強迫對流單管管外放熱系數(shù)測定試驗報告

1、機械強迫對流單管管外放熱系數(shù)測定裝置實驗報告一、實驗目的1、了解對流放熱的實驗研究方法；2、測定空氣橫向流過單管表面時的平均放熱系數(shù)%并將實驗數(shù)據(jù)整理成準則方程式；3、學習測量風速、溫度、熱量的基本技能。二、實驗原理根據(jù)相似理論，流體受迫外掠物體時的放熱系數(shù)a與流速、物體幾何形狀及尺寸、流體物性間的關系可用下列準則方程式描述：Nu=f(Re,Pr)實驗研究表明，流體掠過橫向單管表面時，一般可將上式整理成下列具體的指數(shù)形式中：c、n、m均為常數(shù)，由實驗確定,Num努謝爾特準則Rem雷諾準則Niis利制Ptm普朗特準則Prm-獨上述各準則中，d實驗管外徑，作定性尺寸米一一流體流過實驗管外最窄面處流

2、速m/s 流體導熱系數(shù)W/m.C 流體導溫系數(shù)m2/s 流體運動粘度m2/s準則角碼“m表示用流體邊界層平均溫度tm=1(tw+tf)作定性溫度。鑒于實驗中流體為空氣，Prm=0.7,故準則式可化成：Num=CR：m本實驗的任務在于確定c與n的數(shù)值，首先使空氣流速一定，然后測定有關的數(shù)據(jù)：電流I、電壓V、管壁溫度tw、空氣溫度tf,微壓計壓差h0至于a、在實驗中無法直接測得，可通過計算求得，而物性參數(shù)可在有關書中查得。得到一組數(shù)據(jù)后，可得一組R、Nu值，改變空氣流速，又得到一組數(shù)據(jù)，再得一組R、Nu值，改變幾次空氣流速，就可得到一系列的實驗數(shù)據(jù)。三、實驗設備本對流實驗在一實驗風洞中進行。實驗風

3、洞主要由風洞本體、風機、移動式不銹鋼支架、實驗管及其加熱器、電測溫度計、傾斜式微壓計、孔板、功率表以及調壓器組成。由于實驗段前有整流段，可使進入實驗段前的氣流穩(wěn)定。風量由電子調速調節(jié)。實驗風洞中安裝了一根實驗管，管內裝有電加熱器作為熱源，管壁嵌有四支熱電偶以測壁四、實驗步驟1、將孔板與微壓計連接好、校正零點；連接熱電偶與電控箱，指導老師檢查確認無誤后，準備啟動風機。2、啟動風機，讓風機空載啟動，然后根據(jù)需要，調節(jié)風量。3、開啟加熱器，根據(jù)需要調整變壓器，使其在某一熱負荷下加熱，并保持不變，使壁溫達到穩(wěn)定(壁溫在三分鐘內保持讀數(shù)不變，即可認為已達到穩(wěn)定狀態(tài))后，開始記錄功率、空氣進出口溫度及微壓

4、計的讀數(shù)。4、在一定熱負荷下，通過調整風量來改變Re數(shù)的大小，并保持調壓變壓器的輸出電壓不變，依次調節(jié)風機風量測得其壓差，空氣進、出口溫度以及實驗管壁溫讀數(shù)，即為不同風速下，同一負荷時的實驗數(shù)據(jù)。5、不同熱負荷條件下的實驗，僅需利用調變壓器改變電加熱器功率、重復上述實驗步驟即可。6、實驗完畢后，先切斷實驗管加熱電源，待實驗管冷卻后再停止風機。五、實驗數(shù)據(jù)的整理計算1、壁面平均放熱系數(shù)a電加熱器所產生的總熱量Q,除以對流方式由管壁傳給空氣外，還有一部分是以輻射方式穿出去的，因此，對流放熱量Qc為Qc=Q-Qr=IVQr=sCoF(蓋)4-4Qr輻射換熱量；e試管表面黑度；Co絕對黑體輻射系數(shù)；T

5、a管壁面的平均絕對溫度；Tf流體的平均溫度；F管表面積；根據(jù)牛頓公式，壁面平均對流放熱系數(shù)為(1)Gk=a«Fg2、空氣流量的計算m3/s式中：Gk為空氣的質量流量-被測介質的膨脹校正系數(shù)F0孔板喉部斷面面積m2；AP孔板前、后取壓斷面的靜壓差,P氣體密度，kg/m2；(2)風管相關尺寸數(shù)據(jù)風管圓形截面段L1=300mmR=140mm風管矩形截面段L2=580mmW=300mmh=150mm實驗數(shù)據(jù)處理表加熱功率/wt進/Ct出/C平均值/C斜管微壓計讀數(shù)傾角比值t1/Ct2/Ct3/Ct4/C壁溫平均值/ClgRelgNu3、確定準則方程式將數(shù)據(jù)帶入，得到準則數(shù)，即可在Num為縱坐標，以Rem為橫坐標的常用對數(shù)坐標圖上，得到一些實驗點，然后用直線連起來，因IgNum=lgc+nlgRemIgc為直線的截距，n為直線的斜率，取直線上的兩點.=心衣為一回"以1即可得出具體的準則方程式Nu=CRne六、注意事項1、由于風機工作溫度較高，實驗時，切勿用手觸摸風機。2、實驗完畢后，先切斷實驗管加熱電