目录实验一流体力学综合实验 (2)实验二燃料热值的测定（氧弹法） (7)实验三球体法导热系数的测定. (12)实验四套管换热器液-液换热实验 (16)附录1 铜－康铜热电偶分度表 ...... 错误！未定义书签。

附录2 精密数字温度温差仪使用方法 . (21)实验一流体力学综合实验流体力学综合实验台为多用途实验装置，其结构示意图如图1所示。

图1 流体力学综合试验台结构示意图1.储水箱2.上、回水管3.电源插座4.恒压水箱5.墨盒6.实验管段组7.支架8.计量水箱9.回水管10.实验桌利用这种实验台可进行下列实验：一、雷诺实验；二、能量方程实验；一、雷诺实验1．实验目的（1）观察流体在管道中的流动状态；（2）测定几种状态下的雷诺数；（3）了解流态与雷诺数的关系。

2．实验装置在流体力学综合实验台中，雷诺实验涉及的部分有高位水箱、雷诺数实验管、阀门、伯努力方程实验管道、颜料水（蓝墨水）盒及其控制阀门、上水阀、出水阀，水泵和计量水箱等，秒表及温度计自备。

3．实验前准备（1）、将实验台的各个阀门置于关闭状态。

开启水泵，全开上水阀门，把水箱注满水，再调节上水阀门，使水箱的水有少量溢流，并保持水位不变。

（2）、用温度计测量水温。

4．实验方法 （1）、观察状态打开颜料水控制阀，使颜料水从注入针流出，颜料水和雷诺实验管中的水迅速混合成均匀的淡颜色水，此时雷诺实验管中的流动状态为紊流；随着出水阀门的不断的关小，颜料水与雷诺实验管中的水渗混程度逐渐减弱，直至颜料水与雷诺实验管中形成一条清晰的线流，此时雷诺实验管中的流动为层流。

（2）测定几种状态下的雷诺系数全开出水阀门，然后在逐渐关闭出水阀门，直至能开始保持雷诺实验管内的颜料水流动状态为层流状态。

按照从小流量到大流量的顺序进行实验，在每一个状态下测量体积流量和水温，并求出相应的雷诺数。

实验数据处理举例：设某一工况下具体积流量Q=3.467×10-5m 3/s ，雷诺实验管内径d=0.014m ，实验水温T=5℃，查水的运动粘度与水温曲线，可知微v=1.519×10-6m 2/s 。

流 速 s m FQ V /255.0014.0410467.325=⨯⨯==-π 雷诺数 207510519.1/225.0014.0/Re 6=⨯⨯=⋅=-v d V线根据实验数据和计算结果，可绘制出雷诺数与流量的关系曲线（图2）。

不同温度下，对应的曲线斜率不同。

3）测定下临界雷诺数调整出水阀门，使雷诺实验管中的流动处于紊流状态，然后缓慢地逐渐关小出水阀门，观察管内颜色水流的变动情况。

当关小某一程度时，管内的颜料水开始成为一条线流，即为紊流转变为层流的下临界状态。

记录下此时的相应的数据，求出下临界雷诺数。

4）观察层流状态下的速度分布关闭出水阀门，用手挤压颜料水开关的胶管二到三下，使颜料水在一小段管内扩散到整的断面。

然后，在微微打开出水阀门，使管内呈层流流动状态，这是即可观察到水在层流流动时呈抛物状，演示出管内水流流速分布。

注：每调节阀门一次，均需等待稳定几分钟。

关小阀门过程中，只许渐小，不许开打。

随着出水流量减小，应当调小上水阀门，以减少溢流流量引发的振动。

二、能量方程实验1、实验目的（1）、观察流体流经能量方程实验管时的能量转化情况，并对实验中出现的现象进行分析，从而加深对能量方程的理解。

（2）、掌握一种测量流体流速的原理。

2、实验装置流体力学综合实验台中，能量方程实验部分涉及的有上水箱、能量方程实验管、上水阀门、出水阀门、水泵、测压管板（图中未给出）和计量水箱等。

3、实验前准备工作开启水泵，全开水阀门使水箱注满水，再调节上水阀门，使水箱水位始终保持不变，并有少量溢出。

4、实验方法（1）、能量方程实验调节出水阀门至一定开度，测定能量方程实验管的四个断面四组测压管的液柱高度，并利用计量水箱和秒表测定流量。

改变阀门的开度，重复上面方法进行测试。

根据测试数据的计算结果，绘出某一流量下各种水头线（如图3），并运用能量方程进行分析，解释各测点各种能头的变化规律。

沿着流体流动方向增大的；Ⅰ与Ⅲ比较，两点管径相同，所以动能头基本相同，但Ⅲ点的压力能头比Ⅰ增大了，这是由于位置能转化而得来的；Ⅰ与Ⅱ比较，其位置能头相同，但Ⅱ点比Ⅰ点的压力能头大，这是图3 各种水头线由于管径变粗；速度减慢，动能头转化为压力能头；Ⅲ与Ⅳ比较，位置能头相同，但压力能头小了，可明显看出，是压力能头转化为速度能头了。

实验结果还清楚的说明了连续方程，对于不可压缩的流体稳定流动，当流量一定时，管径粗的地方流速小，细的地方流速大。

2）测速能量方程实验管上的四组测压管的任一组都相当与一个皮托管，可测得管内的流体速度。

由于本实验台将总测压管置与能量方程实验管的轴线，所以测得的动压水头代表了轴心处的最大速度。

皮托管求点速度的公式为：h=2gck2=∆h=gcu∆k式中u---毕托管测点处的点速度；c---毕托管的教正系数；∆h---毕托管全压水头与静水压水头差。

ϕ=2Hu∆g联立上两式可得H''ϕ=/h∆c∆式中u--- 测点处流速，有毕托管测定；''ϕ---测点流速系数；H∆---管嘴的作用水头；在进行能量方程实验的同时，就可以测定出各点的轴心速度和平均速度。

测试结果记入表二中，如果用皮托管求出所在截面的理论平均速度，可根据该截面中心处的最大流速。

雷诺数与平均流速的关系，参考有关流体力学求出。

表2-1实验二燃料热值的测定（氧弹法）一.实验目的单位燃料完全燃烧后所放出的热量称为热值，它是衡量燃料质量优劣的重要指标之一。

燃料热值可用氧弹量热计直接测定。

1．了解氧弹量热计的构造和使用，掌握固体燃料热值测定原理和方法。

2．测定量热计的热容量K值。

3．测定燃料的热值。

二.实验原理将已知量的燃料置于密封容器（氧弹）中，通入氧气，点火使之完全燃烧，燃料所放出的热量传给周围的水，根据水温升高度数计算出燃料热值。

测定时，除燃料外，点火丝燃烧，H2SO4和HNO3的生成和溶解也放出热量；量热计本身（包括氧弹.温度计.搅拌器和外壳等）也吸收热量；此外量热计还向周围散失部分热量，这些计算时都应考虑加以修正。

量热计系统在实验在条件下，温度升高1 ℃所需要的热量称为量热计的热容量。

测定之前，先使已知发热量的苯甲酸（量热计标准物质、热值为6329卡/克）在氧弹内燃烧，标定量热计的热容量K。

设标定时总热效应为Q，测得温度升高为Δt，测得热容量为K = Q/Δt量热计的热容量如果已由实验室测定，同学可不必再测。

测定时，再将已知量的被测燃料置于氧弹中燃烧，如测得温度高为Δt x，则燃烧总效应为：Q x = K×Δt x再经进一步修正计算出燃料的热值（具体计算方法见后面）。

三.实验装置量热计的构造(见图1),氧弹的构造(见图2)。

1．搅动棒； 2．外筒； 3．内筒； 4．垫脚； 5．氧弹； 6．传感器；7．点火按键； 8．电源开关； 9．搅拌开关； 10．点火输出负极；11．点火输出正极； 12．搅拌指示灯； 13．电源指示灯； 14．点火指示灯。

四.实验方法和步骤1．煤样准备为保证完全燃烧测定热值的煤样,应粉碎至粒度小于0.2毫米,每次测定称煤样1.0～1.2克精确至0.0002克。

2.点火丝点火丝有镍丝和铁丝,量出点火丝长度,计算点火丝重量(单位长度点火丝重量实验室已测好)。

3.量热计用水量热计外筒中需注满与室温相差不超过0.5℃的水（一般已注好）。

量热计内筒用蒸馏水,为减少散热误差,内筒水温应比外筒水温低0.7℃.内筒注入的水量,以保证水面没至氧弹进气阀的2/3高度为宜,约3000克,需精确至0.5克.4.装样料把氧弹的弹头放在弹头架上,将样品放入坩埚内,把坩埚放在燃烧架上.测量燃烧丝长度,然后将燃烧丝两端分别固定在弹头中的两根电极上,中部贴紧样品.(燃烧丝与坩埚壁不能相碰)在弹筒中注入10毫升的水,把弹头放入杯中（样品为苯甲酸，则不用注水）,用手拧紧。

5.充氧气使用高压氧气瓶充氧必须严格遵守操作规程.开始先充入少量氧气(约0.5MPa) ,然后开启出口,借以赶出弹中空气.再充入约1～2MPa的氧气.6.装置安装将氧弹小心放入量热计内筒，接好点火电线，盖上量热计盖, 插入测温传感器探头，调好精密数字温度温差仪，打开搅拌开关和电源开关，实验开始读数,7. 实验读数实验读数分为三期:初期,主期和末期,三个期互相衔接.初期:由读数开始至点火为初期,用以记录和观察周围环境与量热计在实验开始温度下热交换的关系,以求得散热校正值.初期内半分钟记录温度一次,直至得到11个读数为止.第11个读数作为燃烧前水的温度t h.主期:从第11个读数开始,在此阶段燃烧试样所放出的热量传给水和量热计,并使量热计设备的各部分温度达到平衡.读取初期的第11个读数之后,立即接通点火开关,点火指示灯亮,随之在1～2秒内熄灭表示点火完毕,继续观察温度计读数,在主期内仍半分钟读取一次读数,并逐一记录下来.点火后最初几次温度读数,因上升很快不易读准,可只读到0.01℃,但不少漏读,待温度上升减缓以后,而恢复读到0.001℃,一般在第一个半分钟内温度变化不大,然后就开始迅速上升,达到最高值后,就开始降温,开始下降的第一个温度读数为止为主期,第一个下降的温度读数作为水的最终温度t K。

温度在迅速升高后,也可能不再降低而继续上升,但上升愈来愈慢,这发生在室温较量热计温度为高的情况下.这种情况下,仍需每半分钟读一次温度读数,当这一温度变化每分钟不超过0.003℃时,即认为主期结束,主持最后一个温度读数为水的最终温度t K.末期:这一阶段的目的与初期相同,是为了观察实验终了温度下热交换的关系.主期的最后一个温度读数t K作为末期的第一个读数,此后仍每半分钟读取一次温度读数,至第11次读数,末期结束, 读数也结束.8．装置拆卸实验完毕,关闭搅拌开关和电源开关，拔出测温传感器探头，打开量热计盖, 取出氧弹并擦干。

小心打开氧弹排气阀(切不可先拧开氧弹盖),放出废气,响声停止后再拧开盖,检查弹内与弹盖,如有薄层烟渣或未燃尽的细粒,则实验失败,必须重做.将内筒的水倒掉，擦干量热计所有设备，将弹头置于弹头架上。

五．实验数据记录1）试样重量G2）点火丝燃烧的净重量b3）温度读数：初期、主期、末期；六．实验结果和分析1、计算量热计的热容量K值：K =（ Q b×G +ɡ×b）/（t K-t h+Δt）式中：Q b——苯甲酸（量热计标准物质）的热值为6329 KJ/Kg2、计算燃料燃烧的氧弹热值：Q x=[K（t K-t h+Δt）-ɡ×b]/G KJ/Kg式中：Q x——分析基试样的氧弹热值， KJ/KgΔt——热交换校正值，Δt =（V+V1）×(m+1)/2+V1×rV——初期每半分钟间隔内温度变化的平均值，即初期第1个读数减去第11个读数被10除。