強(qiáng)迫對(duì)流管簇管外換熱系數(shù)測(cè)試實(shí)驗(yàn)

1、強(qiáng)迫對(duì)流管簇管外換熱系數(shù)測(cè)試實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康? .掌握溫度、流速、熱量等參數(shù)的測(cè)量方法；2 .掌握翅片管束管外換熱系數(shù)的實(shí)驗(yàn)方法；3 .掌握強(qiáng)迫對(duì)流翅片管束阻力的實(shí)驗(yàn)方法.實(shí)驗(yàn)原理1 .翅片管是換熱器中常用的一種傳熱元件,由于擴(kuò)展了管外傳熱面積,故可使光管的傳熱熱阻大大下降,特別適用于氣體側(cè)換熱的場(chǎng)合.2 .空氣氣體橫向流過(guò)翅片管束時(shí)的對(duì)流換熱系數(shù)除了與空氣流速及物性有關(guān)以外,還與翅片管束的一系列幾何因素有關(guān),其無(wú)因次函數(shù)關(guān)系可表示如下,翅片管參數(shù)見(jiàn)表1.HNufRe,Pr,-DoDoDoPp,NDoDo表1翅片管參數(shù)翅片管內(nèi)徑翅片管外徑翅片高度翅片厚度翅片間距DiDoHB橫向管間距縱向管間距管排

2、數(shù)管根數(shù)管長(zhǎng)度PtPlNnL對(duì)于特定的翅片管束,其幾何因素都是固定不變的,這時(shí)可簡(jiǎn)化為：NufRe,Pr對(duì)于空氣,Pr數(shù)可看作常數(shù),故NufRe表示成指數(shù)方程的形式如下：NuCRem式中,C、m為實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式的系數(shù)和指數(shù).這一形式的公式只適用于特定幾何條件下的管束,為了在實(shí)驗(yàn)公式中能反映翅片管和翅片管束的幾何變量的影響,需要分別改變幾何參數(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合整理.3 .對(duì)于翅片管,管外換熱系數(shù)可以有不同的定義公式,可以以光管外外表為基準(zhǔn)定義換熱系數(shù),也可以以翅片管外外表積為基準(zhǔn)定義.為了研究方便,此處采用光管外外表積作為基準(zhǔn),即：ho丁U77nDoL(twotf)4 .如何測(cè)求翅片管束

3、平均管外換熱系數(shù)是實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵.但是測(cè)量管壁平均溫度是一件很困難的任務(wù).采用一種工程上更通用的方法,即：威爾遜方法測(cè)求管外換熱系數(shù),這一方法的要點(diǎn)是先測(cè)求出傳熱系數(shù),然后從傳熱熱阻中減去的各項(xiàng)熱阻,即可間接地求出管外放熱熱阻和換熱系數(shù).即111hokhiknDoL(tvtf)空氣側(cè)吸熱量：cpM(tf2tf1)加熱器功率：UI應(yīng)當(dāng)指出,當(dāng)管內(nèi)換熱系數(shù)hiho時(shí),管內(nèi)熱阻將遠(yuǎn)遠(yuǎn)地小于管外熱阻,這時(shí)hi的某些計(jì)算誤差將不會(huì)明顯地影響管外換熱系數(shù)ho的大小.換熱系數(shù)計(jì)算過(guò)程用參數(shù)見(jiàn)表2所示.表2計(jì)算用參數(shù)傳熱量空氣平均溫度光管外壁溫度換熱系數(shù)傳熱系數(shù)管內(nèi)平均溫度tftwohKtv電流電壓入口空氣溫度出

4、口空氣溫度空氣流量UItf1tf2M三.實(shí)驗(yàn)設(shè)備實(shí)驗(yàn)的翅片管束安裝在一臺(tái)低速風(fēng)洞中實(shí)驗(yàn)裝置和測(cè)試儀表如圖1所示.實(shí)驗(yàn)裝置由有機(jī)玻璃風(fēng)洞、加熱管件、風(fēng)機(jī)支架、測(cè)試儀表等局部組成.有機(jī)玻璃風(fēng)洞由帶整流隔柵的入口段,整流絲網(wǎng)、平穩(wěn)段、前測(cè)量段、工作段、后測(cè)量段、收縮段、測(cè)速段、擴(kuò)壓段等組成.工作段和前后測(cè)量段的內(nèi)部橫截面積均為200mmx200mm.翅片管束采用順排排列,翅片管束的幾何參數(shù)如表3所示.表3翅片管束幾何參數(shù)翅片管內(nèi)徑翅片管外徑翅片高度翅片厚度翅片間距橫向管間距縱向管間距管排數(shù)DiDoHBPtPlNmmmmmmmmmmmmmm16201970.22.750505四根實(shí)驗(yàn)熱管組成一個(gè)橫排,

5、可以放在任何一排的位置上進(jìn)行實(shí)驗(yàn).一般放在第3排的位置上,自第3排以后,各排的換熱系數(shù)根本保持不變了.所以,這樣測(cè)求得的放熱指數(shù)代表第3排及以后各排管的平均換熱系數(shù).實(shí)驗(yàn)熱管的加熱段由專(zhuān)門(mén)的電加熱器進(jìn)行加熱,電加熱器的電功率由電流、電壓表進(jìn)行測(cè)量.每一支熱管的內(nèi)部插入一支銅-康銅熱電偶用以測(cè)量熱管內(nèi)溫度.圖1實(shí)驗(yàn)風(fēng)洞系統(tǒng)簡(jiǎn)圖1 .風(fēng)機(jī)支架2.風(fēng)機(jī)3.風(fēng)量調(diào)節(jié)手輪4.過(guò)渡管5.測(cè)壓管6.測(cè)速段7.過(guò)渡管8.測(cè)壓管9.實(shí)驗(yàn)管段10.測(cè)壓管11.吸入管12.支架13.加熱元件14.限制板4 .實(shí)驗(yàn)步驟1 .調(diào)試檢查測(cè)溫、測(cè)速、測(cè)熱等各儀表,使其處于良好工作狀態(tài)；2 .接通電加熱器電源,將電功率限制在

6、0.52KW之間,預(yù)熱510分鐘后,開(kāi)動(dòng)引風(fēng)機(jī),注意到引風(fēng)機(jī)需在空載或很小的開(kāi)度下啟動(dòng)；3 .調(diào)整引風(fēng)機(jī)的閥門(mén),來(lái)限制實(shí)驗(yàn)工況的空氣流速,一般,空氣風(fēng)速應(yīng)從小到大逐漸增加,可改變68個(gè)風(fēng)速值,這樣就有68個(gè)實(shí)驗(yàn)工況；4 .在每一個(gè)實(shí)驗(yàn)工況下,待確認(rèn)設(shè)備處于穩(wěn)定狀態(tài)后,進(jìn)行所有物理量的測(cè)量和記錄,將測(cè)量的量整潔地記收預(yù)先準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)記錄表格中.5 .數(shù)據(jù)整理1 .計(jì)算測(cè)量截面積的風(fēng)速：u測(cè)、組上測(cè)量截面積F測(cè)=0.0750.3m2,測(cè)量截面處的密度由出口空氣溫度確定.2.計(jì)算翅片管束最窄流通截面處的流速:3.記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并填入表5中,將記錄數(shù)據(jù)整理后填入表68中.表5實(shí)驗(yàn)記錄序號(hào)功率W管內(nèi)溫度流速壓頭Ahmm水柱阻力Apmm水柱入口氣溫tic出口氣溫12ctviCtv2ctv3ctv4C平均tvc12345序號(hào)空氣流速U測(cè)m/s質(zhì)量流量Mkg/S最車(chē)截回流速U窄m/s雷諾數(shù)Re空氣吸熱QiW電加執(zhí)八、Q2W熱平衡誤差DQ/Q%傳熱系數(shù)KW/m2?C管夕卜放熱系數(shù)hoW/m2?CNu數(shù)Nu12345表7計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)那么數(shù)123456ReNu表8數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換結(jié)果準(zhǔn)那么數(shù)123456lgRelgNu4.在