傳熱學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、1傳熱學(xué)課程實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目空氣橫掠圓管換熱實(shí)驗(yàn)日期2018.11指導(dǎo)教師王志偉專業(yè)機(jī)自師咨班級(jí)學(xué)生姓名學(xué)號(hào)同組者一、預(yù)習(xí)報(bào)告（預(yù)習(xí)要求：課前必須認(rèn)真預(yù)習(xí)將要做的實(shí)驗(yàn)。認(rèn)真看理論課講義與實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教材，了解實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)（包括實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)方法、使用儀器、實(shí)驗(yàn)步驟；根據(jù)課程要求必須認(rèn)真撰寫預(yù)習(xí)報(bào)告；嚴(yán)禁抄襲報(bào)告，對(duì)抄襲報(bào)告的學(xué)生，必須重新書寫預(yù)習(xí)報(bào)告）（一）實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私鈱?shí)驗(yàn)裝置，熟悉空氣流速及管壁溫度的測(cè)量的方法，掌握測(cè)量?jī)x器儀表的使用方法測(cè)定空氣橫掠單管平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，并將結(jié)果整理成準(zhǔn)則關(guān)系式.掌握強(qiáng)制對(duì)流換熱實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理及誤差分析方法（二）實(shí)驗(yàn)原理（應(yīng)在理解的基礎(chǔ)上簡(jiǎn)明扼要地書寫實(shí)驗(yàn)原理，不能

2、簡(jiǎn)單地抄實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書）根據(jù)對(duì)流換熱的量綱分析,穩(wěn)態(tài)強(qiáng)制對(duì)流換熱規(guī)律可以用下列準(zhǔn)則關(guān)系式來(lái)表示：Re=Pr=-Ava麗=prM經(jīng)驗(yàn)表明上式可以表示成下列形式：（1）對(duì)于空氣，當(dāng)溫度變化不大時(shí)，普朗特書Pr變化很小,可以作為常數(shù)處理.故式可表示為脳（2）C服,Rw本實(shí)驗(yàn)的任務(wù)就是確定之值。因此就需要測(cè)定數(shù)中所包含的各個(gè)物理量。其中管徑d為已知量，物性入、*,按定性溫度查表確定.表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)應(yīng)不能直接測(cè)出，必須通過(guò)測(cè)加熱量，壁溫及流體平均溫度丁，根據(jù)（3）式來(lái)計(jì)算：h=QfA（w-t-K）其中丄：電加熱功率J：?jiǎn)喂芡獗砻娣e（三）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容或方案（基本操作和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)應(yīng)在理解基礎(chǔ)上提煉出幾點(diǎn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)

3、內(nèi)容不等同于實(shí)驗(yàn)步驟；設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)必須有設(shè)計(jì)方案，學(xué)生設(shè)計(jì)應(yīng)在教師指導(dǎo)下完成）打開加熱電源，調(diào)節(jié)電源功率，使其在某一熱負(fù)荷下加熱，并保持不變，使壁溫達(dá)到穩(wěn)定后，開始記錄相關(guān)數(shù)據(jù)：進(jìn)風(fēng)溫度出風(fēng)溫度管壁溫度管壁溫度管壁溫度管壁溫度室溫功率壓差tg(C)tk(C)t(C)t2(C)t3(C)t4(C)(C)P(W)(Pa)在該熱負(fù)荷下，通過(guò)調(diào)整風(fēng)量來(lái)改變Re數(shù)的大小，電源加熱功率不變，依次調(diào)節(jié)風(fēng)速，在各個(gè)不同的風(fēng)速下測(cè)得上述數(shù)據(jù)，改變4次風(fēng)速，測(cè)4次數(shù)據(jù)。改變功率，在此熱負(fù)荷下再測(cè)4組數(shù)據(jù)。測(cè)完后，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理。二、實(shí)驗(yàn)操作(指導(dǎo)教師根據(jù)學(xué)生操作規(guī)范性、實(shí)驗(yàn)記錄單記載情況、是否遵守

4、實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)紀(jì)律、實(shí)驗(yàn)完成情況綜合評(píng)定實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)成績(jī))三、實(shí)驗(yàn)報(bào)告(一)實(shí)驗(yàn)主要儀器與結(jié)構(gòu)(實(shí)驗(yàn)裝置的型號(hào)、結(jié)構(gòu))試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)及工作原理如圖一所示：國(guó)玄打兄沁吝編藺哥1閃機(jī)交架2，nu工鳳晝訓(xùn)手雄丄-過(guò)隹嗤二貝1.工管在貝I速段二：琵管L刑上吉買嶺吉芳：血泄址宜11尼匕藝竺13.切熱兀匚冷拒制塩(二)實(shí)驗(yàn)步驟(簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)裝置操作過(guò)程)經(jīng)指導(dǎo)老師檢查確認(rèn)無(wú)誤后，啟動(dòng)設(shè)備電源。啟動(dòng)風(fēng)機(jī)，調(diào)節(jié)風(fēng)量。打開加熱電源，調(diào)節(jié)電源功率，使其在某一熱負(fù)荷下加熱，并保持不變，使壁溫達(dá)到穩(wěn)定:壁溫?zé)犭娕嫉臏囟仍谌昼妰?nèi)保持讀數(shù)不變，即可認(rèn)為已達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài))后，開始記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。在一定熱負(fù)荷下，通過(guò)調(diào)整風(fēng)量來(lái)改變Re數(shù)的大小

5、，電源加熱功率不變，依次調(diào)節(jié)風(fēng)速，在各個(gè)不同的風(fēng)速下測(cè)得其動(dòng)壓頭，空氣進(jìn)、出口溫度以及加熱管的壁面溫度，即為不同風(fēng)速下，同一負(fù)荷時(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。不同熱負(fù)荷條件下的實(shí)驗(yàn)，僅需改變電加熱器功率，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)步驟即可。實(shí)驗(yàn)完畢后，先切斷實(shí)驗(yàn)管加熱電源，待實(shí)驗(yàn)管冷卻后再關(guān)閉風(fēng)機(jī)。(三)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與數(shù)據(jù)處理(二)實(shí)驗(yàn)記錄(該項(xiàng)為實(shí)驗(yàn)報(bào)告的重點(diǎn)項(xiàng)，應(yīng)認(rèn)真、客觀、如實(shí)、完整地記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象等)工況進(jìn)風(fēng)溫度匕代)出風(fēng)溫度管壁溫度-(C)管壁溫度12(C)管壁溫度13(C)管壁溫度t4(C)室溫(C)功率P(W)壓差(Pa)空氣平均溫度/(C)試件壁溫t(C)tk(C)1222512612512612722

6、9815023.51262222412012112112222971992312132224115116115117239924923115.7542224109111112111239931223110.7552633275275276277252013729.5275.7562530262262263264242019727.5262.75725292382372382392520117727238825282202202202212421026726.5220.25銅管直徑25mm銅管有效長(zhǎng)度300mm(根據(jù)所記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)沿程水頭損失進(jìn)行計(jì)算、需要有計(jì)算過(guò)程,相關(guān)結(jié)果以表格列出)計(jì)算

7、公式:計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下表:工況密氣度空來(lái)流速度傳熱系數(shù)導(dǎo)熱系數(shù)NuVRepKg/m3m/shY(W/mk)139402638.3051926059.922A19/1T丄乙耳02639.65529丄0.乙30016.0831.1920.4644.470.06118.2272115.333426.4141.1922.9047.010.06119.265815.337416.865砂30106813.49609珈127727161.18512.8035.600.06314.1271515.420771.1771.1817.3239.690.06315.7507715.527936.381.18521.2

8、345.160.06317.9211515.434461.232lgNu=223+1.B3*lgRe由擬合結(jié)果可知，工況1、2、5與其它數(shù)據(jù)相差較大，認(rèn)為為粗大誤差，舍去，由剩余5組數(shù)據(jù)擬合。根據(jù)最小二乘法，算出lgC=2.23,n=1.81,上圖即為擬合曲線。（四）實(shí)驗(yàn)總結(jié)與討論（結(jié)合具體的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)中存在的問(wèn)題進(jìn)行討論；實(shí)驗(yàn)后自己的收獲，遇到的困難及解決的方法等心得體會(huì)；對(duì)本次實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步的想法以及意見(jiàn)和建議等）由上面圖表分析可知，求得的準(zhǔn)則方程式與理論情況較為接近，但部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與其他相差較大，可見(jiàn)存在較大誤差，可能的原因很多。從理論層面分析，可能原因有：管內(nèi)存在阻力損失使壓力測(cè)量有偏差，導(dǎo)致速度測(cè)量不準(zhǔn)確；速度測(cè)量時(shí)由于溫度偏差帶來(lái)偏差使雷諾數(shù)與理論值不同；加熱功率計(jì)算未考慮電路損失；插值求氣體物性時(shí)產(chǎn)生了計(jì)算誤差；實(shí)驗(yàn)環(huán)境只能近似視為無(wú)限大，同時(shí)管壁也不是嚴(yán)格