稳态平板法绝热材料导热系数的测定.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流稳态平板法绝热材料导热系数的测定.精品文档.实验一 稳态平板法测定绝热材料导热系数实验一、实验目的1巩固和深化稳定导热过程的基本理论，学习用平板法测定绝热材料导热系数 的实验方法和技能。 2. 测定试验材料的导热系数。 3确定试验材料导热系数与温度的关系。二、实验原理导热系数是表征材料导热能力的物理量。对于不同的材料，导热系数是各不相同的，对同一材料，导热系数还会随着温度、压力、湿度、物质的结构和重度等因素而变异。各种材料的导热系数都用实验方法来测定，如果要分别考虑不同因素的影响，就需要针对各种因素加以试验，往往不能只在一种实验设备上进行。稳

2、态平板法是一种应用一维稳态导热过程的基本原理来测定材料导热系数的方法，可以用来进行导热系数的测定实验，测定材料的导热系数及其和温度的关系。 实验设备是根据在一维稳态情况下通过平板的导热量Q和平板两面的温差t成正比，和平板的厚度成反比，以及和导热系数成正比的关系来设计的。 我们知道，通过薄壁平板(壁厚小于十分之一的壁长和壁宽)的稳定导热量为 Q = w （11）测试时，如果将平板两面温差t=tR-tL、平板厚度、垂直热流力向的导热面积F和通过平板的热流量Q测定以后，就可以根据下式得出导热系数， w/m （12）需要指出，上式所得的导热系数是在当时的平均温度下材料的导热系数值，此平均温度为： （1

3、3） 在不同的温度和温差条件下测出相应的值，然后按值标在一坐标图内，就可以得出的关系曲线。三、实验装置及测量仪器稳态平板法测定绝热材料导热系数的电器连接图和实验装置如图11和图12所示。被试验材料做成两块方形薄壁平板试件，面积为300 300mm2，实际导热计算面积F为200 200mm2，平板厚度mm。平板试件分别被夹紧在加热器的上下热面和上下水套冷面之间。加热器的上下面、水套与试件的接触面都设有铜板，以使温度均匀。利用薄膜式加热片实现对上、下试件热面的加热，而上下导热面积水套的冷却面是通过循环冷却水(或通以自来水)来实现。在中间200 200mm2部位上安设的加热器为主加热器。为了使主加热

4、器的热量能够全部单向通过上下两个试件，并通过水套的冷水带走，在主加热器四周(即200 200mm2之外的四侧)设有四个辅助加热器(14)，利用专用的温度跟踪控制器使主加热器以外的四周保持与中间主加热器的温度相一致，以免热流量向旁侧散失。主加热器的中心温度h(或t：)和水套冷面的中心温度I，(或14)用4个热电偶(埋没在铜板上)来测量，辅助加热器1和辅助加热器1的热面也分别设置两个辅热电偶t，和L6(埋没在铜板的相应位置上)，其中一个辅热电偶t5(或t6)接到温度跟踪控制器上，与主加热器中心接来的主热电偶t：(或h)的温度信号相比较，通过跟踪器使全部辅加热器都跟踪到与主加热器的温度相一致。而在试

5、验进行时，可以通过热电偶t，(或t：)和热电偶t3(或t4)测量出一个试件的两个表面的中心温度。也可以再测量一个辅热电偶的温度，以便与主热电偶的温度相比较，从而了解主、辅加热器的控制和跟踪情况，温度是利用电位差计转换开关来测量的。主加热器的电功率可以用电功率表或电压表和电流表来测量。附 实验台主要参数 1试验材料：2试件外型尺寸：300 300mm23导热计算面积F： 200 200mm2(即主加热器的面积)4试件厚度mm (实测)5主加热器电阻值：6辅加热器(每个)电阻值：7热电偶材料: 镍铬一镍硅 8试件最高加热温度：80图11 试验台的电器联接图(用电位差计测温未表示出) 图12 实验台

6、主体示意 （循环冷却水的水箱和水泵未表示）四、实验方法和步骤 1将两个平板试件仔细地安装在主加热器的上下面，试件表面应与铜板严密接触，不应有空隙存在。在试件、加热器和水套等安装入位后，应在上面加压一定的重物，以使它们都能紧密接触。2联接和仔细检查各接线电路。将主加热器的两个接线端用导线接至主加热器电源；而四个辅助加热器经两两并联后再串联成串联电路(实验台上已联接好)，并按图2所示联接到辅助加热器电源上和跟踪控制器上。电压表和电流表(或电功率表)应按要求接入电路。将主热电偶之一t2(或 t1)接到跟踪控制器面板上左侧的主热电偶接线柱上，而将辅热电偶之一t5(或t6)接到跟踪控制器上的相应接线柱上

7、。把主热电偶t1(或t2)、水套冷面热电偶t3(或t4)和辅热电偶t6(或t5)都接到热电偶转换开关上，转换开关与电位差计的“未知”相接。3检查冷却水水泵及其通路能否正常工作，各热电偶是否正常完好，校正电位差计的零位。 4接通加热器电源，并调节到合适的电压，开始加温，同时开启温度跟踪控制器。在加温过程中，可通过各测温点的测量来控制和了解加热情况。开始时，可先不启动冷水泵，待试件的热面温度达到一定水平后，再启动水泵(或接通自来水)，向上下水套通入冷却水。试验经过一段时间后，试件的热面温度和冷面温度开始趋于稳定。在这过程中可以适当调节主加热器电源、辅加热器电源的电压，使其更快或更利于达到稳定状态。

8、待温度基本稳定后，就可以每隔一段时间进行一次电功率W(或电压V和电流I)读数记录和温度测量，从而得到稳定的测试结果。5一个工况试验后，可以将设备调到另一工况，即调节主加热器功率后，再按上述方法进行测试，得到另一工况的稳定测试结果。调节的电功率不宜过大，一般在510W为宜。6根据实验要求，进行多次工况的测试。 (工况以从低温到高温为宜)。7.测试结束后，先切断加热器电源，井关闭跟踪器，经过10分钟左右后再关闭水泵(或停放自来水)。五、实验结果处理实验数据取实验进入稳定状态后的连续三次稳定结果的平均值。导热量(即主加热器的电功率)： Q = W (或IV) W （14）式中 W主加热器的电功率值，

9、 w；I主加热器的电流值， A； V主加热器的电压值， V。由于设备为双试件型，导热量向上下两个试件(试件1和试件2)传导，所以 （或） W试件两面的温差： t =tR-tL （15）式中 tR试件的热面温度(即t1或t2) ， ； tL试件的冷面温度(即t3或t4) ， 。平均温度为 （16）平均温度为时的导热系数： （或 ） w/m （17）将不同平均温度下测定的材料导热系数绘成关系曲线，并求出的关系式。导热系数测定记录表 表11序 号 主加热器热面温度 tR（）冷面温度 tL（）备 注电流I（mA）电压V（V）功率N（W）12345678实验二 管外强制对流表面传热系数的测定一、实验目的

10、1.了解实验装置，熟悉空气流速及管壁温度的测量方法，掌握测试仪器、仪表的使用方法。2.测定空气横掠单管时的表面传热系数，掌握将实验数据整理成准则方程式的方法。3.通过对实验数据的综合整理，掌握强迫对流换热实验数据的处理及误差分析方法。二、实验原理根据牛顿冷却公式，壁面平均传热系数为：式中: 管壁平均温度， 流体的平均温度， 管壁的换热面积， 对流换热量，由相似原理，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物性参数间的关系可用准则方程式描述：研究表明，流体横向冲刷单管表面时，准则关联式可整理成指数形式：下标m表示用空气膜平均温度作特征温度又有特征数准则方程： 努塞尔（Nusself）

11、准则数 雷诺（Reynolds）准则数 普朗特（Prandtl）准则数 表面传热系数 w/(m2k) 定性尺寸，取管外径 m 流体导热系数 w/(m) 流体导温系数 m2/s 流体运动粘度 m2/s 流体运动速度 m/s 实验中流体为空气，因而，0.7，准则式可简化成本实验要测定空气横向掠过单管表面时的表面传热系数，我们通过测定流速，温度及物性参数的值来确定c,n的值，便可求得平均换热系数。因此，我们首先使流速一定，测定电流、电压、管壁温度、空气来流温度值，查出物性参数、的值，计算出，的值得到一组数据后，可计算出一组，的值，通过改变流速来改变值，重复测量便可得到一系列数据，在以、为纵、横坐标的

12、双对数坐标系中描点，并用光滑的曲线连接各测点可得到一直线，直线方程如下形式：为截距，n为斜率，从而可确定c,n的值，知道c,n的值后，由准则式：可求出表面传热系数h。三、实验设备实验本体为一立式鼓风式风洞，仪器有：离心风机，直流电源，毕托管，微差压变送器，直流电位差计，试件（表面镀铬），水银温度计及热电偶等。空气经整流后进入风洞,气流稳定,因而用一个毕托管即可测定平均流速。管壁温度用几对热电偶测量取平均值，空气来流温度用热电偶测量。实验风洞测试系统如下图示：图3-1 实验台总体图图3-2 控制箱操作面板四、实验步骤1. 连接毕托管与微压变送器，并校验零点值；2. 连接热电偶与电位差计，检查冰水

13、混合物温度是否为零，将热电偶零端放入冰水混合物中；3. 连接试件与直流电源，让指导教师检查线路是否正确，而后进行下一步骤。4. 检查风机电路连接是否正确，启动风机，然后调节风机变频器到所需流速。风机变频器频率的范围在3050Hz之间，在3050Hz之间取5个频率来调节空气流速。5. 合试件电源开关，加热试件。加热试件时，先调节电流旋钮到最大，再调节电压旋钮1025V之间。做实验时当电压旋钮调节到10V时，风机变频器的频率应调节到30Hz，当电压旋钮调节到25V时，风机变频器的频率应调节到50Hz。6. 改变加热功率，同时相应改变风机风量可测出几组试验数据（加热量可以不变）。8. 实验完毕后，先

14、切断实验管电源，待冷却后，再切断风机电源，停止试验。9. 仪器归零，归位。五、数据整理与计算1.计算流速根据不可压缩流体的伯努利方程，则 ：流体总压（pa） ：流体静压（pa）：流体密度（kg/m3）：流体流速（m/s）2.确定壁面平均放热系数电加热所产生的总热量 由牛顿冷却公式有 3.确定出准则方程式并作图将所测数据代入方程式中，求出准则数。在以Nu数为纵坐标，Re数为横坐标的双对数坐标系中，描出各试验点，然后用光滑的直线将各点连起来。因Nu和Re满足下列关系式为截距，n为斜率。n及用最小二乘法计算，则 第i个测量点的横坐标的对数值 第i个测量点的纵坐标的对数值N总工况数通过计算可得准则方程

15、式的具体形式。4、实验数据记录1.单管管外强迫对流换热实验数据记录圆 管 试 件已知数据试验管外径 D mm管有效长度 L mm流道截面积 A mm2特征尺寸值 d mm试验管发射率 黑体辐射常数 o= 5.66910-8 w/(m2k4)物性参数流体导温系数 /s流体导热系数 w/(m)流体运动粘度 /s流体密度 kg/m3实 验 测 量 数 据项目工况数温度(t=(dU+0.1544)/0.0435，du热电偶读数)电压V电流A压差试件表面热电偶读数mv流体热电偶读数mv温度t1234平均56平均试件流体一二三四五六实验三 管束外强制对流换热系数的测定实验一、实验目的 1了解对流换热的实验

16、研究方法； 2测定空气横向流过管束表面时的平均放热系数 ，并将实验数据整理成准则方程式； 3学习测量风速、温度、热量的基本技能。二、实验原理 根据相似理论，流体受迫外掠物体时的换热系数 与流体流速、物体几何参数、物体间的相对几何位置以及流体物性等的关系可用下列准则方程式描述： Nu = f (Re，Pr) （31） 实验研究表明，空气横掠管束表面时，由于空气普郎特数(Pr=0.7)为常数，故一般可将上式整理成下列的指数形式，Num = C Remn （32）式中 Num努谢尔特准则 ， Num = d / m ； Rem雷诺准则 Rem = d / m ；C、n均为常数，由实验确定。上述各准则

17、中 壁面平均对流换热系数， Wm2； d实验管外径，作为定性尺寸， m； 空气导热系数， Wm； 空气流过实验管外最窄截面处流速， ms； 空气运动粘度， m2s。 角下标“m”表示以空气边界层平均温度tm = 0.5(tw+tf)作为定性温度。 式中tw为实验管壁面平均温度，tf为空气平均温度，。 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I 、电压V 、管壁温度tw 、空气温度tf 、微压计动压头h 。至于 、在实验中无法直接测得，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Re、Nu值； 改变空气流速，又得到一组数据，再得一组N

18、u、Re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 本对流实验在实验风洞中进行。实验风洞主要由风洞本体、风机、构架、实验管及其加热器、水银温度计、倾斜式微压计、皮托管、电位差计、功率表以及调压变压器等组成。实验风洞如图3-1所示(温度计、微压计、电位差计、调压变压器等在图中未示出)。图31 实验风洞简图1双扭曲线进风口；2蜂窝器；3整流金属网；4第一测试段； 5实验段； 6第二测试段； 7收缩段； 8测速段； 9橡皮连接管； 10风机； 11皮托管 由于实验段前有两段整流区，可使进入实验段气流稳定。皮托管置于测速段，测速段截面较实验段小，以使流速提高，测量准确。风量由风机出口

19、挡板调节。 实验段为一叉排或顺排管束段，实验管置于管束第三排，管内装有电加热器作为热源，管壁嵌有四对热电偶检测壁温四、实验步骤 1将皮托管与微压计连接好、校正零点；连接热电偶与电位差计，再将加热器、功率表以及调压变压器的线路连接好。经指导老师检查确认无误后，准备启动风机。 2在关闭风机出口挡板的条件下启动风机，让风机空载启动，然后根据需要开启出口挡板，调节风量。 3在调压变压器指针位于零位时，合电闸加热实验管，根据需要调整变压器，使其在某一热负荷下加热，并保持不变，使壁温达到稳定(壁温热电偶电势在三分钟内保持读数不变，即可认为已达到稳定状态)后，开始记录热电势、电功率、空气进出口温度及微压计的

20、读数。电压不得超180V。 4在一定热负荷下，通过调整风量来改变Re数的大小，因此保持调压变压器的输出电压不变，依次调节风机出口挡板，在各个不同的开度下测得其动压头，空气进、出口温度以及电位差计的读数，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，仅需利用调压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，待实验管冷却后再关闭风机。五、实验数据的整理计算 1壁面平均放热系数 电加热器所产生的总热量Q ，除了以对流方式由管壁传给空气外，还有一部分是以辐射方式传出，因此，对流换热量Qc为Qc = QQr = WQr Qr = C0 F （33

21、）式中 Qr辐射换热量, W ； W加热电功率, W ； 试管表面黑度, 为0.60.7 ； C0绝对黑体辐射系数, C0=5.67W(m2K4) ； Tw管壁面的平均绝对温度, K ； Tf 空气进出口的平均绝对温度, K ； F 管表面积，m2 。根据牛顿公式，壁面平均对流换热系数为 = W(m2) （34）2空气流速的计算 采用皮托管在测速段截面中心点进行测量，由于实验风洞测速段分布均匀，因此不必进行截面速度不均匀的修正。 若采用倾斜式微压计测得的动压头为h，则由能量方程式： （35）而 P2P1=(酒空)gh （36）式中 酒微压计酒精的密度，酒=0.81x103kgm3 ； 空空气的

22、密度，根据空气的平均温度，可在有关书中查得； h倾斜式微压计液柱高， m。由上式计算所得的流速是测速截面处的流速，而准则式中的流速是指流体流过试验管最窄截面的流速，由连续性方程： u测 F测 = （ F试 Ldn ） = （37）式中 u测测速处流体流速，m/s ； 试验管最窄截面处流速，m/s ； F测测速处流道截面积，m2 ， F测=150 80mm2 ；F试测试管处流道截面积，m2 ， F试=450150mm2 ； L试验管有效管长，L=450mm ； d试验管外径，d=38mm (实测) ； n试验管数 。3计算定性温度tm，并查出空气有关物性参数。 4确定准则方程式将数据代入准则式，

23、并分别求得几组准则数，即可在Num为纵坐标和以Rem为横坐标的常用对数坐标图上，得到一些实验点，然后用直线连接起来，因 lgNum = lgC+ n lgRemlgC为直线的截距，n为直线的斜率，取直线上的两点，即可得 n = （38） C = 即可得出具体的准则方程式 Num = C 注意：为减少取点误差起见，可多取一些点，得出多对C、n值，然后取其平均值作为最后的C、n值。 实验测试数据记录表 表31序 号加热器热电势（mV）动压hv(Pa) 备注电压V电流I功率N表面进气出气 1 2 3六、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Num = C图线；4误差分析。实验

24、四 法向辐射率测定实验一、实验目的1、学习中温辐射物体黑度测试仪的使用方法。2、定性地测量中温辐射时物体的黑度。3、通过实验使学生直观地认识比较法在测量过程中的应用。二、实验原理由n个物体组成的辐射换热系统中，利用净辐射法，可以求物体 i 的纯换热量Qnet。.i Qnet.i = Qabs.i Qe.i = di i Eb.iFi （41）式中 Qnet.ii面的净辐射换热量； Qabs.ii面从其它表面的吸热量； Qe.ii面本身的辐射热量； ii面的黑度；k面对i面的角系数；k面的有效辐射力； Eb.ii 面的辐射力； di i 面的吸收率； Fii 面面积。根据本实验的设备情况，可以认

25、为：1、 热源1、黑体腔体2为黑体。2、 热源1、黑体腔体2、待测物体（受体）3，它们表面上的温度均匀。123图41 辐射换热测试主体1热源；2黑体腔体；3待测物体（受体）因此，公式（41）可写成：Qnet.3 = a3 (Eb.1F11.3+ Eb.2 F22.3)3 Eb.3 F3因为：F1 = F3 ； a3 =3 ；3。2 =1。2 。又根据角系数的互换性F22.3= F33。2 ，q3 = = 3 ( Eb.11.3+ Eb.2 1.2)3 Eb.3 = 3 ( Eb.11.3+ Eb.2 1.2Eb.3 ) （42）由于受体3 与环境主要以自然对流方式换热，因此： q3 = a(

26、t3tf ) （43）式中 a换热系数； t3待测物体（受体）温度，； tf环境温度， 。由42、43式可得： 3 = （44）当热源1和黑体腔体2的表面温度一致时，Eb1 = Eb.2 ，并考虑到体系1、2、3为封闭系统，则： 1.3+1.2 = 1 ，由此，325式可写成： 3 = = （45）式中称为斯蒂芬玻尔茨曼常数，其值为5。710 8 w/m2k4 。对不同待测物体（受体）a 、b 的黑度为： a = ；b = 设 aa = ab ，则： = （46）当 b 为黑体时，b 1，上式可写成 a = （47）三、实验装置实验装置简图如下：图42 实验装置示意简图1 热源；2黑体腔体；3

27、被测受体；4导轨；5黑体腔体右加热电压表；6黑体腔体左加热电压表；7电源黑体腔体右加热电压表；8热源电压旋纽；9黑体腔体左电压旋纽；10黑体腔体右电压旋纽；11测温接线柱；12测温转换开关；13电源开关热源腔体具有一个测温热电偶，传导腔体有两个热电偶，受体有一个测温热电偶，它们都可以通过琴键转换开关来切换。四、实验方法和步骤本仪器用比较法定量地测定被测物体的黑度，具体方法是通过三组加热器电压的调整（热源一组，黑体腔体二组），使热源和黑体腔体的测温点稳定在同一温度上，然后分别将“待测”（受体为待测物体，具有原来的表面状态）和“黑体”（受体仍为待测物体，但表面薰黑）两种状态的受体在相同的温度条件下

28、，分别测出受到辐射后的受体温度，就可按公式计算出待测物体的黑体。具体步骤如下：1. 热源腔体和受体腔体(使用具有原来表面状态的物体作为受体)靠紧黑体腔体。2. 用导线将仪器上的测温接线柱11与电位差计上的“未知”接线柱“+”、“” 极联结好。按电位差计使用方法进行调零、校准并选好量程（1档）。3. 通电源，调整热源、黑体腔体左和黑体腔体右的调温旋钮，使其相应的电压表指针调至红点位置，加热约40分钟左右，通过测温转换开关，测试热源、黑体腔体左和黑体腔体右的温度，并根据测得的温度，微调相应的电压旋钮，使其三点温度尽量一致。4.系统进入恒温后（各测温点基本接近，且在5分钟之内各点温度波动小于3），开

29、始测试受体温度，当受体温度5分钟内的变化小于3时，记下一组数据。“待测”受体实验结束。5.下受体，将受体冷却后，用松脂（带有松脂的松木）或蜡烛将受体薰黑，然后重复以上实验，测得第二组数据。将两组数据代入公式即可得出待测物体的黑度受 。五、注意事项1、热源及腔体的温度不宜超过200。2、每次做原始状态试验时，建议用汽油或酒精将待测物体表面擦净，否则，试验结果将有较大出入。六、实验所用计算公式根据式本实验所用计算公式为： = （48）式中 0相对黑体的黑度，该值可假设为1；s待测物体（受体）的黑度；Ts受体与环境的温差， ； T0黑体与环境的温差， ； TY受体为相对黑体时热源的绝对温度， ； T

30、y受体为被测物体时热源的绝对温度， ； T0相对黑体的绝对温度， ； Ts待测物体（受体）的绝对温度， 。实验五 空气在水平管外自然对流时表面传热系数测定一、实验目的 1测定空气在水平管外自然对流时表面传热系数h，并根据相似原理，整理出准则方程式。 2掌握热电偶测温的方法与原理。 3了解电位差计的工作原理，并正确使用高精度电位差计和直流稳压电源。二、实验原理对实验用水平横管试件进行电加热，热量应是以对流和辐射两种方式散发的，所以对流换热量为总热量与辐射换热量之差。即： 总热量： Q=I*U辐射换热量：Qr=C0F()4()4对流换热量：Qc=F(twtf)由以上三式可得表面传热系数： 试管表面

31、黑度，试管表面镀铬抛光，取=0.25C0黑体的辐射系数，管壁平均温度（），根据平均热电势查出室内空气温度（），根据平均热电势查出F管表面积，m2定性温度取空气边界层平均温度 ，在书的附录中查得空气的导热系数，热膨胀系数（空气的热膨胀系数=），动力粘度和普朗特数Pr。运动粘度=（/），其中为空气的密度，可根据理想气体方程式(=P/（RgT）m ，Rg=287.1J/(KgK),P为当地大气压)求出。根据相似理论，对于自然对流换热，努赛尔数Nu是格拉晓夫数Gr、普朗特数Pr的函数，即：Nu=f(GrPr)可表示成： Nu=c(GrPr)n其中c、n是通过实验所确定的常数。为了确定上述关系式的具体形

32、式，根据所测数据和计算结果求准则数：将四种试管管径的数据表示在坐标纸上得到以lg(Nu)为纵坐标，以lg(GrPr)为横坐标的一系列点，画一条直线，则大多数点落在这条直线上或周围，根据：则这条直线的斜率即为n，截距为lgc。可以得到准则方程的具体形式。三、实验装置实验装置有试验管（为降低辐射散热量的影响，试管表面镀铬抛光），放试验管的支撑架，转换开关盒等。测量仪表有电位差计，直流电源。试验管上有热电偶（4对）嵌入管壁，可反映出管壁的热电势；电位差计上的“未知”接线柱按极性和转换开关盒上的接线柱（红正黑负）相连，用于测量室内空气和管壁的热电势；直流电源可输入稳定的电压和电流，使加热功率保持恒定。

33、 图5-1 实验系统简图四、实验步骤1 接好线路，调整直流电源，对试件加热，根据试件管径大小，加热功率可取为7-15W；2 稳定加热六小时后开始测管壁温度，记下数据；3 间隔半小时再记一次，如两组数据很接近，则可认为试管已平衡；4 把两组接近的数据取平均值，作为计算依据；5实验完毕后将直流电源调整回零位，切断电源。五、实验数据的整理1 已知数据：管径d1=80d2=60d3=40d4=20mm管长L1=800L2=800L3=800L4=800 黑度 =0.252 测试数据 管壁热电势：mv1，mv2，mvn 空气热电势：mv1、mv23整理数据：对于每种管径的试管，计算过程是一样的。根据所测

34、热电势算出平均值，根据标定热电偶时拟合的公式计算出对应的温度，用同样的方法可求出空气的温度。计算加热器的热量,其I、V的值可直接从直流电源上读出。a、求每种管径的对流换热系数b、查出物性参数 定性温度取空气边界层平均温度，根据定性温度在教课书上查出空气的导热系数，热膨胀系数，动力粘度，和普朗特数Pr。c、计算每种管径的准则数d、整理出准则方程式并作图 把求得的数据标在坐标轴上，可以得到以lg(Nu)为纵坐标，以lg(GrPr)为横坐标的一条直线，此直线的斜率为n，截距为lgc，n及lgc用最小二乘法计算，则 第i个测量点的横坐标的对数值 第i个测量点的纵坐标的对数值N总工况数可得准则方程 Nu

35、=C(GrPr)n的具体形式。六、实验注意事项1由于加热功率的限制，一根试件能达到的葛拉晓夫数Gr是有限的，为了增大Gr范围，取四种管径的试管，在不同的加热功率下测量各自的壁温tw 、计算Gr、Pr及Nu，处理数据时在同一个坐标上进行。2对试管进行加热时，取一根比单管长度稍短的细管，缠上一层绝缘材料，再缠上电阻丝，电阻丝外面再缠上绝缘材料，两端套隔热板，将之塞入试管即可。3为减少辐射散热的影响，保持试件表面光洁，使试件黑度0.254试件和支架的连接处用绝热材料连结。实验数据记录 项目管径试管热电偶读数平均热电势对应温度空气热电偶读数平均热电势对应室内空气温度电流电压123456d=20mmd=40mmd=60mmd=80mm六、数据处理与分析已知数据管有效长度 L800 mm 试验管发射率0.25 黑体辐射常数Co= 5.669 10-8 w/(m2k4)物理量计算公式单位D=20D=40D=60D=80加热功率PP=I*VW温度twtf换热系数hh=w/m2K定性温度tmtm=(tw+tf)/2导热系数查表得w/mK努赛尔数NuNu=hd/运动粘度/（查表得，由理想气体状态方程求出）m2/s热膨胀系数=1/T1/K葛拉晓夫数Gr普