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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。
实验四火焰原子吸收光谱法测定铁(标准曲线法)一、目的与要求1．加深理解火焰原子吸收光谱法的原理和仪器的构造。
2．掌握火焰原子吸收光谱仪的基本操作技术。
3．掌握标准曲线法测定元素含量的分析技术。
二、方法原理金属铬和其他杂质元素对铁的原子吸收光谱法测定，基本上没有干扰情况，样品经盐酸分解后，即可采用标准曲线法进行测定。
标准曲线法是原子吸收光谱分析中最常用的方法之一，该法是在数个容量瓶中分别加入成一定比例的标准溶液，用适当溶剂稀释至一定体积后，在一定的仪器条件下，依次测出它们的吸光度，以加入标推溶液的质量(μg)为横坐标，相应的吸光度为纵坐标，绘出标准曲线。
试样经适当处理后，在与测定标准曲线吸光度的相同条件下测定其吸光度(一般采用插入法测定，即将试样穿插进测定标准溶液中间进行测量)，根据试样溶液的吸光度，通过标准曲线即可查出试样溶液的含量，再换算成试样的含量(％)。
三、仪器与试剂1．原子吸收分光光度计。
2．铁元素空心阴极灯。
3．空气压缩机。
4．瓶装乙炔气体。
5．(1+1)盐酸溶液。
6．浓硝酸7．铁标推溶液(储备液)，1.000mg·mL-1：准确称取高纯金属铁粉1.000g，用30mL盐酸(1+1)溶解后，加2~3mL浓硝酸进行氧化，用蒸馏水稀释至1L，摇匀。
8．铁标准溶液(工作液)，100μg·mL-1：取上述铁标准溶液(储备被)，用盐酸溶液(ω=0.05)稀释10倍，摇匀。
四、内容与步骤1．试样的处理(平行三份)准确称取o.2g试样于100mL烧杯中，加入1+1盐酸5mL，微热溶解，移入50 mL容量瓶并稀释至刻度，摇匀备测。
2．标准系列溶液的配制取6个洁净的50mL容量瓶，各加入1+1盐酸5mL，再分别加入0.0，2.0，5.0，10.0，15.0，20.0mL铁标准溶液〔工作液)，用蒸馏水稀释至刻度，摇匀备测。
3．仪器准备在教师指导下，按仪器的操作程序将仪器各个工作参数调到下列测定条件，预热20min：分析线：271．9nm 灯电流：8mA狭缝宽度：0.1mm 燃器高度：5mm空气压力：1．4kg／cm2乙炔流量：1.1L/min空气流量：5L/min 乙炔压力：0.5kg/cm24．测定标准系列溶液及试样镕液的吸光度。
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、减速器拆装试验
1.实验目的
（1）通过对减速器的拆装与观察，了解减速器的整体结构、功能及设计布局。
（2）通过减速器的结构分析，了解其如何满足功能要求和强度、刚度要求、工艺（加工与装配）要求及润滑与密封等要求，分析了解各种附件的功能。
（3）通过对减速器中某轴系部件的拆装与分析，了解轴上零件的定位方式、轴系与箱体的定位方式、轴承及其间隙调整方法、密封装置等。
（4）通过对不同类型减速器的分析比较，加深对机械零、部件结构设计的感性认识，为机械零、部件设计打下基础。
2.实验设备和工具
（1）展开式双级斜齿圆柱齿轮减速器拆装模型，分流式两级斜齿圆柱齿轮减速器拆装模型。
（2）观察、比较用减速器WD130蜗杆减速器、NGW31摆线针轮减速器、JZQ250双级斜齿圆柱齿轮减速器。
（3）活动扳手、手锤、钢直尺、游标卡尺。
3.减速器的类型与结构
减速器是一种由封闭在箱体内的齿轮、蜗杆蜗轮等传动零件组成的传动装置，装在原动机和工作机之间用来改变轴的转速和转矩，以适应工作机的需要。
由于减速器结构紧凑、
传动效率高、使用维护方便，因而在工业中应用广泛。
减速器常见类型有以下三种：圆柱齿轮减速器、锥齿轮减速器和蜗杆减速器，分别见图5-l a、b、c所示。
a）单级圆柱齿轮减速器b）锥齿轮减速器c）下置式蜗杆减速器
图5-1 减速器的类型
在圆柱齿轮减速器中，按齿轮传动级数可分为单级、两级和多级。
蜗杆减速器又可分为蜗杆上置式和蜗杆下置式。
两级和两级以上的减速器的传动布置形式有展开式、分流式和同轴式三种形式，分别见图5-2a、b、c所示。
展开式用于载荷平稳的场合，分流式用于变载荷的场合，同轴式用于原动机与工作机同轴的特殊的工作场合。
减速器的结构随其类型和要求的不同而异，一般由齿轮、轴、轴承、箱体和附件等组成。
实图5-3为单级圆柱齿轮减速器的结构图。
箱体为剖分式结构，由箱盖和箱座组成，剖分面通过齿轮轴线平面。
箱体应有足够的强度和刚度，除适当的壁厚外，还要在轴承座孔处设加强肋以增加支承刚度。
a）展开式b）分流式c）同轴式
图5-2 减速器传动布置形式
一般先将箱盖与箱座的剖分面加工
平整，合拢后用螺栓联接并以定位销定位，
找正后加工轴承孔。
对支承同一轴的轴承
孔应一次镗出。
装配时，在剖分面上不允
许用垫片，否则将不能保证轴承孔的圆度
误差在允许范围内。
箱盖与箱座用一组螺栓联接。
为保证
轴承孔的联接刚度，轴承座安装螺栓处做
出凸台，并使轴承座孔两侧联接螺栓尽量
靠近轴承座孔。
安装螺栓的凸台处应留有
扳手空间。
为便于箱盖与箱座加工及安装定位，
在剖分面的长度方向两端各有一个定位圆
锥销。
箱盖上设有窥视孔，以便观察齿轮
或蜗杆蜗轮的啮合情况。
窥视孔盖上装有通气图5-3 单级圆柱齿轮减速器结构图
器，使箱体内外气压平衡，否则易造成漏油。
1—起盖螺钉；2—通气器；3—视孔盖；4—箱盖；为便于拆卸箱盖，其上装有起盖螺钉。
5—吊耳；6—吊钩；7—箱座；8—油标尺；
为拆卸方便，箱盖上设有吊耳或吊环螺9—油塞；10—油沟；11—定位销
钉。
为搬运整台减速器，在箱座上铸有吊钩。
箱座上设有油标尺用来检查箱内油池的油面高度。
最低处有放油油塞，以便排净污油和清洗箱体内腔底部。
箱座与基座用地脚螺栓联接，地脚螺栓孔端制成沉孔，并留出扳手空间。
4.减速器的润滑与密封
减速器的润滑主要指齿轮与轴承的润滑，其润滑方式及润滑剂的选择见第12章及第16章。
减速器需密封的部位很多，可根据不同的工作条件和使用要求选择不同的密封结构。
轴伸出端的密封和轴承靠箱体内侧的密封见第16章。
箱体接合面的密封通常于装配时在箱体接合面上涂密封胶或水玻璃。
5.实验步骤
（1）观察减速器外部结构，判断传动级数、输入轴、输出轴及安装方式。
（2）观察减速器的外形与箱体附件，了解附件的功能、结构特点和位置，测出外廓尺寸、中心距、中心高。
（3）测定轴承的轴向间隙。
固定好百分表，用手推动轴至一端，然后再推动轴至另一端，百分表所指示出的量值差即是轴承轴向间隙的大小。
（4）拧下箱盖和箱座联接螺栓，拧下端盖螺钉（嵌入式端盖除外），拔出定位销，借助起盖螺钉打开箱盖。
（5）测定齿轮直齿圆柱齿轮齿数、模数，轴径。
用游标卡尺测量其值。
（6）仔细观察箱体剖分面及内部结构（润滑、密封、放油螺塞等），箱体内轴系零部件间相互位置关系，确定传动方式。
数出齿轮齿数并计算传动比，判定斜齿轮或蜗杆的旋向及轴向力、轴承型号及安装方式。
（7）取出轴系部件，拆零件并观察分析各零件的作用、结构、周向定位、轴向定位、间隙调整、润滑、密封等问题。
把各零件编号并分类放置。
（8）分析轴承内圈与轴的配合，轴承外圈与机座的配合情况。
（9）拆、量、观察分析过程结束后，按拆卸的反顺序装配好减速器。
6.注意事项
（1）减速器拆装过程中，若需搬动，只准搬动模型，并注意人身安全。
（2）拆卸箱盖时应先拆开联接螺钉与定位销，再用起盖螺钉将盖、座分离，然后利用盖上的吊耳或环首螺钉起吊。
拆开的箱盖与箱座应注意保护其结合面，防止碰坏或擦伤。
（3）拆装轴承时须用专用工具，不得用锤子乱敲。
无论是拆卸还是装配，均不得将力施加于外圈上通过滚动体带动内圈，否则将损坏轴承滚道。
7.思考题
（1）减速器的用途是什么？有哪些类型？
（2）箱体结合面用什么方法密封？
（3）减速器箱体上有哪些附件？各起什么作用？分别安排在什么位置？
（4）测得的轴承轴向间隙如不符合要求，应如何调整？
（5）轴上安装齿轮的一端总要设计成轴肩（或轴环）结构，为什么此处不用轴套？
（6）扳手空间如何考虑？正确的扳手空间位置如何确定？
实验记录
1.拆装减速器的主要参数
2.轴系结构分析（选择填空题）
（1）分析对象为（高速、中速、低速）轴系。
（2）齿轮(或蜗轮)在轴上的轴向定位是由（轴肩、轴套、端盖、挡圈）实现的。
周向定位是由（销、键、过盈配合、紧定螺钉）实现的。
（3）轴承在轴上的轴向定位是由（轴肩、轴套、端盖、挡圈）实现的，周向定位是由（销、键、过盈配合、紧定螺钉）实现的。
（4）轴系在箱体上的定位是由（轴承座孔、端盖、螺钉）实现的。
（5）需要进行间隙调整的地方是（轴向间隙、径向间隙），调整方法是（调整螺母、调整螺钉、增减调整垫片）。
需调整的原因是（转动灵活、齿轮啮合好、保持适当的间隙）。
（6）轴段长度应比齿轮（蜗轮）轮毂宽度（大、小），才能使齿轮（蜗轮）轴向定位。
（7）轴肩高度应比轴承内圈外径（大、小、相等），以便对轴承进行拆装。
（8）轴承端盖与轴承外圈接触处的厚度不能太（厚、薄），否则将与相碰擦。
（9）轴承端盖孔与轴外径之间应留有足够的（轴向间隙、径向间隙），以避免二者碰擦，而此处的泄漏问题由（密封装置、回油装置、防尘装置）避免。
