传热学实验指导书资料.doc

PAGE  PAGE 13 传热学实验指导书 姓名： 学号： 专业班级： 环境与能源工程学院实验中心 热电偶的制作与标定 一、实验目的 1、掌握镍铬—康铜热电偶制作方法； 2、掌握热电偶的标定方法。 二、实验设备及原理 1、焊接设备：热电偶点焊机； 2、标定设备：热电偶校验仪； 3、其他设备：墨镜、钳子、剪刀、细砂纸、米尺等； 4、热电偶丝：0.2、0.5热电偶用康铜线、镍铬丝线。 热电偶是工业上最常用的一种测温元件，它是由两种不同的导体丝A和B，焊接组成一个闭合回路而构成的。其测温原理是基于1821年塞贝克发现的热电现象，当两种不同的导体A和B连接在一起构成一个闭合回路，此时如果两个接点的温度不同时（如t＞tO），那么在回路中就会产生热电动势，如图1所示。也就是说，热电偶是通过测量热电动势来实现测温的。 图1 电热偶原理图 A、B称为热偶丝，也称热电极。当两接点处于不同温度时回路中就会产生热电势，放置在被测温度为t的介质中的接头，称为测量端（工作端）；另一接头t0成为参考端（或自由端）。 常用的贱金属热电偶材料有： 铜-康铜 （T型） （常用于-200℃到+400℃测温） 镍铬-康铜（E型） （常用于-200℃到+900℃测温） 镍铬-镍硅或镍铝（K型） （常用于0℃到+1300℃测温） 本实验采用镍铬-康铜（E型）热电偶。使用时应根据测温范围和工作条件选择偶丝材料和线径。热电偶长度应根据工作端在介质中的插入深度来决定，通常为350～2000毫米。 三、实验步骤 热电偶的制作 热电偶测量端的焊接方法采用电弧焊，该方法是利用高温电弧将热电偶测量端熔化成球状。常用的有交流电弧焊和直流电弧焊两种。交流电弧焊的装置如图2所示，这种专职一般用来焊接贱金属热电偶。 图2 交流电弧焊装置 制作步骤如下： 1、焊接前仔细去掉热偶丝靠近待焊端部的绝缘层，然后将这两根被焊的热电极绞成如图3的麻花状或两顶端并齐。 图3 热电极处理 2、调节变压器使输出电压为24-30伏的交流电源作为焊接电源。 3、戴上墨镜和手套，用金属夹子（铜板电极）夹住待焊端作为一个电极，用炭棒（石墨电极）作为另一个电极，当炭棒与被焊热电偶丝顶端接近时，产生的瞬间电弧将两根热偶顶部熔接在一起而形成一个小圆球，用砂纸将小圆球表面打磨光滑。 注意：制作合格的热电偶标准是，焊接牢固，具有金属光泽结点表面圆滑，无玷污变质和裂纹，焊点直径约为偶丝直径的两倍，电极不允许有折损、扭曲现象。 热电偶的标定 本实验标定方法采用比较法标定，装置控制面板如图示。 标定步骤如下： 1、将标准热电偶接在面板的标准接线柱上，待测热电偶接在待测接线柱上。 2、检查仪表箱前面板上各开关的初始状态。把电源开关扳向下方断电状态，恒温调节器旋钮至左方，温度调节仪表上的检控温度设在150℃。 3、调节恒温 右旋(恒温调节加热电压调节)钮，管炉供电，并在指示仪表上指出。该旋钮的调压范围为0～220V。注意：对炉体的预热升温和初始升温应不超过40V，以利用炉体的使用寿命。可根据实验要求的恒温温度进行反复调节，直至稳定在需要的温度上。绝对稳定是不易控制的，可在基本稳定的条件下快速测定。 4、检测 在温度基本稳定的条件下，取等时间间隔，按照标准→被检1→被检2，被检2→被检1→标准的循环次序读数。要求循环测读两次，每个电偶读得四次读数。将测得的数据记录在记录表中。 四、实验数据记录及处理 标定记录表： 循环次序标准检验1检验2标准→被检1→被检2被检2→被检1→标准标准→被检1→被检2被检2→被检1→标准平均值首先计算标准电偶和待检电偶的算术平均值，如果待检电偶的算术平均值与算标准电偶的算术平均值的误差在2.5℃之内，则可认为合格。 五、实验报告要求 1、说明热电偶的测温原理； 2、简述本次实验热电偶的制作与标定方法； 3、处理实验记录数据，判断自己制作的热电偶是否合格，若不合格，分析其原因。 空气横掠单圆管表面时的放热实验 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。 二、实验原理 根据牛顿公式物体表面对流放热量Qc 可用下列计算： [w] （1） 式中：tw——圆管表面平均温度[℃]； tf——实验段前后流体的平均温度[℃]； F——圆管表面积[m2]，；d、l分别为圆管的直径和长度； α——对流放热系数；[w/m2·℃] 因此： [w/m