2023年强迫对流单管管外放热系数测定实验报告.docx

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1、机械逼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a,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放热系数a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：Nu=f(Re, P r )实验研究表白，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。= CRZ，产工式中：c、n、m均为常数，由实验拟定，Num努谢尔特准则adMm =R cm雷诺准则P tm普朗特准则am上述各准则中,d实验管外径，作定性尺寸米

2、co流体流过实验管外最窄面处流速m/s X流体导热系数W/m , a流体导温系数m?/sv流体运动粘度nr/ s 准则角码“m”表达用流体边界层平均温度鼠=乙。+、）作定性温度。2鉴于实验中流体为空气,P rm= 0. 7,故准则式可化成：Niml = CR;本实验的任务在于拟定c与n的数值，一方面使空气流速一定，然后测定有关的数据: 电流I、电压V、管壁温度兀、空气温度7/，微压计压差h。至于a、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R、Nu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

3、据。三、实验设备本对流实验在一实验风洞中进行。实验风洞重要由风洞本体、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、实验环节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,然后根据需要，调节风量。3、启动加热器,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 温达成稳定（壁温在三分钟内保持读数不变

4、,即可认为已达成稳定状态）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 e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，仅需运用调变压器改变电加热器功率、反复上述实 验环节即可。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1、壁面平均放热系数a电加热器所产生的总热量Q,除以对流方式由管壁传给空气外，尚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=lV -Q

5、 rQr = SC.F（盖）-（磊）】Qr辐射换热量; 试管表面黑度；Co绝对黑体辐射系数;K管壁面的平均绝对温度；Tf流体的平均温度；F管表面积；根据牛顿公式，壁面平均对流放热系数为Qc2、空气流量的计算(1) Gk=aeF0 V P(1) Gk=aeF0 V Pm3/s式中：Gk为空气的质量流量被测介质的膨胀校正系数Fo孔板喉部断面面积n?；P孔板前、后取压断面的静压差，P气体密度,kg/m?;(2 )风管相关尺寸数据风管圆形截面段Li= 3 00mmR= 140mm风管矩形截面段Lz=5 8 0mmW=3 0 0 mmh=l50mm实验数据解决表加热 功率/wt进/ t出/平均 值/斜管

6、 微压 计读 数倾角 比值tl/t2/t3/t4/壁温 平均 值/1g R eI gNu3、拟定准则方程式将数据带入，得到准则数,即可在Num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IgNum = Ige + nl g RemI g c为直线的截距,n为直线的斜率，取直线上的两点IgNu2-IgNui n -IgR 刃一IgNiiiN以i C =-R e即可得出具体的准则方程式Nu=CR e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、实验报告规定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。