强迫对流管簇管外放热系数实验报告文档.pdf

机械强迫对流单管管外放热系数测定装置实验报告 一、实验目的 1、了解对流放热的实验研究方法;2、测定空气横向流过单管表面时的平均放热系数,并将实验数据整理成准则方程式;、学习测量风速、温度、热量的基本技能。二、实验原理 依照相似理论,流体受迫外掠物体时的放热系数 与流速、物体几何形状及尺寸、流体物性间的关系可用下列准则方程式描述:u f(R,r)实验研究表明,流体掠过横向单管表面时,一般可将上式整理成下列具体的指数形式、式中:c、n、m 均为常数,由实验确定,N u-努谢尔特准则 R e m-雷诺准则 t m-普朗特准则 上述各准则中,d-实验管外径,作定性尺寸米-流体流过实验管外最窄面处流速 m/s 流体导热系数 W/m 流体导温系数 m/s-流体运动粘度 m2/准则角码“m”表示用流体边界层平均温度 作定性温度。鉴于实验中流体为空气,Prm=、7,故准则式可化成:本实验的任务在于确定 c 与 n 的数值,首先使空气流速一定,然后测定有关的数据:电流、电压、管壁温度、空气温度,微压计压差 h。至于、在实验中无法直截了当测得,可通过计算求得,而物性参数可在有关书中查得。得到一组数据后,可得一组、u值,改变空气流速,又得到一组数据,再得一组 R、Nu值,改变几次空气流速,就可得到一系列的实验数据。三、实验设备 本对流实验在一实验风洞中进行。实验风洞主要由风洞本体、风机、移动式不锈钢支架、实验管及其加热器、电测温度计、倾斜式微压计、孔板、功率表以及调压器组成、由于实验段前有整流段,可使进入实验段前的气流稳定。风量由电子调速调节。实验风洞中安装了一根实验管,管内装有电加热器作为热源,管壁嵌有四支热电偶以测壁温。四、实验步骤 1、将孔板与微压计连接好、校正零点;连接热电偶与电控箱,指导老师检查确认无误后,准备启动风机。2、启动风机,让风机空载启动,然后依照需要,调节风量。3、开启加热器,依照需要调整变压器,使其在某一热负荷下加热,并保持不变,使壁温达到稳定(壁温在三分钟内保持读数不变,即可认为已达到稳定状态)后,开始记录功率、空气进出口温度及微压计的读数。4、在一定热负荷下,通过调整风量来改变 R数的大小,并保持调压变压器的输出电压不变,依次调节风机风量测得其压差,空气进、出口温度以及实验管壁温读数,即为不同风速下,同一负荷时的实验数据。5、不同热负荷条件下的实验,仅需利用调变压器改变电加热器功率、重复上述实验步骤即可。6、实验完毕后,先切断实验管加热电源,待实验管冷却后再停止风机、五、实验数据的整理计算、壁面平均放热系数 电加热器所产生的总热量,除以对流方式由管壁传给空气外,还有一部分是以辐射方式穿出去的,因此,对流放热量 Qc 为 Qc=Q Qr=V Q r Qr-辐射换热量;试管表面黑度;C 绝对黑体辐射系数;T-管壁面的平均绝对温度;Tf-流体的平均温度;F-管表面积;依照牛顿公式,壁面平均对流放热系数为 2、空气流量的计算(1)G=m/s 式中:G为空气的质量流量 被测介质的膨胀校正系数 F0孔板喉部断面面积 m;-孔板前、后取压断面的静压差,-气体密度,kg m2;(2)风管相关尺寸数据 风管圆形截面段 L1=300m=1 0mm 风管矩形截面段 L2=580m W=3 0mm h 150mm 实验数据处理表 加热功率/w 进/t 出/平均值/斜管微压计读数 倾角比值 t1/t2 4/壁温平均值/gR lgNu、确定准则方程式 将数据带入,得到准则数,即可在 N m 为纵坐标,以 Rem 为横坐标的常用对数坐标图上,得到一些实验点,然后用直线连起来,因 lgN=lgc+nlgRem Igc为直线的截距,为直线的斜率,取直线上的两点 即可得出具体的准则方程式 Nu=CRn 六、注意事项 1、由于风机工作温度较高,实验时,切勿用手触摸风机、2、实验完毕后,先切断实验管加热电源,待实验管冷却后再停止风机、清理实验桌面后,实验者方可离席。七、实验报告要求 1、实验原理;2、实验原始数据,数据整理;3、做出 lgNu=lgC nlgRe图线;4、误差分析。