热工测试原理与技术

目录
前言
第1章 热工测试的基础知识 1
1.1 测量和仪表的基本知识 1
1.1.1 测量概述 1
1.1.2 测量仪表的分类和特性 1
1.2 相似理论和实验模型 4
1.2.1 相似的基本概念 4
1.2.2 量纲分析和π定理 5
1.2.3 相似理论及其应用 9
1.2.4 定性温度和特征长度 13
1.3 测量误差和实验数据处理 14
1.3.1 测量误差的基本概念 14
1.3.2 直接测量中随机误差的估计 16
1.3.3 间接测量中的误差分析 23
1.3.4 实验数据的处理 27
第2章 温度和温度场的测量 43
2.1 温度和温标 43
2.2 温度的测量和测温仪表 45
2.2.1 膨胀式温度计 45
2.2.2 压力表式温度计 48
2.2.3 电阻温度计 51
2.2.4 热电偶温度计 55
2.2.5 光纤温度计 65
2.2.6 声波温度计 67
2.2.7 噪声温度计 69
2.3 温度场的光学测量 70
2.3.1 纹影仪 70
2.3.2 阴影仪 73
2.3.3 干涉仪 74
2.4 测温技术 77
2.4.1 固体内部温度测量 77
2.4.2 表面温度的测量 79
2.4.3 介质温度测量 83
2.4.4 动态温度的测量 87
2.5 测温误差分析 91
2.5.1 引线的导热误差 91
2.5.2 固体内部温度测量误差 92
2.5.3 壁面温度测量误差 94
2.5.4 测温管引起的介质温度测量误差 100
2.5.5 温度测量中的辐射误差 101
2.6 温度场的电模拟 103
参考文献 105
第3章 压力的测量 106
3.1 常用压力计及其安装 106
3.1.1 液柱式压力计 106
3.1.2 弹性式压力计 111
3.2 流体中的压力测量 117
3.2.1 静压的测量 118
3.2.2 总压的测量 121
3.2.3 压力探针的测量误差分析 122
3.3 测压传感器 124
3.3.1 电容式压力传感器 124
3.3.2 电感式压力传感器 125
3.3.3 电阻应变式测压传感器 126
3.3.4 压电式测压传感器 129
3.3.5 霍尔式压力传感器 131
3.3.6 力平衡式压力(压差)传感器 132
3.3.7 测压传感器的安装 133
3.4 真空测量 134
3.4.1 基本概念 134
3.4.2 热偶真空计 134
3.4.3 电离真空计 135
3.4.4 磁控放电真空计 135
3.4.5 放射性电离真空计 137
参考文献 138
第4章 流速和流量的测量 139
4.1 流速的测量 139
4.1.1 流体速度大小的测量 139
4.1.2 流速测量技术 142
4.2 流量的测量 144
4.2.1 容积式流量测量方法和仪表 145
4.2.2 速度式流量测量方法和仪表 147
4.2.3 压差式流量测量方法和仪表 154
4.2.4 其他型式的流量计 159
参考文献 164
第5章 功率、热流和热焓的测量 165
5.1 功率的测量 165
5.1.1 电加热功率 165
5.1.2 热机功率 166
5.2 热流的测量 167
5.2.1 传导型热流计的工作原理 168
5.2.2 热流计的标定和测量误差 169
5.2.3 热流计的使用 171
5.3 气流热焓的测量 172
5.3.1 水冷式总焓探针 172
5.3.2 吸热式总焓探针 174
5.3.3 高温热焓的测量 175
参考文献 178
第6章 气液两相流的测量技术 179
6.1 两相流体流量的测量 179
6.1.1 节流法 179
6.1.2 分离法 181
6.2 空隙率的测量 184
6.2.1 快关阀法 184
6.2.2 电阻抗法 185
6.2.3 衰减法 185
6.3 湿蒸汽干度的测定 187
6.3.1 分离法 187
6.3.2 节流法 188
6.3.3 加热法 189
6.3.4 化学法测定蒸汽的湿度 190
6.4 液膜厚度的测量 190
6.4.1 电导探针法 190
6.4.2 荧光强度法 191
6.4.3 全反射法 192
6.5 过程层析成像技术 192
6.5.1 基本原理 193
6.5.2 重建原理 194
6.5.3 在两相流测量中的应用 194
6.5.4 过程层析成像技术的优缺点 195
参考文献 195
第7章 工质的热物理性质及其测定方法 198
7.1 热物性学概说 198
7.2 比热容的测定 199
7.2.1 绝热量热法 199
7.2.2 水卡计 201
7.2.3 气体定压比热测定仪 202
7.2.4 非绝热量热法 203
7.3 导热系数和导温系数的测定——稳态法 208
7.3.1 平板法 209
7.3.2 圆管法 214
7.3.3 轴向热流法 215
7.3.4 圆球法 216
7.3.5 比较法 217
7.4 导热系数和导温系数的测定——非稳态法 221
7.4.1 正规工况法 222
7.4.2 准稳态法 226
7.4.3 热线法 228
7.4.4 恒热流平面热源法 230
7.4.5 热脉冲法 233
7.4.6 3ω法 235
7.4.7 周期热流法 236
7.5 黏度的测定 238
7.5.1 圆管层流法 240
7.5.2 落球式黏度计 241
7.5.3 旋转式黏度计 243
7.5.4 恩格勒黏度计 244
7.5.5 毛细管法 245
7.6 绝热指数的测定 246
7.7 实际气体p-v-T关系的测定 248
7.7.1 直接法 248
7.7.2 间接法 249
参考文献 252
第8章 流体流动实验研究 254
8.1 流动显示 254
8.1.1 雷诺显示 254
8.1.2 烟流法—烟风洞 256
8.1.3 粒子图像测速技术 257
8.1.4 激光诱导荧光技术 258
8.1.5 纹影技术 258
8.1.6 流动层析成像技术 260
8.1.7 全息干涉技术 261
8.1.8 粒子纹影一体化流动显示技术 263
8.2 流体在管内的流动 273
8.3 风洞实验 276
8.3.1 绝流物体表面的压力分布 277
8.3.2 平板附面层的速度分布 280
8.4 气体在喷管中的流动 282
参考文献 284
第9章 热辐射 286
9.1 物体的黑度及其测定方法 286
9.1.1 量热计法 286
9.1.2 正规工况法 288
9.1.3 辐射法 290
9.2 角系数的测定方法 293
9.3 辐射测温 297
9.3.1 热辐射测温的物理基础 297
9.3.2 辐射式高温计 298
9.4 辐射热流计 306
9.4.1 板式辐射热流计 306
9.4.2 光电式热流计 307
9.4.3 空心椭球式全辐射热流计 307
9.4.4 瞬态辐射热流计 309
9.5 红外技术和热像仪 310
9.5.1 红外测温仪 310
9.5.2 热像仪 312
参考文献 315
第10章 对流换热的实验研究 316
10.1 用量热法测定对流换热系数 317
10.2 热-质比拟法测定对流换热系数 318
10.2.1 热-质比拟的基本概念 318
10.2.2 萘升华技术比拟对流换热的实验研究 319
10.2.3 氨吸收技术比拟对流换热 322
10.2.4 电化学方法比拟对流换热 324
10.3 流体自由运动时的换热 325
10.3.1 大空间自然对流换热 325
10.3.2 有限空间自然对流换热 328
10.4 流体受迫流动时的换热 329
10.4.1 圆管内湍流受迫对流换热 330
10.4.2 流体纵掠平板时的换热 333
10.4.3 外部绕流物体的对流换热 334
10.5 液体沸腾换热的研究 336
10.5.1 气泡在加热面上成长和脱离的研究 337
10.5.2 池内水平表面上的沸腾换热 338
10.5.3 管内流动沸腾换热的研究 340
10.5.4 沸腾临界热流密度的实验测量 341
10.5.5 沸腾换热的强化 343
10.6 蒸汽凝结时的换热 346
10.6.1 竖壁上蒸汽的膜状凝结 346
10.6.2 珠状凝结换热的研究 348
10.6.3 冷凝换热的强化 349
10.7 换热器实验 350
10.7.1 换热器传热系数的测定 350
10.7.2 换热器单侧换热系数的测定 353
参考文献 357