強(qiáng)迫對(duì)流管簇管外放熱系數(shù)測(cè)定發(fā)學(xué)生

1、強(qiáng)迫對(duì)流單管(管簇)管外放熱系數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告班 級(jí)：_學(xué) 號(hào)：_姓 名：_課 程：_一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?.了解對(duì)流放熱的實(shí)驗(yàn)研究方法；2.測(cè)定空氣橫向流過(guò)單管表面時(shí)的平均換熱系數(shù)h ，并將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理成準(zhǔn)則方程式；3.學(xué)習(xí)測(cè)量風(fēng)速、溫度、熱量的基本技能。二、實(shí)驗(yàn)原理：根據(jù)相似原理，流體受迫外掠物體時(shí)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(shí)驗(yàn)研究表明，流體橫向單管表面時(shí)，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(shí)驗(yàn)確定. 上述各準(zhǔn)則中，d 實(shí)驗(yàn)管外徑，作定性尺寸米 u 流體流過(guò)實(shí)驗(yàn)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(yùn)動(dòng)粘度m²/s h 對(duì)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(shí)驗(yàn)中流體為空氣，Pr=0.7故準(zhǔn)則式可化成：本實(shí)驗(yàn)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(cè)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(shí)驗(yàn)中無(wú)法直接測(cè)得,可通過(guò)計(jì)算求得,而物性參數(shù)可在有關(guān)書(shū)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備： 本實(shí)驗(yàn)在一實(shí)驗(yàn)風(fēng)洞中進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)風(fēng)洞中

3、主要由風(fēng)洞本體、風(fēng)機(jī)、構(gòu)架實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)段； 4、插排后段； 5、收縮段；6、測(cè)速段； 7、畢托管； 8、風(fēng)門(mén)電機(jī)； 9、風(fēng)機(jī)； 10、配電箱；11、實(shí)驗(yàn)桌；12、差壓傳感器； 13、差壓傳感器由于實(shí)驗(yàn)段有兩段整流，可使進(jìn)入實(shí)驗(yàn)段前的氣流穩(wěn)定。畢托管置于測(cè)速段，測(cè)速段截面比實(shí)驗(yàn)段小，以使流速提高，測(cè)量準(zhǔn)確。風(fēng)量由風(fēng)機(jī)出口擋板調(diào)節(jié)。實(shí)驗(yàn)風(fēng)洞中安裝了一根實(shí)驗(yàn)管，管內(nèi)裝有電加熱器作為熱源，管壁嵌有四對(duì)熱電偶以測(cè)壁溫。四、實(shí)驗(yàn)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(jī)線(xiàn)路接好，指導(dǎo)老師檢查確認(rèn)無(wú)誤后，準(zhǔn)備啟動(dòng)風(fēng)機(jī)。2.在關(guān)閉風(fēng)機(jī)風(fēng)門(mén)的條件下啟動(dòng)風(fēng)機(jī)，讓風(fēng)機(jī)空載啟動(dòng)，然后根據(jù)需要開(kāi)啟配電箱上的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)；調(diào)節(jié)出口擋板正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)只需點(diǎn)動(dòng)計(jì)可。本實(shí)驗(yàn)臺(tái)是由司服電機(jī)控制風(fēng)門(mén)開(kāi)起大小。3.在數(shù)顯電壓表指針為零時(shí)，打開(kāi)加熱開(kāi)關(guān)，根據(jù)需要調(diào)整調(diào)壓旋鈕，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)犭娕茧妱?shì)在三分鐘內(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(kāi)始記錄巡檢儀上的空氣進(jìn)出口溫度、微壓計(jì)的讀數(shù)、電流、電壓，以上電壓不得超過(guò)180V。4.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，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(jī)出口擋板，在

5、各個(gè)不同的的開(kāi)度下測(cè)得其動(dòng)壓頭，空氣進(jìn)、出口溫度以及電位差計(jì)的度數(shù)，即為不同風(fēng)速下，同一負(fù)荷時(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。5.不同熱負(fù)荷條件下的實(shí)驗(yàn)，僅需利用調(diào)壓膜塊改變電加熱器功率、重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)步驟既可。6.實(shí)驗(yàn)完畢后，先切斷實(shí)驗(yàn)管加熱電源，待實(shí)驗(yàn)管冷卻后再停止風(fēng)機(jī)。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理計(jì)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(duì)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(duì)流放熱的Qc為:Qr 輻射換熱量； 試管表面黑度； = 0.60.7Co 絕對(duì)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(duì)流放熱系數(shù)為 (W/m2k)2.空氣流速的計(jì)算采用畢托管和紅油微壓計(jì)測(cè)量器流速： 式中：為紅油微壓計(jì)的度數(shù)，單位Pa.由上式計(jì)算所得的流速是測(cè)速截面外的流速，而準(zhǔn)則式中的流速u(mài)是指流體流過(guò)試驗(yàn)管最窄截面的流速，由連續(xù)性方程：式中：A測(cè)測(cè)速處流道截面積；A試放試管處流道截面積； L試驗(yàn)管有效管長(zhǎng)； d 試驗(yàn)管外徑； n 試驗(yàn)管數(shù)； U測(cè) 測(cè)速處流體流速； U試 試驗(yàn)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(duì)數(shù)坐標(biāo)圖上，得到一些實(shí)驗(yàn)點(diǎn)，然后用直線(xiàn)連起來(lái)，因：LgC為直線(xiàn)的截距，n為直線(xiàn)的斜率，取直線(xiàn)上的兩點(diǎn) 即可得出具體的準(zhǔn)則方程式六、實(shí)驗(yàn)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(yàn)管外徑d= 試驗(yàn)管有效長(zhǎng)度L=A測(cè)= A試=2、表一 實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)條件序號(hào)電壓（V）電流(A)壁面溫度t1、t2、t3()氣體進(jìn)口溫度()氣體出口溫度()微壓計(jì)讀數(shù)(Pa)空氣運(yùn)動(dòng)粘度(m²/s)相同熱負(fù)荷123不同熱負(fù)荷1233、表二 實(shí)驗(yàn)計(jì)算數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)條件序號(hào)總熱量Q（W）輻射換熱量Qc（W