课程代码：UMEC1008 课程学分：3学分 课程名称（中/英）：热工基础/Thermal Foundations 课程学时：63学时 实验学时：9学时 适用专业：车辆工程 实验室名称：建筑环境实验室 一、课程简介： 配合《热工基础》的理论教学，培养学生运用热力学和传热学的基本理论和公式，解决实际问题的能力。要 求学生掌握空气比热、绝热指数以及水蒸气温压关系的测定方法，掌握导热系数、换热系数等传热学基本量的测量 原理与方法。能够熟练使用各种仪器和装置，学会通过实验成果的分析和讨论，掌握实验数据的处理方法，加深对 基本概念的理解。对带有设计特点的实验，可启发和指导学生通过开放实验室的方式进行选做。 二、实验项目及学时分配 序号 项目名称 实验类型 学时分配 每组人数 必修/选修 1 空气绝热指数测定 验证 1学时 3人 必修 2 饱和蒸气压力和温度 验证 2学时 3人 必修 关系实验 3 气体定压比热测定实 验证 2学时 3人 选修 哈 4 喷管流动特性实验 综合 2学时 3人 选修 活塞式压气机性能试 演示 2学时 3人 选修 哈 6 稳态平板法测定绝热 验证 2学时 3人 必修 材料导执系数实哈 7 具有对流换热表面的 综合 1学时 3人 必修 伸展体传热特性试验 8 空气绕水平圆管自然 综合 2学时 3人 必修 对流换热实验 9 角系数测定实验 验证 1学时 3人 必修 10 液体导热系数测量 验证 2学时 3人 选修 11 空气描掠单管时平均 综合 2学时 3人 选修 换热系数的测定 三、实验内容及教学要求 实验项目1：空气绝热指数测定 1.教学内容 空气绝热指数的方法：影响实验精度的因素。 2.教学目标 (1)了解空气绝热指数的物理意义
课程代码：UMEC1008 课程学分：3学分 课程名称（中/英）：热工基础/Thermal Foundations 课程学时：63学时 实验学时：9学时 适用专业：车辆工程 实验室名称：建筑环境实验室 一、课程简介： 配合《热工基础》的理论教学，培养学生运用热力学和传热学的基本理论和公式，解决实际问题的能力。要 求学生掌握空气比热、绝热指数以及水蒸气温压关系的测定方法，掌握导热系数、换热系数等传热学基本量的测量 原理与方法。能够熟练使用各种仪器和装置，学会通过实验成果的分析和讨论，掌握实验数据的处理方法，加深对 基本概念的理解。对带有设计特点的实验，可启发和指导学生通过开放实验室的方式进行选做。 二、实验项目及学时分配 序号 项目名称 实验类型 学时分配 每组人数 必修/选修 1 空气绝热指数测定 验证 1学时 3人 必修 2 饱和蒸气压力和温度 关系实验 验证 2学时 3人 必修 3 气体定压比热测定实 验 验证 2学时 3人 选修 4 喷管流动特性实验 综合 2学时 3人 选修 5 活塞式压气机性能试 验 演示 2学时 3人 选修 6 稳态平板法测定绝热 材料导热系数实验 验证 2学时 3人 必修 7 具有对流换热表面的 伸展体传热特性试验 综合 1学时 3人 必修 8 空气绕水平圆管自然 对流换热实验 综合 2学时 3人 必修 9 角系数测定实验 验证 1学时 3人 必修 10 液体导热系数测量 验证 2学时 3人 选修 11 空气横掠单管时平均 换热系数的测定 综合 2学时 3人 选修 三、实验内容及教学要求 实验项目1：空气绝热指数测定 1.教学内容 空气绝热指数的方法；影响实验精度的因素。 2.教学目标 （1）了解空气绝热指数的物理意义
(2)熟悉仪器操作，以及相对压差读取。 (3)掌握空气绝热指数的测定方法。 实验项目2：饱和蒸气压力和温度关系实验 1.教学内容 饱和蒸气的压力和温度对应关系。 2.教学目标 (1)了解饱和蒸气压力和温度关系。 (2)熟悉加热功率调整，压力及温度数据读取与分析 (3)掌握饱和蒸汽的压力与温度的对应关系。 实验项目3：气体定压比热测定实验 1.教学内容 比热及湿空气的基本知识：空气比热测定的方法。 2.教学目标 (1)了解气体定压比热的物理意义和测量的基本原理。 (2)熟悉温度、压力、热量、流量的测量。 (3)掌握空气比热测定的方法。 实验项目4：喷管流动特性实验 1.教学内容 喷管压力与流量的变化规律：临界压力和最大流量现象，压力流量关系曲线绘制。 2.教学目标 (1)了解喷管压力与流量的变化特性。 (2)熟悉真空泵操作，阀门调节以及压力数据读取与处理。 (3)掌握喷管流动特性的测量方法。 实验项目5：活塞式压气机性能试验 1.教学内容 活塞式压气机的工作原理和构造：理论轴功、等温压缩轴功、压气机效率和容积效率的计算方法：影响压气 机性能的因素。 2.教学目标 (1)了解活塞式压气机的工作原理和构造
（2）熟悉仪器操作，以及相对压差读取。 （3）掌握空气绝热指数的测定方法。 实验项目2：饱和蒸气压力和温度关系实验 1.教学内容 饱和蒸气的压力和温度对应关系。 2.教学目标 （1）了解饱和蒸气压力和温度关系。 （2）熟悉加热功率调整，压力及温度数据读取与分析。 （3）掌握饱和蒸汽的压力与温度的对应关系。 实验项目3：气体定压比热测定实验 1.教学内容 比热及湿空气的基本知识；空气比热测定的方法。 2.教学目标 （1）了解气体定压比热的物理意义和测量的基本原理。 （2）熟悉温度、压力、热量、流量的测量。 （3）掌握空气比热测定的方法。 实验项目4：喷管流动特性实验 1.教学内容 喷管压力与流量的变化规律；临界压力和最大流量现象，压力-流量关系曲线绘制。 2.教学目标 （1）了解喷管压力与流量的变化特性。 （2）熟悉真空泵操作，阀门调节以及压力数据读取与处理。 （3）掌握喷管流动特性的测量方法。 实验项目5：活塞式压气机性能试验 1.教学内容 活塞式压气机的工作原理和构造；理论轴功、等温压缩轴功、压气机效率和容积效率的计算方法；影响压气 机性能的因素。 2.教学目标 （1）了解活塞式压气机的工作原理和构造
(2)熟悉压气机性能试验综合实验台的操作。 (3)掌握计算理论轴功、等温压缩轴功、压气机效率和容积效率的方法。 实验项目6：稳态平板法测定绝热材料导热系数实验 1.教学内容 巩固导热理论知识，并通过本实验掌握平板状工程材料导热系数测定技术。 2.教学目标 (1)了解稳态平板法测量板状固体材料的导热系数的基本原理。 (2)熟悉恒温水浴温度调节，电加热器功率调节以及热电偶测温数据读取 (3)掌握平板状工程材料导热系数测定方法。 实验项目7：具有对流换热表面的伸展体传热特性试验。 1.教学内容 通过实验手段测出沿伸展体表面的过余温度分布，并通过对实验数据的处理，求出换热系数的分布规律。 2.教学目标 (1)了解伸展体表面过余温度分布特性。 (2)熟悉风机风速调整，热电偶测温数据读取与分析。 (3)掌握伸展体表面换热系数的分布规律。 实验项目8：空气绕水平圆管自然对流换热实验 1.教学内容 选定合适的电流，分别给四根直径不同的水平圆管加热，达到热稳定以后，测出圆管的壁温同时记录密封房 内空气的温度，将实验数据通过图解法或平均值或线性回归法，整理成关于圆管的自然对流换热系数准则方程。 2.牧学目标 (1)了解自然对流换热系数测量的基本原理。 (2)熟悉电加热功率调整，热电偶测温数据读取与处理，以及准则方程的拟合。 (3)掌握空气绕水平圆管自然对流换热系数的测量方法。 实验项目9：角系数测定实验 1.教学内容 将角系数测量仪按定位环定位，并水平放置在底板上。通过镜筒仔细瞄准被测表面的轮廓线，使记录笔在底 面方格纸上画出封闭图形。计算方格纸上图形的面积。量出镜筒长度，即半径，比值即为角系数。对每一种图形测 量5次，求平均值及方差。测量被测表面的几何尺寸及相对于仪器的位置，按理论公式计算角系数，并与实测值相 比较
（2）熟悉压气机性能试验综合实验台的操作。 （3）掌握计算理论轴功、等温压缩轴功、压气机效率和容积效率的方法。 实验项目6：稳态平板法测定绝热材料导热系数实验 1.教学内容 巩固导热理论知识，并通过本实验掌握平板状工程材料导热系数测定技术。 2.教学目标 （1）了解稳态平板法测量板状固体材料的导热系数的基本原理。 （2）熟悉恒温水浴温度调节，电加热器功率调节以及热电偶测温数据读取。 （3）掌握平板状工程材料导热系数测定方法。 实验项目7：具有对流换热表面的伸展体传热特性试验。 1.教学内容 通过实验手段测出沿伸展体表面的过余温度分布，并通过对实验数据的处理，求出换热系数的分布规律。 2.教学目标 （1）了解伸展体表面过余温度分布特性。 （2）熟悉风机风速调整，热电偶测温数据读取与分析。 （3）掌握伸展体表面换热系数的分布规律。 实验项目8：空气绕水平圆管自然对流换热实验 1.教学内容 选定合适的电流，分别给四根直径不同的水平圆管加热，达到热稳定以后，测出圆管的壁温同时记录密封房 内空气的温度，将实验数据通过图解法或平均值或线性回归法，整理成关于圆管的自然对流换热系数准则方程。 2.教学目标 （1）了解自然对流换热系数测量的基本原理。 （2）熟悉电加热功率调整，热电偶测温数据读取与处理，以及准则方程的拟合。 （3）掌握空气绕水平圆管自然对流换热系数的测量方法。 实验项目9：角系数测定实验 1.教学内容 将角系数测量仪按定位环定位，并水平放置在底板上。通过镜筒仔细瞄准被测表面的轮廓线，使记录笔在底 面方格纸上画出封闭图形。计算方格纸上图形的面积。量出镜筒长度，即半径，比值即为角系数。对每—种图形测 量5次，求平均值及方差。测量被测表面的几何尺寸及相对于仪器的位置，按理论公式计算角系数，并与实测值相 比较
2.教学目标 (1)了解角系数的物理意义。 (2)熟悉角系数测量仪（机械积分仪）的原理及操作使用方法。 (3)掌握角系数的测量方法 实验项目10：液体导热系数测量 1.教学内容 将被测液体缓慢地注入液槽中，直至淹没垫片约0.5m为止。将上热面加热器轻轻放在垫片上，连接热电偶插 头及电位差计。接通循环冷却水槽上的进出水管，并调节水量。接通电源，调整输入电压(W)达到其预定值（注 意热面温度不得高于被测液体的闪点温度)。按下电流转换开关，并记录测量部位电压V及通过的电流I。每隔5分 钟左右从温度读数显示器记下被测液体冷、热面的温度值（℃）。将它们记入记录表中，并标出各次的温差△T=T1 一2。最后经由傅里叶公式得出液体导热系数。 2.教学目标 (1)了解稳态法测量液体导热系数的原理。 (2)熟悉电加热器功率调整、热电偶温度数据读取和分析。 (3)掌握液体导热系数的测量方法。 实验项目11：空气横掠单管时平均换热系数的测定 1.教学内容 将不同管径的试件分别置于风道中，以合适的电流加热，改变空气流速，测出试件的电流，电压，壁温以及 空气的动压和环境温度。对获得的数据进行计算处理，求出反映空气横掠单管时换热规律的准则方程。 2.教学目标 (1)了解空气横掠单管时平均换热系数的测定的基本原理。 (2)熟悉实验装置的使用。 (3)掌握测量空气流速和管壁温度的方法，通过对数据的处理获得反映空气横掠单管时换热规律的准则方 程。 四、考核方式及要求 1.实验报告：实验报告要求规范，清楚。报告内容：(1)实验目的(2)原理简述(3)仪器设备(4)实验 步骤(5)原始数据记录(6)数据计算与处理（包括表格与曲线）(7)问题讨论。 2.考核方式 (1)实验课的考核方式：根据实验预习、实验态度、实验能力、实验结果、实验报告质量等各方面情况进行 考核。 (2)实验课考核成绩确定：本实验课程分数为百分制，其中实验报告占60%，实验操作考核占40%。 五、主要仪器设备及现有台套数
2.教学目标 （1）了解角系数的物理意义。 （2）熟悉角系数测量仪(机械积分仪)的原理及操作使用方法。 （3）掌握角系数的测量方法。 实验项目10：液体导热系数测量 1.教学内容 将被测液体缓慢地注入液槽中，直至淹没垫片约0.5㎜为止。将上热面加热器轻轻放在垫片上，连接热电偶插 头及电位差计。接通循环冷却水槽上的进出水管，并调节水量。接通电源，调整输入电压（V1）达到其预定值（注 意热面温度不得高于被测液体的闪点温度）。按下电流转换开关，并记录测量部位电压V及通过的电流I。每隔5分 钟左右从温度读数显示器记下被测液体冷、热面的温度值（℃）。将它们记入记录表中，并标出各次的温差ΔT=T1 －T2。最后经由傅里叶公式得出液体导热系数。 2.教学目标 （1）了解稳态法测量液体导热系数的原理。 （2）熟悉电加热器功率调整、热电偶温度数据读取和分析。 （3）掌握液体导热系数的测量方法。 实验项目11：空气横掠单管时平均换热系数的测定 1.教学内容 将不同管径的试件分别置于风道中，以合适的电流加热，改变空气流速，测出试件的电流，电压，壁温以及 空气的动压和环境温度。对获得的数据进行计算处理，求出反映空气横掠单管时换热规律的准则方程。 2.教学目标 （1）了解空气横掠单管时平均换热系数的测定的基本原理。 （2）熟悉实验装置的使用。 （3）掌握测量空气流速和管壁温度的方法，通过对数据的处理获得反映空气横掠单管时换热规律的准则方 程。 四、考核方式及要求 1．实验报告：实验报告要求规范，清楚。报告内容：（1）实验目的（2）原理简述（3）仪器设备（4）实验 步骤（5）原始数据记录（6）数据计算与处理（包括表格与曲线）（7）问题讨论。 2．考核方式 （1）实验课的考核方式：根据实验预习、实验态度、实验能力、实验结果、实验报告质量等各方面情况进行 考核。 （2）实验课考核成绩确定：本实验课程分数为百分制，其中实验报告占60％，实验操作考核占40％。 五、主要仪器设备及现有台套数
1气体定压比热测定仪 3套 2空气绝热指数测定装置 3套 3饱和蒸气P-T关系实验仪 3套 4喷管实验台 3套 5活塞式压气机性能试验台 1套 6稳态平板法测定绝热材料导热系数实验台 3套 7液体导热系数测试装置 3套 8强迫对流单管外放热系数测试装置 2套 9强迫对流空气横掠平板放热系数测试装置 2套 10自由对流横管管外放热系数测试装置 3套 11伸展体的导热特性实验台 3套 12换热器综合实验台 2套 13角系数测定仪 3套 六、教材及参考书 1.教材：张学学，《热工基础》（第二版），高等教育出版社，2006年5月. 2.参考书：《热工基础实验指导书》，哈尔滨努谢尔特教学实验设备有限公司，2014年6月
1 气体定压比热测定仪 3套 2 空气绝热指数测定装置 3套 3 饱和蒸气P-T关系实验仪 3套 4 喷管实验台 3套 5 活塞式压气机性能试验台 1套 6 稳态平板法测定绝热材料导热系数实验台 3套 7 液体导热系数测试装置 3套 8 强迫对流单管外放热系数测试装置 2套 9 强迫对流空气横掠平板放热系数测试装置 2套 10 自由对流横管管外放热系数测试装置 3套 11 伸展体的导热特性实验台 3套 12 换热器综合实验台 2套 13 角系数测定仪 3套 六、教材及参考书 1.教材：张学学,《热工基础》（第二版），高等教育出版社，2006年5月. 2. 参考书：《热工基础实验指导书》，哈尔滨努谢尔特教学实验设备有限公司，2014年6月
