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传热实验常用仪表

发布时间：2010/6/8 阅读次数：1328 字体大小: 【小】【中】【大】

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传热实验常用仪表

一、直流稳压电源

常用的教学实验所用稳压电源系WQ1型晶体管直流稳压电源。它是一种串联型电子稳压器，具有高稳定度，可输出±1V至±50V连续可变的直流电压，其线路结构如图1所示。

图1　直流稳压电源线路框图

它由调整部分、比较放大部分、参考电压部分及取样部分组成。利用取样电路可以使稳压过的输出电压与稳定的参考电压进行恒定的比较。输出电压的任何变化通过取样电路用比较电路与参考电压进行比较，然后对其差值进行放大，送至串联调整元件，至使调整元件内阻变化，改变了输出电压，以一定的精度补偿了输出电压原来的变动，保持输出电压的稳定。

使用本稳压电源时应注意以下几点：

1、为保证电源正常工作，电源电压必须保证在198V至242V之间。

2、接通电源后，由于电流的冲击常常超载使指示灯亮。按启动开关10分钟后即可正常工作。

3、面板上的电压表，第Ⅰ、Ⅱ路稳压器按0～15V刻度，第Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ路稳压器按0～50V刻度。

4、调节各路输出的波段开关和电位器，可得到规定范围内的任意电压值，但Ⅳ、Ⅴ路改变波段开关后，输出不一定变化，须调节相应的电位器，输出方可变化。

5、若需要对地为负的电源输出时，应将拨动开关搬至“－”接地之位置。

二、恒温水浴

本实验室的传热教学实验用的恒温水浴系GL－50型超级水浴恒温器。它的外壳是由薄钢制成的筒体，内部水浴筒与盖板用铜板制成。内外筒体之间衬以玻璃纤维作为保温层。盖板上装有电动机与水泵，泵轴下端装有搅拌叶浆，它可以在水中不断搅拌，使液体不停地循环，促使水温均匀。盖板上还装有水银接触温度计与读数温度计各一支，做为控制和读取水温之用：水浴筒内装有两只管状加热器（500W与1000W）作加热用。水浴筒内还没有一只试验筒，用紫铜板制成，可作液体和空气恒温用。试验筒与水浴之间设有一只冷凝管，用来降低水温。在外壳筒体上，附装着电气控制盒。盒内装有一电子管和一直流继电器，接触温度计控制电子管的栅极电流，使继电器接通或断开。当水温升至控制温度时，继电器断开，加热器停止工作。

使用本恒温水浴时应注意以下几点：

1．接触温度计在工作时不可震动。将其插入避震架时，上部位置要移正，尾部应调整在面孔中心，然后再固定下部支架，尾部绝对不能与盖板相碰，否则会失去避震作用。

2．不能在恒温器未加水时通电加热，否则会因干烧而损坏。

3．水浴筒内水的高度以距盖板30mm左右为宜，不要在未升温时将水加满，防止水因受热膨胀而溢出。

4．不能使水流入盖板上的电源引入孔，以防受潮短路。

5．为了减少恒温波动，要在恒温后将1000W加热器断开。

6．当控制温度选定后，要把接触温度计胶木帽上的螺钉旋紧，以防止在工作时因胶木帽移动而引起工作温度的不稳定。

三、热电偶温度计

由热电偶和显示仪表（动圈仪表或电位差计）所组成的测温系统叫热电偶温度计：它具有测温范围广、灵敏度高、动态响应快、便于远距离指示和结构简单等优点，在传热实验中应用十分广泛。以下简述其原理及用法。

1、热电偶温度计的测温原理

如果把两种不同的导体A和B组成如图2所示的闭合回路，就构成了热电偶。A、B二导体称为热电极，高温端1称为工作端或热端（T），低温端2称为自由端或冷端（To）。当两接点（两端）的温度不同时，如T>To，在回路中就产生热电势E_AB(T, To)，其大小

E_AB( T, To)= E_BA( T )+ E_AB( To)

= E_AB( T )－E_AB( To)

如果将一接点的温度To保持为常数，则热电势就为另一接点温度T的单值函数。这种函数关系称为热电偶的热电特性。在To=0℃的情况下，把热电势与温度T的关系列成表格，这种表格称为热电偶的分度表。

要测量温度，就要测量热电势的大小。要测量热电势，就必须在热电偶回路中接入电测仪表，

如图3所示，相当于在热电偶回路中接入第三种导体C。可以证明：在热电偶回路中，只要接入的第三种导体两端温度相同，则回路的热电势保持不变，不受第三种导体的影响。但是，如果接入的第三种导体两端温度不同，回路的热电势就要变化，引起误差。

常用的热电偶有以下几种：

铂铑—铂：　分度号　LB—3；测温范围：到约1300℃

镍铬—镍硅：分度号　EU—2；测温范围：到约1000℃

镍铬—考铜：分度号　EA—2；测温范围：到约600℃

铜　—康铜：分度号　CK；测温范围：到约200℃

热电偶的热电势与温度的关系应在恒温电炉内用标准温度计标定，作出毫伏－温度曲线。实验时根据毫伏数即可由毫伏一温度曲线图查得温度。标定时，通常维持To=0℃。故应用时，也应把冷端放在冰水混合物中维持为0℃。若冷端不是零度，而是室温，则应把测得的热电势，加上室温与0℃间的热电势。然后按此总热电势查表确定热端的温度T。

2、直流电位差计的原理和使用

直流电位差计的工作原理是电压平衡法，即把被测热电势和已知电势相比较，当两者达到平衡时，被测热电势就等于已知电势。其原理如图4所示。它由工作电流回路、校准工作电流回路和测量回路组成。工作电流回路的作用是产生固定的工作电流I。I靠调节Rc后而固定。

图4　直流电位差计原理线路

校准工作电流回路的作用是校准工作电流回路的电流I，调节R_B，使检流计G指零，保证I=E_N/R_N

测量回路的作用是比较I在R_C上产生的电压U_RC和被测热电势E_X。调节R_C使G指零，此时E_X=IR_OO=(E_N/R_N) R_OO。由于E_N、R_N都是已知数，故R_OO的大小就代表了E_X的大小，E_X从R_C刻度盘上直接读出。

直流电位差计的使用步骤和注意事项：

1）使用步骤：

（1）调节检流计的机械零点，使检流计指零。

（2）把开关k₁置于接通位置。

（3）把开关k₂置于b位置，调节R_B，使检流计指零。

（4）把开关k₂置于a位置，调节R_C，使检流计指零，即可读数。

2）注意事项：

（1）电位差计不能摇动、倒翻，接线柱不能接错。

（2）调节工作电流时要迅速，否则，将使标准电池寿命大大缩短，甚至损坏。

（3）根据被测热电势的大小，选择合适的量程。

（4）测量热电势时，要事先估计热电势的大小，把电位差计的刻度盘放在与此热电势差不多大小的位置上，以免检流计偏度过大，损坏仪表。

（5）每进行一次测量之前，都要校准工作电流。

（6）不工作时，开关应放在断路位置，以免工作电池的电流无谓损耗。

本实验室中，教学实验的电位差计为UJ33a，其最小分度值为1mV，可以估计读到0.1mV。UJ33a的最大测定误差绝对值为｜△｜=0.05%E_X－1mV，其中E_X为被测热电势。

四、毕托管

由全压通道和静压通道组合而成。其测速原理是基于流体流速与流体的全压和静压之差即动压△P有一定的关系，此关系可根据伯努利方程确定，即

式中ρ——流体的密度

△P——流体的动压

注意事项：

（1）毕托管的全压测量孔要对准来流方向。

（2）△P由U型管压力计或斜管压力计测量。

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