空氣縱掠平板對流換熱系數(shù)測試實驗(共5頁)

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上空氣縱掠平板對流換熱系數(shù)測試實驗一實驗目的:1.通過實驗測定空氣掠過平板受迫運動時的換熱系數(shù)h；2.將測定的換熱系數(shù)h與文獻給出的實驗準則關系式進行比較，加深對相似理論的理解；3.了解實驗裝置的特點，掌握壁面溫度的測定方法；4.掌握風速及微小壓力的測量方法。二實驗原理:根據(jù)相似原理分析，空氣掠過平板受迫運動的放熱過程，可用下列準則關系式來描述： （1）對于空氣，所以（1）式可簡化為： （2）為了具體確定上述關系式的函數(shù)形式，根據(jù)相似原理，在實驗中測定準則中包含的所有物理量，這些物理量大體上可分為三類：1.換熱系數(shù)h： （W/m2.） （3） 式中: 平板與周圍空氣的對

2、流換熱量(本實驗平板為雙面換熱)，W；A 平板換熱面積(b × L × 2 )，m2；b 平板寬度，b = 190 mm；L 平板長度，L = 280 mm；、 分別為平板表面平均溫度和遠離平板的空氣平均溫度, ； 如果考慮平板與周圍物體進行輻射換熱，則平板內(nèi)電加熱器實際傳出的熱量為： （4）式中:C0 黑體輻射系數(shù)，C0 = 5.67 W / m2.K4； 平板材料的黑度，材料為銅 = 0.25，Tw、Tf 分別為平板表面平均溫度和遠離平板的空氣平均溫度，K。若不是很高，所占比份很小，在計算h時可以略去輻射換熱的影響。2.物性參數(shù)的確定:對于給定的空氣其物性參數(shù)取決于氣體

3、狀態(tài)，根據(jù)熱力學得知空氣狀態(tài)取決于壓力P和溫度t，對于空氣掠過平板受迫運動對流傳熱，壓力為大氣壓力，而t則是變化的，確定物性參數(shù)將用空氣的平均溫度tf作為定性溫度。3.定型尺寸:取空氣沿平板流動方向的長度L為定型尺寸。綜上所述，本實驗中所要測定的量為：平板電加熱器的熱量，平板外表面溫度，空氣溫度，空氣掠過平板的風速v，平板尺寸b、L。三實驗裝置: 實驗裝置組成部分如圖1所示。圖1 實驗裝置1.風管集流器2.畢托管3.實驗風道工作段4.實驗平板5.風道6.均流7.風機8.電機9.控制箱此裝置為開式吸氣風道,實驗所測試的平板4水平放置在工作段風道中央，空氣掠過平板的風速在風道進口穩(wěn)定段中測量，畢托

4、管2裝在進口穩(wěn)定段中所示位置，空氣經(jīng)設置在尾部穩(wěn)定段的均流柵整流后通過風機排至大氣，風速調(diào)節(jié)通過風機上的閥門控制空氣的流量實現(xiàn)?？刂葡鋬?nèi)有穩(wěn)壓器可以穩(wěn)定輸入電壓，使平板電加熱器的熱量保持穩(wěn)定，并設置電壓調(diào)節(jié)裝置用以改變加熱電壓從而改變平板壁面溫度，平板中所設熱電偶的測定溫度及電加熱器的電壓和電流（采用電壓、電流互感器），畢托管所測空氣掠過平板的動壓Pd，空氣溫度tf，均由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集，經(jīng)10位A/D、D/A等轉換處理后，所有數(shù)據(jù)由液晶屏全屏顯示。圖2為平板加熱構造示意圖，平板內(nèi)部由電阻絲4均勻地繞在絕緣板5上，為防止漏電平板與電阻絲之間加一層云母薄片3，平板的外表面溫度是將多只熱電偶經(jīng)細孔

5、從平板內(nèi)部開槽敷設后由平板側向引出的。圖2平板結構示意圖1.平板 2.熱電偶 3.云母層 4.電加熱絲 5.絕緣板四實驗步驟:1.連接、檢查各電路、氣路是否處于正確狀態(tài)，然后開啟交流穩(wěn)壓電源。2.啟動風機，調(diào)整風量至實驗所需的風速。3.打開控制箱開關電源，調(diào)節(jié)“電壓旋鈕”至實驗所需的加熱電壓（注意勿使平板過熱）。4.測定平板上各點的溫度值，待各溫度值達到穩(wěn)定后，記錄各點溫度數(shù)值(相隔10分鐘左右)及電加熱器功率、空氣溫度、畢托管動壓值，讀取56組數(shù)據(jù)，各組數(shù)據(jù)對應點溫度誤差0.1時即認為穩(wěn)定，把符合誤差范圍內(nèi)的幾組對應數(shù)據(jù)平均值進行數(shù)據(jù)處理。5.實驗完成后先關閉平板電加熱器的電源，然后再將風機關掉，并整理好其它所用儀器。五實驗數(shù)據(jù)處理: 1.壁面平均溫度: 2.求風速v: m/s式中：v 掠過平板的風速，m/s； Pd 空氣掠過平板的動壓，Pa； 空氣密度 。3.換