固体小球对流传热系数测定实验是一个重要的热工实验，旨在通过实际操作了解对流传热的基本概念和原理，并掌握对流传热系数的测定方法。以下是对该实验的详细介绍：
一、实验目的
测定对流传热系数：通过实验测定不同环境与小钢球之间的对流传热系数，并对所得结果进行比较分析。
理解非定常态导热：了解非定常态导热的特点以及毕奥准数（Bi）的物理意义。
掌握操作要领：熟悉自然对流传热、强制对流传热、固定床传热及流化床传热的操作要领及传热特征。
二、实验原理
自然界和工程上，热量传递的机理主要包括传导、对流和辐射。在本实验中，主要关注对流传热过程。当流体与固体表面存在温差时，流体宏观运动会将热量传递给固体表面或从固体表面吸收热量，这一过程称为对流传热。
对流传热系数α是描述对流传热过程快慢的重要参数，它并非物性常数，而是取决于系统的物性因素、几何因素和流动因素。通过实验测定不同条件下（如不同环境、不同流动状态）的对流传热系数，可以深入了解对流传热的规律和特性。
此外，实验还涉及非定常态导热过程。当物体突然加热或冷却时，其内部的温度分布会随时间发生变化。此时，导热速率同时取决于物体内部的导热热阻以及与环境间的外部对流热阻。为了简化分析，通常引入毕奥准数（Bi）作为判据，以判断能否忽略内部导热热阻进行计算。
三、实验装置与仪器
固体小球对流传热系数测定实验装置通常包括加热系统、冷却系统、温度测量系统以及数据处理系统等部分。具体仪器可能包括管式加热炉、冷却水槽、热电偶、温度记录仪、流量计等。实验过程中，将待测的小钢球置于加热炉中加热至一定温度后迅速取出，置于不同的环境条件下进行冷却。同时，使用热电偶和温度记录仪记录钢球温度随时间的变化关系，即冷却曲线。
四、实验步骤
准备阶段：检查实验装置是否完好，连接各仪器和设备；准备足够数量的小钢球并测量其直径；调节加热炉温度至预设值并预热一段时间以确保温度稳定。
加热阶段：将小钢球置于加热炉中加热至预定温度并保持一段时间以确保钢球内部温度均匀。
冷却阶段：迅速取出加热好的小钢球并置于不同的环境条件下进行冷却（如自然对流、强制对流等）。同时启动温度记录仪记录钢球温度随时间的变化关系。
数据处理：根据记录的冷却曲线和实验原理计算对流传热系数α以及毕奥准数Bi等参数。对实验结果进行分析比较并得出结论。
五、注意事项
安全操作：实验过程中应严格遵守安全操作规程，防止烫伤、触电等事故的发生。
准确测量：使用经过校准的仪器进行测量以提高数据的准确性。特别是热电偶和温度记录仪等关键设备应定期校验以确保测量精度。
合理控制变量：在进行实验时应合理控制变量以确保实验结果的可靠性和可比性。例如，在测定不同环境下的对流传热系数时，应确保其他条件（如钢球材质、尺寸、加热温度等）保持一致。
及时记录数据：在实验过程中应及时记录实验数据以便后续处理和分析。同时应注意数据的完整性和准确性避免出现遗漏或错误。