強迫對流管簇管外放熱系數(shù)測定發(fā)學(xué)生

1、強迫對流單管(管簇)管外放熱系數(shù)測定實驗實驗報告班 級：_學(xué) 號：_姓 名：_課 程：_一、實驗?zāi)康模?.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換熱系數(shù)h ，并將實驗數(shù)據(jù)整理成準(zhǔn)則方程式；3.學(xué)習(xí)測量風(fēng)速、溫度、熱量的基本技能。二、實驗原理：根據(jù)相似原理，流體受迫外掠物體時的放熱系數(shù) 與流速、物體幾何形狀及尺寸、流體物性間的關(guān)系可用下列方程式描述：實驗研究表明，流體橫向單管表面時，一般可將上式整理成下列具體的指數(shù)形式： 式中 c、n、m、均為常數(shù)，由實驗確定. 上述各準(zhǔn)則中，d 實驗管外徑，作定性尺寸米 u 流體流過實驗管外最窄面處流速；m/s 流體導(dǎo)熱系數(shù)W/m&#

2、183; 流體導(dǎo)溫系數(shù)m²/s 流體運動粘度m²/s h 對流換熱系數(shù)W/m·流體邊界層平均溫度Tm= 1/2（tw+t）作為定性溫度。鑒于實驗中流體為空氣，Pr=0.7故準(zhǔn)則式可化成：本實驗的任務(wù)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(guān)的數(shù)據(jù)：電流I、電壓V、管壁溫度tw、空氣溫度tf。至于h、u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(guān)書中查得。得到一組數(shù)據(jù)后，可得一組Re、Nu 值，改變空氣流速，又得到一組數(shù)據(jù)后，再得一組Nu、Re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(shè)備： 本實驗在一實驗風(fēng)洞中進行。實驗風(fēng)洞中

3、主要由風(fēng)洞本體、風(fēng)機、構(gòu)架實驗管及其加熱器、差壓傳感器、畢托管、電流表、電壓表，巡檢儀以及電子調(diào)壓膜塊組成。風(fēng)洞本體如圖； 1、集流段； 2、插排前段； 3、實驗段； 4、插排后段； 5、收縮段；6、測速段； 7、畢托管； 8、風(fēng)門電機； 9、風(fēng)機； 10、配電箱；11、實驗桌；12、差壓傳感器； 13、差壓傳感器由于實驗段有兩段整流，可使進入實驗段前的氣流穩(wěn)定。畢托管置于測速段，測速段截面比實驗段小，以使流速提高，測量準(zhǔn)確。風(fēng)量由風(fēng)機出口擋板調(diào)節(jié)。實驗風(fēng)洞中安裝了一根實驗管，管內(nèi)裝有電加熱器作為熱源，管壁嵌有四對熱電偶以測壁溫。四、實驗步驟1.將畢托管與壓差傳感器連接好；連接熱電偶、加熱器及

4、風(fēng)機線路接好，指導(dǎo)老師檢查確認(rèn)無誤后，準(zhǔn)備啟動風(fēng)機。2.在關(guān)閉風(fēng)機風(fēng)門的條件下啟動風(fēng)機，讓風(fēng)機空載啟動，然后根據(jù)需要開啟配電箱上的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)開關(guān)；調(diào)節(jié)出口擋板正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)開關(guān)只需點動計可。本實驗臺是由司服電機控制風(fēng)門開起大小。3.在數(shù)顯電壓表指針為零時，打開加熱開關(guān)，根據(jù)需要調(diào)整調(diào)壓旋鈕，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?zé)犭娕茧妱菰谌昼妰?nèi)保持讀數(shù)不變，即可認(rèn)為已達到穩(wěn)定狀態(tài)）后，開始記錄巡檢儀上的空氣進出口溫度、微壓計的讀數(shù)、電流、電壓，以上電壓不得超過180V。4.在一定熱負荷下，通過調(diào)整風(fēng)量來改變Re數(shù)的大小，因此保持調(diào)壓膜塊的輸出電壓不變，依次調(diào)節(jié)風(fēng)機出口擋板，在

5、各個不同的的開度下測得其動壓頭，空氣進、出口溫度以及電位差計的度數(shù)，即為不同風(fēng)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(diào)壓膜塊改變電加熱器功率、重復(fù)上述實驗步驟既可。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(fēng)機。五、實驗數(shù)據(jù)的整理計算：1.壁面平均放熱系數(shù)h電加熱器所產(chǎn)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工傳出去的，熱量為Qr ，因此對流放熱的Qc為:Qr 輻射換熱量； 試管表面黑度； = 0.60.7Co 絕對黑體輻射系數(shù) Co = 5.67； T 管壁面的平均溫度；T 流體的平均溫度； F 換熱管表面積；根據(jù)牛頓公式，壁

6、面平均對流放熱系數(shù)為 (W/m2k)2.空氣流速的計算采用畢托管和紅油微壓計測量器流速： 式中：為紅油微壓計的度數(shù)，單位Pa.由上式計算所得的流速是測速截面外的流速，而準(zhǔn)則式中的流速u是指流體流過試驗管最窄截面的流速，由連續(xù)性方程：式中：A測測速處流道截面積；A試放試管處流道截面積； L試驗管有效管長； d 試驗管外徑； n 試驗管數(shù)； U測 測速處流體流速； U試 試驗管截面處流速；3.確定準(zhǔn)則方程式將數(shù)據(jù)代入，得到準(zhǔn)則數(shù)，即可在Num為縱坐標(biāo)，以Re為橫坐標(biāo)的常用對數(shù)坐標(biāo)圖上，得到一些實驗點，然后用直線連起來，因：LgC為直線的截距，n為直線的斜率，取直線上的兩點 即可得出具體的準(zhǔn)則方程式六、實驗數(shù)據(jù)（原始數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)整理）1、已知數(shù)據(jù)空氣導(dǎo)熱系數(shù) 試驗管外徑d= 試驗管有效長度L=A測= A試=2、表一 實驗測試數(shù)據(jù)實驗條件序號電壓（V）電流(A)壁面溫度t1、t2、t3()氣體進口溫度()氣體出口溫度()微壓計讀數(shù)(Pa)空氣運動粘度(m²/s)相同熱負荷123不同熱負荷1233、表二 實驗計算數(shù)據(jù)實驗條件序號總熱量Q（W）輻射換熱量Qc（W