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按一下以編輯母片標題樣式,按一下以編輯母片文字樣式,第二層,第三層,第四層,第五層,*,Exp B2,固體之熱傳導係,(Thermal Conductivity of Solids),1,實驗部分,鋁求,or,不鏽鋼球,把恆溫水槽升到設定值,以一個固定的,time,來記錄,數據處理,不鏽鋼球,鋁球,用同一支溫度計量測,or,把另外要用的溫度計較正,注意事項,理論部分,目的,理論,熱傳導係數表,公式推導,實驗裝置圖,Biot number,圖,實驗部分,鋁求,or,不鏽鋼球,把恆溫水槽升到設定值,以一個固定的,time,來記錄,數據處理,不鏽鋼球,鋁球,用同一支溫度計量測,or,把另外要用的溫度計較正,注意事項,理論部分,目的,理論,熱傳導係數表,公式推導,實驗裝置圖,Biot number,圖,一、目的：,在,穩定之熱傳導,(Unsteady-state Heat Conduction),過程中，,利用,trial and error,來求,傳熱係,。,4,實驗部分,鋁求,or,不鏽鋼球,把恆溫水槽升到設定值,以一個固定的,time,來記錄,數據處理,不鏽鋼球,鋁球,用同一支溫度計量測,or,把另外要用的溫度計較正,注意事項,理論部分,目的,理論,熱傳導係數表,公式推導,實驗裝置圖,Biot number,圖,二、：,固體之熱傳導係,，為計算,蒸汽管壁之散熱,(Heat Dissipation),，,燃燒,(Burner),及,反應器,(Reactor),之設計，以及選擇適當之保溫、保材之基礎。,在本實驗中擬以固體穩定熱傳導之測定,探討同之熱傳導係,對傳熱,(Heat Transfer),之影響，並用,試誤法,(Trial and Error Method),求出某一屬固體之熱傳導係。,設將一溫分佈均勻之物體置於一大恆溫器中，則物體內部任一定點之溫，上昇至,另一較高溫所需之時間,與該物體之幾何,形,、,大小,以及其本身材之物性質有關。而幾何形與大小相同之試驗標本,(Test Specimen),在相似之熱條件下，產生相似熱效應所需之時間，僅與該標本之物性質如密、熱容以及熱傳導係有關。,6,7,對於物性質為一定之球固體在穩定況下之傳導過程，應用,傅熱傳導定,與,能平衡,，可得如下之偏微分方程式：,其中：,：球半徑方向之座標,(m),R,：球之半徑,(m),適合邊界條件,(1),、,(2),式之解為：,8,圖,16-2,為在球心處，以,俾奧,為，,無因次溫,對,無因次時間,之圖，通常可應用在下之三種場合：,固體材之物性質如密、熱容、熱傳導係以及傳熱係均為已知，則當外界之溫亦為已知時，,固體之中心溫,可由圖中之位置算出。,固體材之密、熱容以及熱傳導係皆為已知，以實驗所得之,無因次溫,對,無因次時間,在半對紙上作圖。將,所得之圖,與,所得,之無因次群函圖形,(,圖,16-2,),中之,k/,hL,或,k/,hR,線對照，找出最適合之俾奧，則可計算出,傳熱係,h,之值。,固體材之,密、熱容及傳熱係,皆為已知，而其,熱傳導係,為未知時，可用,試誤法,，即先假定熱傳導係,k,值，在半對紙上作無因次溫對無因次時間之圖，看所得之線是否與所得之無因次群函圖形,(,圖,16-2),中同一,k/,hL,或,k/,hR,之線重疊。否，則重新假定,k,值，再以同法進，直至相同為止，如此可求出固體之熱傳導係。,9,實驗部分,鋁求,or,不鏽鋼球,把恆溫水槽升到設定值,以一個固定的,time,來記錄,數據處理,不鏽鋼球,鋁球,用同一支溫度計量測,or,把另外要用的溫度計較正,注意事項,理論部分,目的,理論,熱傳導係數表,公式推導,實驗裝置圖,Biot number,圖,11,實驗部分,鋁求,or,不鏽鋼球,把恆溫水槽升到設定值,以一個固定的,time,來記錄,數據處理,不鏽鋼球,鋁球,用同一支溫度計量測,or,把另外要用的溫度計較正,注意事項,理論部分,目的,理論,熱傳導係數表,公式推導,實驗裝置圖,Biot number,圖,13,14,實驗部分,鋁求,or,不鏽鋼球,把恆溫水槽升到設定值,以一個固定的,time,來記錄,數據處理,不鏽鋼球,鋁球,用同一支溫度計量測,or,把另外要用的溫度計較正,注意事項,理論部分,目的,理論,熱傳導係數表,公式推導,實驗裝置圖,Biot number,圖,16,三、實驗裝置：,設定的溫度,目前的溫度,17,夾子,溫度計,鋁球,不銹鋼球和支架,燒杯,裝水的容器,18,(a)Slab,(b)Cylinder,(c)Sphere,實驗部分,鋁求,or,不鏽鋼球,把恆溫水槽升到設定值,以一個固定的,time,來記錄,數據處理,不鏽鋼球,鋁球,用同一支溫度計量測,or,把另外要用的溫度計較正,注意事項,理論部分,目的,理論,熱傳導係數表,公式推導,實驗裝置圖,Biot number,圖,20,四、實驗步驟：,1.,拿裝水的容器去裝水。把水加到剛剛好淹過球體。,2.,開始設定溫度，並用溫控制器調節水溫，讓它上昇至某預定溫並保持在此溫。,3.,用溫計測定槽內之水溫，並且將,(,銹鋼球體,or,鋁球,),置入恆溫水槽裡。,4.,等到恆溫水槽內之水溫上昇至某預定溫後，將,(,銹鋼球,or,鋁球,),置入支架內，再將支架同球體一起放入恆溫水槽中。此時熱傳導即開始，記錄者開始記 溫度和時間 ，直至該中心溫與恆溫槽內之水溫相差僅,1 2,時為止。我們設定的時間為,10,分鐘,21,五、據記與報告事項：,(1),據記：,固體之密,(kg/m3),：,固體之熱容,Cp(kcal/kg-),：,銹鋼球球心溫對時間之關係：（如附表一）。,銹鋼球球心溫對時間之關係：（如附表二）。,22,(2),結果之整,(a),對密，熱容以及熱傳導係均為已知之試驗樣,本，用實驗所得之,無因次溫,(,T,T,),/(,T,To),與,時間,t,之 據，在週期半對紙上，以,(,T,T,),/(,T,To),對,(,t,/,L,2,),或,(,t,/,R,2,),作圖。將所得之圖與所得之無因次群函圖形,(,圖,16-2),中之,(,k,/,hL,),或,(,k,/,hR,),線對照，找出最適合之俾奧，計算傳熱係,h,之值。,(,圖,16-2),(b),對密，熱容以及,傳熱係,皆為已知，而熱傳導係,為未知,之試驗標本，用,試誤法,先假定,熱傳導係為,k,值,，在週期半對紙上，以,(,T,T,),/(,T,To),對,(,t,/,L,2,),或,(,t,/,R,2,),作圖，看所得之線是否與所得之無因次群函圖形,(,圖,16-2),中同一,(,k,/,hL,),或,(,k,/,hR,),線重疊。,否，則重新假定,k,值,，再以同法進，直至相同為止。,23,、討問題：,1.,為何由一試驗標本所得之傳熱係與由另一標本所得者有所偏差？試討以何種方法低其偏差。,2.,試設計另一種實驗裝置，以測定固體之熱傳導係。,3.,試述用於測定固體熱傳導係之穩定,(Steady-state),與穩定方法,(Unsteady-state Technique),之優點。,4.,試討俾奧大小之影響。,5.,試討本實驗方法之實驗誤差,(Experimental Error),。,24,實驗部分,鋁求,or,不鏽鋼球,把恆溫水槽升到設定值,以一個固定的,time,來記錄,數據處理,不鏽鋼球,鋁球,用同一支溫度計量測,or,把另外要用的溫度計較正,注意事項,理論部分,目的,理論,熱傳導係數表,公式推導,實驗裝置圖,Biot number,圖,注意事項,計算,t/R,2,-,需要半徑,(,鋼球鋁球,)-,需要游標尺,恆溫水槽有可能因為各種因素 導致水溫升不上去 自己要斟酌溫度要做幾度,有熱水 有包覆一層膠有包覆一層膠 有包覆一層膠,有空氣 有室溫下的水,圖,1,圖,2,圖,3,1.,此種作法，是直接量熱水的溫度，而非量中心溫度,2.,但後來考慮到空氣的熱傳導係數，發現,(,鋁,or,不鏽鋼球,),與溫度計中間有一層空氣，導致熱傳,係數不好,3.,水的熱傳導係數,空氣的熱傳導係數，而且我們有包覆一層膠,(,又有水在球體內,),，外界的 熱水不會進到球體內部,(,有一層膠保護,+,外界的熱水不會因為重力因素流進球體,),實驗部分,鋁求,or,不鏽鋼球,把恆溫水槽升到設定值,以一個固定的,time,來記錄,數據處理,不鏽鋼球,鋁球,用同一支溫度計量測,or,把另外要用的溫度計較正,注意事項,理論部分,目的,理論,熱傳導係數表,公式推導,實驗裝置圖,Biot number,圖,28,設定溫度,=72.4,鋁球,時間,球心,(,O,C),浴溫,(,O,C),x,y,0,32.00,72.40,5,33.00,72.40,10,36.20,72.40,15,40.30,72.40,20,44.50,72.40,25,47.80,72.40,30,50.40,72.40,35,51.00,72.40,40,53.70,72.40,45,55.80,72.40,50,57.60,72.40,55,59.00,72.40,60,60.30,72.40,65,61.90,72.40,設定溫度,=72.1,不銹鋼球,時間,球心,(,O,C),浴溫,(,O,C),x,y,0,31.00,72.10,5,31.00,72.10,10,31.20,72.10,15,32.00,72.10,20,33.10,72.10,25,34.90,72.10,30,37.60,72.10,35,40.00,72.10,40,42.80,72.10,45,45.40,72.10,50,48.00,72.10,55,50.00,72.10,60,52.10,72.10,65,54.00,72.10,29,鋁球,設定溫度,=72.4,T,-T,T,-T,0,T,-T/T,-T,0,40.40,40.40,1.00,39.40,40.40,0.98,36.20,40.40,0.90,32.10,40.40,0.79,27.90,40.40,0.69,24.60,40.40,0.61,22.00,40.40,0.54,21.40,40.40,0.53,18.70,40.40,0.46,16.60,40.40,0.41,14.80,40.40,0.37,13.40,40.40,0.33,12.10,40.40,0.30,設定溫度,=72.1,T,-T,T,-T,0,T,-T/T,-T,0,41.10,41.10,1.00,41.10,41.10,1.00,40.90,41.10,1.00,40.10,41.10,0.98,39.00,41.10,0.95,37.20,41.10,0.91,34.50,41.10,0.84,32.10,41.10,0.78,29.30,41.10,0.71,26.70,41.10,0.65,24.10,41.10,0.59,22.10,41.10,0.54,20.00,41.10,0.49,不銹鋼球,30,31,鋁球,T-T/T-T0,VS,t/R,2,32,不銹鋼球,T-T/T-T0,VS,t/R,2,
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