實(shí)驗(yàn)八 固體小球?qū)α鱾鳠嵯禂?shù)的測定

1、實(shí)驗(yàn)八 固體小球?qū)α鱾鳠嵯禂?shù)的測定 一實(shí)驗(yàn)?zāi)康墓こ躺辖?jīng)常遇到憑借流體宏觀運(yùn)動(dòng)將熱量傳給壁面或由壁面將熱量傳給流體的過程，此過程通稱對流傳熱（或給熱）。顯然流體的性質(zhì)以及流體的流動(dòng)狀況還有周圍的環(huán)境都會(huì)影響對流傳熱。了解與測定各種環(huán)境下的對流傳熱系數(shù)具有重大的實(shí)際意義。通過實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練學(xué)生掌握一種測定對流傳熱系數(shù)的方法。通過實(shí)驗(yàn)達(dá)到下列目的：1測定不同環(huán)境與鋼球之間的對流傳熱系數(shù)，并對所得的結(jié)果進(jìn)行比較。2了解非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的特點(diǎn)以及畢奧準(zhǔn)數(shù)（Bi）的物理意義。3熟悉流化床及固定床的操作特點(diǎn)。二實(shí)驗(yàn)原理將一直徑為ds,溫度為T0的小球，（或銅球）置于溫度為恒定Tb的周圍環(huán)境中，由于TbT0，小球必然要受

2、到加熱或冷卻，溫度變?yōu)門，在傳熱的過程中小球的溫度顯然隨時(shí)間而變，這是一個(gè)非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問題。在實(shí)驗(yàn)中所用鋼球的體積相當(dāng)小，而熱導(dǎo)系數(shù)有比較大，可以認(rèn)為鋼球內(nèi)不存在溫度梯度，即整個(gè)球體的溫度是均勻一致的，于是對鋼球可以寫出如下能量衡算式， VC=hA（TTb） （1） （2）初始條件：0時(shí)，TTb= T0Tb積分（2）式， （3） Bi= F0=式中：K導(dǎo)熱系數(shù)W/（m·K） a=(K/·C)物體導(dǎo)溫系數(shù)m2/h對小球： （4）或 （5）通過實(shí)驗(yàn)測得鋼球冷卻曲線，由溫度記錄儀記下T關(guān)系，就可由式（4）及（5）求出h和Nu的值。由于Bi=,其物理意義為小球內(nèi)部的導(dǎo)熱熱阻與外部對流

3、熱阻1/h的比值，當(dāng)Bi<0.1時(shí)，球體內(nèi)部熱阻可以忽略不計(jì)，按式（3）計(jì)算，誤差小于5%，能滿足一般工程要求。三實(shí)驗(yàn)裝置及流程 實(shí)驗(yàn)裝置及流程參見圖81。圖81 實(shí)驗(yàn)裝置流程圖說明：1羅茨鼓風(fēng)機(jī)；2放空洞；3文氏流量計(jì)；4、5、6、7管路調(diào)節(jié)閥；8沙粒床層；9帶嵌裝電熱偶的鋼球（測件）；10溫度記錄儀；11壓差計(jì)；12管式加熱爐；13電加熱爐控制器 四實(shí)驗(yàn)步驟1 測定小鋼球的直徑。2 開啟電源，調(diào)節(jié)管式加熱爐溫度至400500。 3將置有嵌裝熱電偶的小鋼球放于加熱爐中加熱，并從溫度記錄儀中讀取數(shù)值，當(dāng)鋼球溫度升到400（即迅速取出，并按實(shí)驗(yàn)要求在不同環(huán)境下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，鋼球的溫度隨時(shí)間變化

4、的關(guān)系（冷卻曲線）由溫度記錄儀記錄。 4分別在流化床，固定床，強(qiáng)制對流，自然對流等情況系測定h。 五實(shí)驗(yàn)報(bào)告1 計(jì)算實(shí)驗(yàn)用小球的Bi準(zhǔn)數(shù)，缺點(diǎn)其Bi是否小于0.1。2 計(jì)算四種不同條件下的對流傳熱系數(shù)，并進(jìn)行比較。3 將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論值作比較，并進(jìn)行適當(dāng)討論。 六預(yù)習(xí)要求1 明確是目的和原理2 對球體的選擇有那些要求，為什么？3 加熱爐的溫度為何要控制在400500，太高太低有何影響？ 4實(shí)驗(yàn)在四種不同環(huán)境、相同環(huán)境不同氣速下進(jìn)行測定，實(shí)驗(yàn)前作出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表？主要符號(hào)說明球體密度 kg/m3V球體積 m3C比熱 J/kg·Kh對流傳熱系數(shù) W/m2·K A面積 m2T經(jīng)過時(shí)間后的溫度 或KTb環(huán)境溫度 T0初始溫度 時(shí)間 SBi畢奧準(zhǔn)數(shù) 無因次F0傅立葉準(zhǔn)數(shù) 無因次K導(dǎo)熱系數(shù) W/m·K物體導(dǎo)溫系數(shù) m2/hrds球