强迫对流单管管外放热系数测定实验报告

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1、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α，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α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，Pr）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，Num——努谢尔特准则Rem——雷诺准则Ptm——普朗特准则上述各准则中，d——实验管外径，

2、作定性尺寸[米]ω——流体流过实验管外最窄面处流速[m/s]4λ——流体导热系数[W/m˙℃]α——流体导温系数[m2/s]ν——流体运动粘度[m2/s]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=0.7，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I、电压V、管壁温度、空气温度，微压计压差h。至于α、ω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

3、速，就可得到一系列的实验数据。一、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。二、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，然后根据需要，调节风量。3、开启加热器，根据需要调整变压器，使其在某一热负荷下

4、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Re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。45、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1、壁面平均放热系数α电加热器所产生的总热量Q，除以对流方式由管壁

5、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=IV－QrQr——辐射换热量；ε——试管表面黑度；Co——绝对黑体辐射系数；Tω——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2、空气流量的计算（1）Gk=m3/s式中：Gk为空气的质量流量ε——被测介质的膨胀校正系数F0——孔板喉部断面面积m2；ΔP——孔板前、后取压断面的静压差，ρ——气体密度，kg/m2；（2）风管相关尺寸数据风管圆形截面段L1=300mm4R=140mm风管矩形截面段L2=580mmW=300

6、mmh=150mm实验数据处理表加热功率/wt进/℃t出/℃平均值/℃斜管微压计读数倾角比值t1/℃t2/℃t3/℃t4/℃壁温平均值/℃lgRelgNu3、确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lgNum=lgc+nlgRemIgc为直线的截距，n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=CRne4六、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

7、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。4