实验报告-横管自然对流传热规律实验研究

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1、中国石油大学侵热学实验报告教师:实验日期：2013・6・5班级：石工10・09成绩:学号：1姓名：同组者:实验二横管自然对流传热规律实验研究一、实验目的1.了解空气沿横管表面口然对流传热规律的实验研究方法，巩固课堂上学过的传热学知识。2.测定横管的自然对流传热系数h。3.通过数据处理，整理出自然对流传热准则方程式。二、实验原理对横管进行电加热，热量应是以对流和辐射两种方式来散发的，所以对流换热量为总热量与辐射热换量之差，即：(TV(T丫］"=心亠——①二①①「①c=hA(tw-tJ卜」00丿(

2、100门①="(W)/?=iooj式中:①一加热功率,W；①「一轴射换热量,W；①，一对流换热量,W;•管表血黑度；°。一黑体的辐射系数；C°=5,67(W/ni2・K4)几，一管壁平均温度，c：6—室内空气温度,。C；A—管表面积，m2；h—自然对流传热系数,W/(m2・°C)；根据相似理论，对于自然对流传热，努谢尔特数Nu是葛拉晓夫数Gr、普朗特数Pr的函数，可表示成：Nu=C(GrPry,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式，根据所测的数据，求岀准则数：Nu=hd

3、T式中,Pr、a、入、v为空气的物性参数，山定性温度tm从教科书中查出。"2d为定型尺寸,取管外径，山=几一3几为横管平均壁温,取各测点温度平均值,即n测出稳定状态下四根横管的管捲温度、加热功率和空气温度，即可求得4组Nu、Gr・Pr数，把4组数据取对数绘在肓角坐标纸上,得到以InNu为纵坐标，以ln(Gr・Pr)为横坐标的一系列点，画一条直线，使大多数点落在这条直线上或周围，根据：InM/=lnC+/iln(Gr-Pr)?这条直线的斜率即为山截距为InC。因此可以求出常数C和no三、实验装置及

4、测量仪表实验装置冇实验管(四种类型)，支架、测量仪表电控箱等组成。(见简图)实验装置示意图实验管内有加热丝，通一恒定电流可加热，产生的热量通过白然对流传热、辐射传热和轴向导热向周I韦I传递，由于管长径比较大，轴向导热可忽略不计，只考虑H然对流传热、辐射传热，为了减少辐射传热量，管壁采用电镀，使其黑度系数减小，辐射传热最的比例减小，在总加热功率中减掉辐射传热量，则是自然对流传热最。经过一段时间后，管壁温度趋于稳定，实验管上有热电偶安装在管壁上，町以测出出管壁的温度，由安装在电控箱上的测温数显表通过

5、转换开关读取温度值。电加热功率则对用数显电压表、电流表读取，并计算出加热功率。四、实验步骤1.熟悉实验装置的组成、各部分的作用、测量线路和加热线路。2.实验装置已提前加热基本趋于稳定，实验时不要调节加热电压。3.开始测量各参数。管壁温度通过数显仪表和按键开关依此测量，其中1#、2#管有6个测温点，3#、4#管有4个测温点，室内空气温度-用数显温度计测量，加热电流和加热电压直接从数显仪表上读収。4.间隔20分钟再测一次，若两次数据误差小于1%,则说明达到稳态，即不再测量。用戢后一次测的数据进行数据

6、处理。若误差较大，可过20分钟再测一次。5.测量完结束实验，但不要关闭电源，以备后而的同学进行实验。6.测试数据记录表按表测最管壁温度twl,Tw2,tw3・・・twn室内空气温度2、电流I、电压V。记录在表中。表2-1实验数据记录表管号测量次数管壁各点温度％(°C)空气温度平均壁温tw加热电流I(A)加热电压V(V)twltw2t»3t・4tw51#176.584.87&870.190.776.63679.61.361276.885.479.571.290.977.03680.11.3612#

7、1108.7109.997.5104.3109.011&136107.91.12632108.1110.497.9105.4110.5119.13610&571.12633#153.554.155.957.3XX3655.20.2422253.954.656.257.5X3655.550.24224#193.5104.3104.5121.936106.050.58686.2293.8104.9104.8121.7X36106.30.58586.1五、实验数据处理1.已知数据管号管径d(m)管长1

8、(m)黑度£1#0.081.60.112#0.061.20.153#0.040.80.154#0.020.50.152.数据处理(1)计算加热的热最①=IV(W)、平均壁温、定性温度，定性温度取管壁温度和空气温度的平均值"2。用第一组数据处理，以1#第1次测量数据为例计算:(D=/xV=1.3x61=79.3WW几1+也+几3+几4+几5+几6279.6+36_2-=57.8°C76.5+84.8+78.8+70J+90.7+76.6=79.6°C△n=79.6—36=43・6°C(2)计算H然