实验四

实验四：传热（空气—蒸汽）实验一、实验目的1．了解间壁式换热器的结构与操作原理；2．学习测定套管换热器总传热系数的方法；3．学习测定空气侧的对流传热系数；4．了解空气流速的变化对总传热系数的影响。

二、实验原理对流传热的核心问题是求算传热膜系数α，当流体无相变时对流传热准数关联式的一般形式为：(4-1)对于强制湍流而言，Gr准数可以忽略，故（4-2）本实验中，可用图解法和最小二乘法计算上述准数关联式中的指数m、n和系数A。

用图解法对多变量方程进行关联时，要对不同变量Re和Pr分别回归。

本实验可简化上式，即取n=0.4（流体被加热）。

这样，上式即变为单变量方程再两边取对数，即得到直线方程：（4-3）在双对数坐标中作图，找出直线斜率，即为方程的指数m。

在直线上任取一点的函数值代入方程中，则可得到系数A，即：（4-4）用图解法，根据实验点确定直线位置有一定的人为性。

而用最小二乘法回归，可以得到最佳关联结果。

应用微机，对多变量方程进行一次回归，就能同时得到A、m、n。

对于方程的关联，首先要有Nu、Re、Pr的数据组。

其准数定义式分别为：实验中改变冷却水的流量以改变Re准数的值。

根据定性温度（冷空气进、出口温度的算术平均值）计算对应的Pr准数值。

同时，由牛顿冷却定律，求出不同流速下的传热膜系数α值。

进而算得Nu准数值。

牛顿冷却定律：（4-5）式中：α—传热膜系数，[W/m2·℃]；Ｑ—传热量，［Ｗ］；Ａ—总传热面积，[m2]；△tm—管壁温度与管内流体温度的对数平均温差，[℃]。

传热量Q可由下式求得：（4-6）W—质量流量，[kg/h]；Cp—流体定压比热，[J/kg·℃]；t1、t2—流体进、出口温度，[℃]；ρ—定性温度下流体密度，[kg/m3]；V—流体体积流量，[m3/s]。

三、实验设备四、实验步骤1.启动风机：点击电源开关的绿色按钮，启动风机，风机为换热器的管程提供空气2.打开空气流量调节阀：启动风机后，调节进空气流量调节阀至微开，这时换热器的管程中就有空气流动了。

实验四设计实验－盐酸和氯化铵混合液的测定一、实验目的1、培养学生查阅有关书刊和阅读参考资料的能力。

2、运用所学知识及有关参考资料对实际试样设计实验方案。

3、培养学生分析问题、解决问题的能力。

二、实验方案设计的一般思路1、设计思路（1）首先根据试样的性质，确定测定方法；（2）实验测定原理及方法；（3）所需试剂的用量、浓度、配制方法；（4）试样是否需要溶解或稀释；（5）结果的计算2、常用试剂的浓度与用量（1）测定结果的误差一般要求小于0.2%，体积一般在20～30mL之间，称样量在0.2g以上；（2）各种滴定方法的常用浓度：酸碱滴定法0.05～0.5mol·L-1，配位滴定法0.01～0.05mol·L-1，沉淀滴定法0.1mol·L-1，高锰酸钾法0.01～0.05mol·L-1，重铬酸钾法0.01～0.1mol·L-1，碘量法0.1mol·L-1；（3）试剂用量：要考虑试剂的利用率，既能满足需要，又不致浪费太多。

3、仪器的选用（1）直接配制：分析天平、容量瓶、移液管、滴定管；（2）间接配制：用台秤、量筒、烧杯、试剂瓶；（3）样品：必须准确称量、配制和稀释。

三、本次方案设计的具体要求1、题目：盐酸和氯化铵混合液的测定（约含1.0 mol·L-1HCl和1.0mol·L-1NH4Cl）2、实验原理：包括采用何种方法，采用何种滴定方式，滴定剂的选择，计量点pH计算，指示剂的选择，滴定和标定反应方程式；3、主要试剂和仪器：试剂应写明浓度；4、实验步骤：详细且明确，应包括试剂的配制、标准溶液的标定、试样的处理、试样的测定，每一步都必须写明所用仪器和称样量的计算；5、结果计算：写出标定和测定结果的计算公式，必须注明公式中各项的单位及意义，样品测定结果以HCl和NH4Cl的物质的量浓度表示（单位：mol·L-1）；6、用实验报告纸，时间3小时，可参考教材和其他参考资料，但要求独立完成。

实验四：循环结构程序设计班级：学生姓名：学号：一、实验目的1、理解循环的概念2、理解并掌握循环结构相关语句的含义、格式及使用3、学会循环的应用及控制，包括：①掌握使用循环输入多个数据的方法②掌握在多个数据中有选择地输出数据的方法③掌握在多个数据中对某种数据进行计数的方法④掌握求多个数据中最大值、最小值的方法⑤掌握使用break、continue语句终止循环4、掌握循环的嵌套二、知识要点1、循环变量、循环条件、循环体的概念2、三种循环语句的一般格式、执行过程3、理解选择结构与循环结构中“条件表达式”之不同含义4、二重循环的执行过程三、实验预习（要求做实验前完成）1、循环变量的主要用途是：2、用循环求多个数的和之前，先要把和的初始值赋为：3、用循环求多个数的乘积之前，先要把乘积的初始值赋为：4、字符变量能否作为循环变量？5、循环过程中，如果循环条件成立，但需要结束循环，可采用什么办法？6、什么叫循环的嵌套？四、实验内容(要求提供：①算法描述或流程图②源程序)1. 编程，利用循环计算以下表达式的值：（5＋52）*(4+42)*(3+32)*(2+22)*(1+12)*(1/2+1/3+1/4+1/5)（for循环）include <stdio.h>#include <stdlib.h>int main(){int a;double sum=1,sum1=0;for(a=1;a<=5;a++)sum=sum*(a+a*a);printf("结果为%lf\n",sum);for(a=2;a<=5;a++)sum1=sum1+(1.0/a);printf("%lf\n",sum1);printf("结果为%lf\n",sum*sum1);return 0;}2. 编程，从键盘输入若干个整数，当输入0时，输入停止。

实验四探究水沸腾时温度变化的特点一．选择题（共6小题）1．为了方便研究“水沸腾时温度变化的特点”，小丹在老师的帮助下安全改装了一个玻璃电热水壶（去盖，如图所示），把水加热至沸腾，并能保持水的沸腾状态。

下列说法正确的是（）A．水沸腾时，产生大量气泡，气泡里的主要成分是空气B．实验过程中，壶里的水不断汽化C．水沸腾时，水面出现“白气”是由于水的汽化形成的D．水沸腾时，图中温度计的示数就是水沸腾的准确温度【解答】解：A、沸腾是在液体表面和内部同时发生的一种剧烈的汽化现象，沸腾时会产生大量的气泡，气泡内主要成分是水汽化后产生的水蒸气，故A错误；B、水的沸腾过程是在液体表面和内部同时发生的汽化，整个过程中壶内水不断汽化，故B正确；C、白气是热的水蒸气遇到冷的空气液化成的小水滴，故C错误；D、温度计使用时，下方玻璃泡浸没在被测液体中，但不能碰容器底和壁，实验中温度计放置如图，温度计玻璃泡碰到容器底，这样使测量温度比水沸腾温度偏高，故D错误；故选：B。

2．如图所示是“探究水的沸腾”实验，下列说法中正确的是（）A．图甲视线可以正确读出温度计示数B．图乙是水沸腾时水中气泡上升情况C．图丙温度计的示数是90.2℃D．图丁说明此时水的沸点是98℃【解答】解：A、读温度计示数时，视线要与温度计中的液面相平，由图可知，视线俯视，故A错误；B、沸腾时有大量气泡产生，气泡在上升过程中，体积逐渐增大，气泡在上升过程中体积逐渐减小，所以是沸腾前的图象，故B错误；C、温度计分度值是1℃，液面在零刻度以上，所以示数为92℃，故C错误；D、水沸腾时吸热温度不变，由图可知，此时水的沸点是98℃，故D正确。

故选：D。

3．如图所示是“探究水的沸腾”实验，下列说法中正确的是（）A．图中视线可以正确读出温度计示数B．图中是水沸腾时水中气泡上升情况C．图中温度计的示数是90.2℃D．图中说明此时水的沸点是98℃【解答】解：A、读温度计示数时，视线要与温度计中的液面相平，由图可知，视线俯视，故A错误；B、沸腾时有大量气泡产生，气泡在上升过程中，体积逐渐增大，气泡在上升过程中体积逐渐减小，所以是沸腾前的图象，故B错误；C、温度计分度值是1℃，液面在零刻度以上，所以示数为92℃，故C错误；D、水沸腾时吸热温度不变，由图可知，此时水的沸点是98℃，故D正确。

实验4叠加原理与戴维南定理的验证实验四叠加原理与戴维南定理的验证⼀、实验⽬的1、验证线性电路叠加原理的正确性，加深对线性电路的叠加性和齐次性的认识和理解。

2、验证戴维南定理的正确性3、掌握测量有源⼆端⽹络等效参数的⼀般⽅法⼆、原理说明1、叠加原理：在有⼏个独⽴源共同作⽤下的线性电路中，通过每⼀个元件的电流或其两端的电压，可以看成是由每⼀个独⽴源单独作⽤时在该元件上所产⽣的电流或电压的代数和。

线性电路的齐次性是指当激励信号（某独⽴源的值）增加或减⼩K倍时，电路的响应（即在电路其它各电阻元件上所建⽴的电流和电压值）也将增加或减⼩K倍。

2、任何⼀个线性含源⽹络，如果仅研究其中⼀条⽀路的电压和电流，则可将电路的其余部分看作是⼀个有源⼆端⽹络（或称为含源⼆端⼝⽹络）。

戴维南定理指出：任何⼀个线性有源⽹络，总可以⽤⼀个等效电压源来代替，此电压源的电动势E S等于这个有源⼆端⽹络的开路电压U0C，其等效内阻R0等于该⽹络中所有独⽴源均置零（理想电压源视为短路，理想电流视为开路）时的等效电阻。

U0C和R0称为有源⼆端⽹络的等效参数。

3、有源⼆端⽹络等效参数的测量⽅法（1）开路电压、短路电流法在有源⼆端⽹络输出端开路时，⽤电压表直接测其输出端的开路电压U0C，然后将其输出端短路，⽤电流表测其短路电流I SC，则内阻为R0=U OC/I SC（2）伏安法⽤电压表、电流表测出有源⼆端⽹络的外特性如图A所⽰。

根据外特性曲线求出斜率tgΦ，则内阻R O=tgΦ=△U/△I=U OC/I SC图A 图B⽤伏安法，主要是测量开路电压及电流为额定值I N时的输出端电压值U N，则内阻为R O=U OC-U N/I N若⼆端⽹络的内阻值很低短路电流很⼤时，则不宜测短路电流。

（3）半电压法如图B所⽰，当负载电压为被测⽹络开路电压⼀半时，负载电阻（负载电阻由万⽤表测量），即为被测有源⼆端⽹络的等效内阻值。

（4）零⽰法在测量具有⾼内阻有源⼆端⽹络的开路电压时，⽤电压表进⾏直接测量会造成较⼤的误差，为了消除电压表内阻的影响，往往采⽤零⽰测量法，如图C所⽰。

实验四 叠加定理和戴维宁定理叠加定理和戴维宁定理是分析电阻性电路的重要定理。

一、实验目的1. 通过实验证明叠加定理和戴维宁定理。

2. 学会用几种方法测量电源内阻和端电压。

3. 通过实验证明负载上获得最大功率的条件。

二、实验仪器直流稳压电源、数字万用表、导线、430/1000/630/680/830欧的电阻、可变电阻箱等。

三、实验原理1．叠加定理：在由两个或两个以上的独立电源作用的线性电路中，任何一条支路中的电流（或电压)，都可以看成是由电路中的各个电源（电压源和电流源）分别作用时，在此支路中所产生的电流（或电压）的代数和。

2．戴维宁定理：对于任意一个线性有源二端网络，可用一个电压源及其内阻RS 的串联组合来代替。

电压源的电压为该网络N 的开路电压u OC ；内阻R S 等于该网络N 中所有理想电源为零时，从网络两端看进去的电阻。

3．最大功率传输定理：在电子电路中，接在电源输出端或接在有源二端网络两端的负载RL ，获得的功率为当RL=R0时四、实验内容步骤1．叠加定理的验证根据图a 联接好电路，分别测定E 1单独作用时，E 2单独作用时和E 1、E 2共同作用时电路中的电流I 1，I 2，I 3。

同时，判定电流实际方向与参考方向。

测量数据填入表4-1中。

2. 戴维宁定理的验证根据图b 联接好电路，测定该电路即原始网络的伏安特性I R L =f （U R L ）。

依次改变可变电阻箱RL 分别为1K Ω、1.2K Ω、1.6K Ω、2.24K Ω、3K Ω、4K Ω、5K Ω，然后依次测量出对应RL 上的电流和电压大小，填入表4-2中。

并绘制其伏安曲线。

然后，计算其对应功率。

含源网络等效U0,R0的测定方法：a.含源消源直测法；b.开压短流测量法：R R R U R I P OC 202⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+==COCR U P 42max =U0,Is,R0=U0/Is。

根据上述两种方法之一测出U0，R0，从而将图b的电路可以等效成图c。

实验四易燃固体燃烧速度实验实验目的1、学会使用固体燃烧速度测定仪测定金属和非金属样品的燃烧速度。

2、根据燃烧速度的数值评价易燃固体的相对危险性，即包装等级。

实验样品金属镁粉：150克冰片：150克实验原理及包装等级标准1、用气体火焰点燃样品，看样品是否出现燃烧带着火焰或冒烟传播。

如果在规定的时间内出现传播，那么进行下一步试验来确定燃烧速率和强度。

2、用同样的方法点燃样品，测试样品在规定的长度内的燃烧时间来确定样品的燃烧速率和强度。

3、易于燃烧的固体（金属粉末除外），如燃烧时间小于45秒并且火焰通过湿润段应划入II 类包装。

金属或金属合金粉末，如反应段在5分钟以内蔓延到试样的全部长度，应划入II 类包装。

4、易于燃烧的固体（金属粉末除外），如燃烧时间小于45秒并且湿润段阻止火焰传播至少4分钟，应划入III类包装。

金属或金属合金粉末，如反应段在大于5分钟但小于10分钟内蔓延到试样的全部长度，应划为III类包装。

实验仪器固体燃烧速度测定仪、2kg液化气罐、样品盛装模具。

图1 图2如图1、图2所示盛装样品的模具示意图。

模具装样品部分的尺寸为长250毫米、剖面高10毫米和宽20毫米的三角形。

三角形样品料堆台板箱体燃烧喷嘴导热性低的地板通液化气体图3如图3所示样品燃烧台，将样品放在导热性低的底板上，用液化汽喷嘴喷出的高温火焰灼烧样品的一端，直到粉末点燃或在规定的时间内不反应。

使用液化气罐点燃火焰。

实验程序1、初步甄别试验将粉状或颗粒状样品松散地装入模具。

然后让模具从20毫米高处跌落在硬表面上三次。

在模具顶上安放冷的不渗透、低导热的平板，把设备倒置，拿掉模具把平板放到燃烧台上（如图3所示）。

用液化汽喷嘴（最小直径5毫米）喷出的高温火焰（最低温度1000℃）烧样品带的一端，直到样品点燃，喷烧最长时间为2分钟（金属或合金粉末为5分钟）。

应注意燃烧在2分钟（或金属粉为20分钟）试验时间内是否沿着样品带蔓延200毫米。