体体完全燃燃烧时所所释放出出的热量量。它的的测定方方法很多多，本实实验采用用最常用用的容克克式热量量计法。此法测测定发热热量的原原理是：使一定定流量的的气体燃燃料（或或挥发性性液体燃燃料）完完全燃烧烧所放出出的热量量全部

48、被被一定流流量的水水吸收。当水温温稳定时时，可通通过水的的温升计计量吸收收的燃烧烧反应热热效，再再按下面面公式求求得燃料料的发热热量： （1）式中，燃料料的用量量（在标标准状态态下的体体积），；在燃燃料用量量为V时时通过热热量计的的水量，；水进进入热量量计时的的温度，；t 水吸收收热量后后的温度度，；水的的热容量量，（44.1882）；燃料料的高发发热量， 。 本热量量计所测测得的是是高发热热量，它它包含了了燃烧产产物中水水分凝结结时所放放出的热热量。但但是，在在工业上上应用的的是低发发热量，为了求求得应将将水份凝凝结时所所放出的的热量从从高发热热量中减减去，即即： （2）式中， 每每m3燃料

49、燃燃烧后凝凝结水的的重量，； 每每千克蒸蒸汽冷凝凝时所放放出的热热量，。上面两公公式只适适用于被被测定的的燃料体体积处于于标准状状态下（0，7660毫米米水银柱柱）的情情况。本本实验中中，燃料料的体积积是在工工作状态态下的，因此需需将它按按下式换换算为标标准状态态： （3）式中，工作作状态下下的燃料料体积，；燃料料在工作作状态下下的绝对对压力， ；燃料料在工作作状态下下的温度度，。设 则（1）式可写写成： （44）本实验中中，燃料料进入热热量计以以前，要要通过流流量计测测量流量量。流量量计中有有水，所所以燃料料在通过过时必定定含有饱饱和的水水蒸汽，而公式式中的是指燃燃料干燥燥时的压压力，因因而

50、在决决定时，必必须从所所测得的的燃料饱饱和压力力中减去去燃料在在工作温温度下的的饱和水水蒸汽分分压，即即：= 燃料料的绝对对压力-燃料在在工作温温度下的的饱和水水蒸汽压压力3.2.1.33 实验验装置容克式热热量计一一套，其其结构如如图3.1.11.1所所示。图3.11.1.1 容容克式热热量计结结构图A. 热热量计；B. 煤气流流量计；C. 煤气压压力调节节器；DD. 量量筒；表示水水的流动动方向；-表示示废气流流动方向向；1. 燃烧烧器；22. 废废气温度度调节阀阀；3. 废气气温度计计；4. 进水水管；5. 水水量调节节阀；66、7. 水银银温度计计；8. 三通通阀；99. 冷冷凝水流流

51、出口；10 . 放放水阀；11. 保持进进水压力力的水箱箱；122. 保保持出水水压力的的水箱；13. 煤气气温度计计；144. 煤煤气压力力计；115. 重锤；16. 多余余水量流流出口；17、18. 出水水口；119. 燃烧器器支架3.2.1.44 实验验方法与与步骤1. 按按图1检检查煤气气系统是是否接好好，温度度计、压压力计是是否安装装紧密，闭好水水阀（110）；2. 将将三通阀阀（8）转向出出水口（17）并将水水量调节节阀拨到到“4”与“55”之间间，打开开水龙头头，使水水流入热热量计，注意水水流量不不能太大大，以水水不溢出出水箱（11）为限，然后观观察水箱箱（122）是否否有水流流

52、出。如如一定时时间后水水箱（112）中中无水，则应检检查，找找出原因因；3. 打打开燃烧烧器（11）上的的开关和和煤气管管上的煤煤气阀门门，如果果流量计计B的指指针慢慢慢移动，煤气压压力计（14）中的水水柱平稳稳上升，则可以以点燃燃燃烧器；4. 如如果煤气气压力计计（144）上的的读数约约25毫毫米水柱柱左右（即二液液面之差差为255毫米），则将将点燃后后的燃烧烧器置于于热量计计中（如如图1所所示）。否则应应加重或或减少稳稳压器CC上面的的重锤（15）的片数数，使煤煤气压力力为255毫米水水柱。燃燃烧器放放入热量量计前应应转动下下部的圆圆片来调调节空气气量，使使火焰中中呈兰色色的部分分为最短短

53、；5. 燃燃烧器放放入热量量计时，应位于于圆筒的的中心，然后固固定在支支架（119）上上；6. 燃燃烧器放放入热量量计后，温度计计（6）的读数数开始升升高，几几分钟后后即达到到稳定，温度计计（6）与（77）的读读数之差差应为11012，如果果不在此此范围内内，则转转动水量量调节阀阀（5），使进进入热量量计的水水量增加加或减少少，以使使温度差差调节到到该范围围。调节节时，调调节阀（5）的的转动不不能太大大，且转转动后须须等温度度达到稳稳定时再再进行转转动；7. 转转动废气气温度调调节阀（2），使温度度计（33）与温温度计（13）的读数数相等。8. 当当所有的的温度计计和压力力计的读读数稳定定并合

54、乎乎要求时时，热量量计处于于连续稳稳定的工工作状态态，这时时才可以以开始测测定发热热量。为为了便于于计算，每次实实验的煤煤气量取取为100升（即即0.01mm3，流量量计指针针转两圈圈）。在开始记记录煤气气量的同同时，迅迅速拨通通三通阀阀（8）使从热热量计出出来的水水进出水水（188）流入入量筒DD中。当当煤气量量达到110升时时即迅速速转动三三通阀（8）使使水进出出水（117）排排入槽中中。在每次测测定过程程中，须须记录温温度计（3）、（6）、（77）和压压力计（14）的读数数，共记记录5次次（即煤煤气每流流过2升升记录一一次），然后取取平均值值进行计计算。温温度计（6）和和（7）的读数数应

55、精确确到0.1以下。在开始记记录煤气气量的同同时，将将10 ml的的量筒放放在冷凝凝水出口口（9）的下面面，结束束时再将将它移开开，由于于冷凝水水较少，可在实实验几次次后取平平均值。大气压压力由实实验室内内气压计计测得。3.2.1.55 实验验数据及及处理1. 实实验记录录：实验装置置名称： 实实验台号号：表3.22.1.1 实验数数据记录录煤气名称称： 实验次次数记录次数数 第第一次 第第二次煤气温度度：t= t t00 t t00煤气温度度下的饱饱和水蒸蒸汽压 1力: S = mmmHgg 2大气压力力:P= mmHHg 3煤气压力力计压力力： 4h= mmmH2O = mmHHg 5水升

56、高的的温度（平均）t- t0 = ()通过水的的流量 G = （kgg）燃烧煤气气量 VV= （m33）凝结水的的重量 g = （kgg）2. 实实验结果果计算煤气压力力： mmmHg换算系数数: 先求工作作状态下下燃料的的发热量量: (5) (6)标准状态态下燃料料的发热热量： (77) (88) 表33.2.1.2 毫毫米水柱柱和毫米米水银柱柱换算表表 水柱 水银柱柱 水柱水银柱 水柱水银柱 水柱水银柱 1 0.0017 144 1.003 277 1.990 400 2.995 2 0.0015 155 1.111 288 2.006 411 3.002 3 0.002 166 1.11

57、8 299 2.114 422 3.110 4 0.229 177 1.225 300 2.221 433 3.117 5 0.337 188 1.332 311 2.228 444 3.225 6 0.444 199 1.440 322 2.336 455 3.332 7 0.552 200 1.447 333 2.443 466 3.339 8 0.559 211 1.555 344 2.550 477 3.446 9 0.666 222 1.662 355 2.553 488 3.554 10 0.774 233 1.669 366 2.660 499 3.661 11 0.881 24

58、4 1.777 377 2.773 500 3.668 12 0.885 255 1.884 388 2.880 13 0.996 266 1.992 399 2.888表3.22.1.3 饱饱和水蒸蒸汽压力力温度t /饱和蒸汽汽压毫米水银银柱温度t /饱和蒸汽汽压毫米水银银柱温度t /饱和蒸汽汽压毫米水银银柱04.600109.1772017.33914.911119.7992118.55025.3001210.4462219.66335.6991311.1162320.88946.1001411.9902422.11856.5331512.7702523.55567.0001613.554

59、2624.99977.5001714.4422725.55188.0221815.3362826.11098.5771916.3352926.7783.3 液体体燃料性性质的测测定随着我国国石油工工业的发发展，燃燃料油的的应用日日益广泛泛，因此此了解燃燃料油的的性质对对于燃料料油的选选用，燃燃烧设备备的选用用，组织织燃烧都都是十分分重要的的。液体体动力燃燃料的主主要性质质有：闪闪点、燃燃点、自自燃点、粘度、比重、凝固点点、发热热量等。本实验验介绍闪闪点、燃燃点、粘粘度的实实验。3.3.1 燃料油油粘度的的测定3.3.1.11 实实验目的的了解液体体粘度的的工业测测定方法法及温度度对粘度度的影响

60、响。3.3.1.22 实实验原理理粘度是液液体燃料料的一个个重要特特性参数数，对燃燃料的输输送、雾雾化和燃燃烧有较较大影响响。对液液体燃料料来说最最常用的的粘度单单位有：即动粘粘度、运运动粘度度和条件件粘度（或称相相对粘度度）。这这里介绍绍条件粘粘度。我国采用用的条件件粘度为为国际上上广泛采采用的恩恩氏粘度度。在一一定温度度t下一一定量的的试样自自恩格勒勒粘度计计底部小小孔流出出2000ml时时所需的的时间和和在200下流出出同体积积纯水所所需的时时间的比比值称为为恩氏粘粘度。用用符号表表示： （） （1）水的流出出时间为为常数，称为水水值（一一般200 时2200mml的水水流出时时间为55