熱工測試原理與技術

目錄
前言
第1章 熱工測試的基礎知識 1
1.1 測量和儀表的基本知識 1
1.1.1 測量概述 1
1.1.2 測量儀表的分類和特性 1
1.2 相似理論和實驗模型 4
1.2.1 相似的基本概念 4
1.2.2 量綱分析和π定理 5
1.2.3 相似理論及其應用 9
1.2.4 定性溫度和特征長度 13
1.3 測量誤差和實驗數(shù)據(jù)處理 14
1.3.1 測量誤差的基本概念 14
1.3.2 直接測量中隨機誤差的估計 16
1.3.3 間接測量中的誤差分析 23
1.3.4 實驗數(shù)據(jù)的處理 27
第2章 溫度和溫度場的測量 43
2.1 溫度和溫標 43
2.2 溫度的測量和測溫儀表 45
2.2.1 膨脹式溫度計 45
2.2.2 壓力表式溫度計 48
2.2.3 電阻溫度計 51
2.2.4 熱電偶溫度計 55
2.2.5 光纖溫度計 65
2.2.6 聲波溫度計 67
2.2.7 噪聲溫度計 69
2.3 溫度場的光學測量 70
2.3.1 紋影儀 70
2.3.2 陰影儀 73
2.3.3 干涉儀 74
2.4 測溫技術 77
2.4.1 固體內部溫度測量 77
2.4.2 表面溫度的測量 79
2.4.3 介質溫度測量 83
2.4.4 動態(tài)溫度的測量 87
2.5 測溫誤差分析 91
2.5.1 引線的導熱誤差 91
2.5.2 固體內部溫度測量誤差 92
2.5.3 壁面溫度測量誤差 94
2.5.4 測溫管引起的介質溫度測量誤差 100
2.5.5 溫度測量中的輻射誤差 101
2.6 溫度場的電模擬 103
參考文獻 105
第3章 壓力的測量 106
3.1 常用壓力計及其安裝 106
3.1.1 液柱式壓力計 106
3.1.2 彈性式壓力計 111
3.2 流體中的壓力測量 117
3.2.1 靜壓的測量 118
3.2.2 總壓的測量 121
3.2.3 壓力探針的測量誤差分析 122
3.3 測壓傳感器 124
3.3.1 電容式壓力傳感器 124
3.3.2 電感式壓力傳感器 125
3.3.3 電阻應變式測壓傳感器 126
3.3.4 壓電式測壓傳感器 129
3.3.5 霍爾式壓力傳感器 131
3.3.6 力平衡式壓力(壓差)傳感器 132
3.3.7 測壓傳感器的安裝 133
3.4 真空測量 134
3.4.1 基本概念 134
3.4.2 熱偶真空計 134
3.4.3 電離真空計 135
3.4.4 磁控放電真空計 135
3.4.5 放射性電離真空計 137
參考文獻 138
第4章 流速和流量的測量 139
4.1 流速的測量 139
4.1.1 流體速度大小的測量 139
4.1.2 流速測量技術 142
4.2 流量的測量 144
4.2.1 容積式流量測量方法和儀表 145
4.2.2 速度式流量測量方法和儀表 147
4.2.3 壓差式流量測量方法和儀表 154
4.2.4 其他型式的流量計 159
參考文獻 164
第5章 功率、熱流和熱焓的測量 165
5.1 功率的測量 165
5.1.1 電加熱功率 165
5.1.2 熱機功率 166
5.2 熱流的測量 167
5.2.1 傳導型熱流計的工作原理 168
5.2.2 熱流計的標定和測量誤差 169
5.2.3 熱流計的使用 171
5.3 氣流熱焓的測量 172
5.3.1 水冷式總焓探針 172
5.3.2 吸熱式總焓探針 174
5.3.3 高溫熱焓的測量 175
參考文獻 178
第6章 氣液兩相流的測量技術 179
6.1 兩相流體流量的測量 179
6.1.1 節(jié)流法 179
6.1.2 分離法 181
6.2 空隙率的測量 184
6.2.1 快關閥法 184
6.2.2 電阻抗法 185
6.2.3 衰減法 185
6.3 濕蒸汽干度的測定 187
6.3.1 分離法 187
6.3.2 節(jié)流法 188
6.3.3 加熱法 189
6.3.4 化學法測定蒸汽的濕度 190
6.4 液膜厚度的測量 190
6.4.1 電導探針法 190
6.4.2 熒光強度法 191
6.4.3 全反射法 192
6.5 過程層析成像技術 192
6.5.1 基本原理 193
6.5.2 重建原理 194
6.5.3 在兩相流測量中的應用 194
6.5.4 過程層析成像技術的優(yōu)缺點 195
參考文獻 195
第7章 工質的熱物理性質及其測定方法 198
7.1 熱物性學概說 198
7.2 比熱容的測定 199
7.2.1 絕熱量熱法 199
7.2.2 水卡計 201
7.2.3 氣體定壓比熱測定儀 202
7.2.4 非絕熱量熱法 203
7.3 導熱系數(shù)和導溫系數(shù)的測定——穩(wěn)態(tài)法 208
7.3.1 平板法 209
7.3.2 圓管法 214
7.3.3 軸向熱流法 215
7.3.4 圓球法 216
7.3.5 比較法 217
7.4 導熱系數(shù)和導溫系數(shù)的測定——非穩(wěn)態(tài)法 221
7.4.1 正規(guī)工況法 222
7.4.2 準穩(wěn)態(tài)法 226
7.4.3 熱線法 228
7.4.4 恒熱流平面熱源法 230
7.4.5 熱脈沖法 233
7.4.6 3ω法 235
7.4.7 周期熱流法 236
7.5 黏度的測定 238
7.5.1 圓管層流法 240
7.5.2 落球式黏度計 241
7.5.3 旋轉式黏度計 243
7.5.4 恩格勒黏度計 244
7.5.5 毛細管法 245
7.6 絕熱指數(shù)的測定 246
7.7 實際氣體p-v-T關系的測定 248
7.7.1 直接法 248
7.7.2 間接法 249
參考文獻 252
第8章 流體流動實驗研究 254
8.1 流動顯示 254
8.1.1 雷諾顯示 254
8.1.2 煙流法—煙風洞 256
8.1.3 粒子圖像測速技術 257
8.1.4 激光誘導熒光技術 258
8.1.5 紋影技術 258
8.1.6 流動層析成像技術 260
8.1.7 全息干涉技術 261
8.1.8 粒子紋影一體化流動顯示技術 263
8.2 流體在管內的流動 273
8.3 風洞實驗 276
8.3.1 絕流物體表面的壓力分布 277
8.3.2 平板附面層的速度分布 280
8.4 氣體在噴管中的流動 282
參考文獻 284
第9章 熱輻射 286
9.1 物體的黑度及其測定方法 286
9.1.1 量熱計法 286
9.1.2 正規(guī)工況法 288
9.1.3 輻射法 290
9.2 角系數(shù)的測定方法 293
9.3 輻射測溫 297
9.3.1 熱輻射測溫的物理基礎 297
9.3.2 輻射式高溫計 298
9.4 輻射熱流計 306
9.4.1 板式輻射熱流計 306
9.4.2 光電式熱流計 307
9.4.3 空心橢球式全輻射熱流計 307
9.4.4 瞬態(tài)輻射熱流計 309
9.5 紅外技術和熱像儀 310
9.5.1 紅外測溫儀 310
9.5.2 熱像儀 312
參考文獻 315
第10章 對流換熱的實驗研究 316
10.1 用量熱法測定對流換熱系數(shù) 317
10.2 熱-質比擬法測定對流換熱系數(shù) 318
10.2.1 熱-質比擬的基本概念 318
10.2.2 萘升華技術比擬對流換熱的實驗研究 319
10.2.3 氨吸收技術比擬對流換熱 322
10.2.4 電化學方法比擬對流換熱 324
10.3 流體自由運動時的換熱 325
10.3.1 大空間自然對流換熱 325
10.3.2 有限空間自然對流換熱 328
10.4 流體受迫流動時的換熱 329
10.4.1 圓管內湍流受迫對流換熱 330
10.4.2 流體縱掠平板時的換熱 333
10.4.3 外部繞流物體的對流換熱 334
10.5 液體沸騰換熱的研究 336
10.5.1 氣泡在加熱面上成長和脫離的研究 337
10.5.2 池內水平表面上的沸騰換熱 338
10.5.3 管內流動沸騰換熱的研究 340
10.5.4 沸騰臨界熱流密度的實驗測量 341
10.5.5 沸騰換熱的強化 343
10.6 蒸汽凝結時的換熱 346
10.6.1 豎壁上蒸汽的膜狀凝結 346
10.6.2 珠狀凝結換熱的研究 348
10.6.3 冷凝換熱的強化 349
10.7 換熱器實驗 350
10.7.1 換熱器傳熱系數(shù)的測定 350
10.7.2 換熱器單側換熱系數(shù)的測定 353
參考文獻 357