1、工程熱力學與傳熱學課程實驗教學大綱課程名稱： 工程熱力學與傳熱學課程編號： 130106009課程類別： 非獨立開設實驗課程學時： 32 學時（總學時 32實驗學時 4）適用對象： 機械設計制造及其自動化專業、機械設計制造及其自動化專業（卓越計劃試點專業）、機械設計制造及其自動化專業（核電裝備工程）、機械設計制造及其自動化專業（機械電子）、材料控制與成型專業先修課程： 高等數學、大學物理課程負責人： 肖佩林執筆人： 肖佩林系室審核人： 羅金良一、課程的性質與任務本實驗課程是工程熱力學與傳熱學課程的重要學習環節。通過實驗課程，可使學生進一步鞏固和理解所學理論知識。本實驗的主要任務：1）了解實驗的

2、基本知識、基本原理和基本方法；2）初步掌握水蒸氣P-T 關系、了解測定熱量傳遞的基本原理和方法，并能對實驗數據進行正確的地分析處理。3）提高學生對壓力容器安全檢測器材的感性認識。二、教學的目的與要求通過本課程的學習，學生能夠了解和掌握工程熱力學與傳熱學的基本理論、常用工程熱力學與傳熱學檢測儀器的性能及使用方法等，提高學生的實驗操作技能和觀察分析實驗現象的能力，培養學生通過實驗進行科學研究的思維方法，樹立尊重實驗數據、實事求是、理論聯系實際的科學態度。三、考核方式及辦法：1、根據學生的實驗報告中實驗方法設計、實驗數據以及對數據的分析情況，考察學生做實驗時的動手能力，結合學習態度及考勤情況，由實驗

3、指導老師和任課教師綜合評分。2、對實驗報告評閱，主要是看學生是否能按實驗報告的要求完成實驗，報告撰寫是否能反映出學生的能力。3、實驗成績以5%計入本課程的的總成績。四、實驗項目名稱與學時分配：工程熱力學與傳熱學實驗安排一覽表學時必開或實驗序號實驗項目名稱分組人數分配選開類型可視化飽和蒸汽壓力與溫度12必開演示5的關系測量實驗球壘法測粒狀材料的導熱系22必開驗證5數五、實驗項目的具體內容：實驗一可視化飽和蒸汽壓力與溫度的關系測量實驗1 本次實驗的目的和要求1）通過觀察飽和蒸汽壓力和溫度變化的關系，加深對飽和狀態的理解，從而樹立液體溫度達到對應于液面壓力的飽和溫度時，沸騰便會發生的基本概念。2）通

4、過對實驗數據的整理，掌握飽和蒸汽壓力與溫度的關系（p-t關系）圖表的編制方法。3）學會溫度計、壓力表、調壓器和大氣壓力計等儀表的使用方法。4）學會用 Microsoft Excel繪制并擬合各種與p-t關系有關的曲線，總結p-t關系經驗公式。5）直接觀察小容積和金屬表面很光滑條件下的泡態沸騰現象。2. 實踐內容或原理1) 熟悉實驗裝置工作原理，學會溫度計、壓力表、調壓器和大氣壓力等儀表的使用方法2）記錄實驗數據3）應用誤差分析理論于繪制p-t 關系曲線，總結經驗公式3. 需用的儀器、試劑或材料等可視性飽和蒸汽壓力和溫度關系儀。4. 實踐步驟或環節）將溫度計插入銅管內；）將電接點壓力表上紅色指針

5、撥至1MPa；）將電壓調壓器指針調至零位，然后接通電源；）將電接點式壓力表上綠色指針設定在某一壓力值（例如開始時為0.1MPa）；）將電壓調壓器輸出電壓旋至（220 230） V ，電加熱器開始加熱蒸餾水，蒸汽發生器內壓力（黑色指針）開始緩慢上升；6）待蒸汽壓力升至設定值時，即黑色指針與綠色指針相撞時，將電壓調壓器降至（20 50） V）使加熱器處于保溫或微加熱狀態，這時蒸汽發生器內壓力（黑色指針）應基本保持不變；待蒸汽發生器內壁面出現微小氣泡時，即進入飽和水狀態（溫度與飽和蒸汽狀態相等），迅速記錄此飽和蒸汽的壓力（p）和溫度（t）。重復上述步驟（ 4）（ 7）實驗，在（ 0 1.0）MPa（

6、表壓）范圍內實驗不少于6 次，且實驗點應盡量分布均勻。5. 教學方式講授與指導相結合的方式，主要由學生動手完成。6. 考核要求實驗過程動手能力考核，實驗結果驗收，實驗報告評閱。7. 實踐教學報告要求1）記錄與計算2）繪制 p-t 關系曲線3）作雙對數坐標圖，并作線性擬合4）誤差分析實驗二球壘法測粒狀材料的導熱系數1 本次實驗的目的和要求1）鞏固和深化穩態導熱的基本理論，學習測定粒狀材料的熱導率的方法；2）確定熱導率和溫度之間的函數關系。2 實踐內容或原理熱導率是表征材料導熱能力的物理量，其單位為W/(mK) ，對于不同的材料，熱導率是不同的。對于同一種材料，熱導率還取決于它的化學純度，物理狀態

7、（溫度、壓力、成分、容積、重量和吸濕性等）和結構情況。各種材料的熱導率都是專門實驗測定出來的，然后匯成圖表，工程計算時，可以直接從圖表中查取。球壘法就是應用沿球半徑方向一維穩態導熱的基本原理測定粒狀和纖維狀材料導熱系數的實驗方法。設有一空心球體，若內外表面的溫度各為t1 和 t2 并維持不變，根據傅立葉導熱定律：A dt4 r 2 dtdrdr邊界條件： rr1 時 tt1r r2 時 tt23 需用的儀器、試劑或材料等導熱儀本體結構和測量系統，本體有兩個很薄的銅制同心球殼1 和 2 組成。內球殼外徑為d1，外球殼外徑為d2，在兩球殼之間均勻填滿粒狀材料（如砂子、珍珠巖、石棉灰等）。內殼中裝有

8、電加熱器，它產生的熱量將通過粒狀材料導至外殼，為使內外球殼同心，兩球之間有支撐桿。由試料導出的熱量從外殼表面以自然對流的方式由空氣帶走，球外商部和下部的空氣流動情況不同，外球表面溫度分布不均勻，因此在內外球殼的表面上各埋置36 個對熱電偶，用來測量內外球殼的溫度，并取其平均值作為球壁的表面溫度。球內試料應力求松緊均勻，填滿空間，室溫應盡量保持不變，避免日光直射球殼，應防止人員走動、風等對球殼表面空氣自由流動的干擾，以便使外球殼的自然對流放熱狀態穩定，這樣才能在試料內建立一維穩態溫度場。4. 實踐步驟或環節1）將試料烘干，并根據給定的被測材料的容量，算出儀器內所需裝填的試料重量，然后均勻的裝入球

9、內；2）將所有儀器儀表按導熱儀本體結構和測量系統接好，并經指導教師檢查；3）接通電源，用調壓變壓器將電壓調到一定的數值并保持不變，觀察各項測量數據的變化情況；4）當各項數據基本不隨時間變化時，說明系統已達穩定狀態，開始測量并記錄，每隔 5 分鐘測一次， 并測 3 次；5）整理數據，選取一組數據，代入計算式，計算值m ；6）改變電加熱器的電壓，即改變熱流，使它維持在另一數值上，當達到新的穩態后，重復步驟4 和 5，得到新的 m 值。利用兩種情況下的m 值，由（ 7）式求得0 、b 值，得出 和 t 之間的關系式0 (1bt) 。5.教學方式實驗教師現場操作演示，學生認真觀察。6.考核要求學生認真

10、聽取實驗教師的講解、認真觀察實驗過程，完成實驗報告的編寫。7.實踐教學報告要求1) 明確實驗的目的和意義；2) 實驗裝置和材料；3）實驗步驟；4) 原始實驗數據記錄、數據處理；5）實驗結果分析；6）實驗結論。六、實踐教學中應注意的問題1組織管理的要求：5 人一組；保持實驗室安靜、衛生、有序；實驗結束后由實驗教師清點儀器后方可離開實驗室。2對教師的要求：課堂中認真講述各種儀器的工作原理；布置學生課后及實驗前的復習和預習工作。3對學生的要求：提前對實驗內容進行預習，做好相關準備工作；實驗過程中認真聽取實驗教師的講解、認真觀察實驗過程；不得在實驗室內打鬧、喧嘩，不得隨意毀壞實驗室的儀器設備；實驗結束

11、后，需經實驗教師清點完畢，許可后方可離開實驗室；實驗結束后一個禮拜內完成實驗報告的編寫并上交給實驗教師或任課教師。4對教學基地、實驗室和實驗員的要求：認真做好實驗前的準備工作；合理、有序的組織學生進行相關實驗操作；對學生在實驗過程中遇到的問題及時幫忙處理；實驗結束后認真清點，確認儀器是否完好；完成實驗報告的批改工作，并將實驗成績匯總給任課教師。七、教材及主要參考書1、選用教材：熱工基礎張學學主編，高等教育出版社（第二版），2006 年；2、主要參考書：工程熱力學，沈維道，童鈞耕主編，高等教育出版社，2007 ；工程熱力學，施明恒、李鶴立編, 東南大學出版社，2003 年；工程傳熱學，許國良、王曉墨、鄔田華、陳維漢編，中國電力出版社，2005；傳熱學，楊世銘，陶文銓編著，高等教育出版社，2006。八、教改說明及其他加強理論與實踐的聯系，提高學生實際運用的能力，加強課堂教