強(qiáng)迫對流管簇管外放熱系數(shù)測定實驗

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1、強(qiáng)迫對流管簇管外放熱系數(shù)測定實驗一、實驗?zāi)康?.作為綜合性實驗，該項實驗涉及較多課程知識，測量參數(shù)多，如風(fēng)速、功率、溫度以及計算機(jī)的基本操作，可考查學(xué)生的綜合能力。2.測量空氣橫向流過單管表面的平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h，并將實驗數(shù)據(jù)整理成準(zhǔn)則方程式。3.學(xué)習(xí)測量風(fēng)速、溫度、熱量的基本技能，了解對流放熱的實驗研究方法。二、實驗原理根據(jù)相似理論，流體受迫外掠物體時的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h與流速、物體幾何形狀及尺寸、流體物性間的關(guān)系可用下列準(zhǔn)則方程式描述：實驗研究表明，流體橫向單管表面時，一般可將上式整理成下列具體的指數(shù)形式;式中：均為常數(shù)，由實驗確定雷諾準(zhǔn)則普朗特準(zhǔn)則上述各準(zhǔn)則中實驗管外徑，作定性尺

2、寸(米)流體流過實驗管外最窄面處流速；（流體導(dǎo)熱系數(shù)（流體導(dǎo)溫系數(shù)流體運動粘度7表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)準(zhǔn)則角碼表示用流體邊界層平均溫度作定性溫度。簽于實驗中流體為空氣，=0.7，故準(zhǔn)則式可化成：本實驗的任務(wù)在于確定的數(shù)值，首先使空氣流速一定，然后測定有關(guān)的數(shù)據(jù)：電流、電壓、管壁溫度、空氣溫度微壓計動壓頭。至于表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)和流速在實驗中無法直接測得，可通過計算求得，而物性參數(shù)可在有關(guān)書中差得。得到一組數(shù)據(jù)后，可得一組、值，改變空氣流速，又得到一組數(shù)據(jù)，再得一組、值，改變幾次空氣流速，就可得到一系列的實驗數(shù)據(jù)。三、實驗設(shè)備：本對流實驗在一實驗風(fēng)洞中進(jìn)行。實驗風(fēng)洞主要由風(fēng)洞本體、風(fēng)機(jī)、構(gòu)架、實驗管

3、及其加熱器、水銀溫度計、傾斜式微壓機(jī)、畢托管、電位差計、電流表、電壓表以及調(diào)壓變壓器組成。由于實驗段前有兩段整流，可使進(jìn)入實驗段前的氣流穩(wěn)定。畢托管置于測速段，測速段截面教實驗段小，以使流速提高，測量準(zhǔn)確。風(fēng)量由風(fēng)機(jī)出口擋板調(diào)節(jié)。實驗風(fēng)洞中安裝了一根實驗管，管內(nèi)裝有電加熱器作為熱源，管壁嵌有四對熱電偶以測壁溫。四、實驗步驟1.7將畢托管與微壓計連接好、校正零點；連接熱電偶與電位差計，再將加熱器、電流表、電壓表以及調(diào)壓變壓器線路連接好，指導(dǎo)教師檢查確認(rèn)無誤后，準(zhǔn)備啟動風(fēng)機(jī)。2.在關(guān)閉風(fēng)機(jī)出口擋板的條件下啟動風(fēng)機(jī)，讓風(fēng)機(jī)空載啟動，然后根據(jù)需要開啟出口擋板，調(diào)節(jié)風(fēng)量。3.在調(diào)壓變壓器指針

4、位于零位時，合電閘加熱實驗管，根據(jù)需要調(diào)整變壓器，使其在某一熱負(fù)荷下加熱，并保持不變，使壁溫達(dá)到穩(wěn)定（壁溫?zé)犭娕茧妱菰谌昼妰?nèi)保持讀數(shù)不變，即可認(rèn)為已達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)）后，開始記錄熱電勢、電流、電壓、空氣進(jìn)出口溫度及微壓計的讀數(shù)，所以電壓不得超過180伏。4.在一定熱負(fù)荷下，通過調(diào)整風(fēng)量來改變R，數(shù)的大小，因此保持調(diào)壓變壓器的輸出電壓不變，依次調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)出口擋板，在各個不同的開度下測得其動壓頭，空氣進(jìn)、出口溫度以及電位差計的讀數(shù)，即為不同風(fēng)速下，同一熱負(fù)荷時的實驗數(shù)據(jù)。5.不同熱負(fù)荷條件下的實驗，僅需利用調(diào)壓變壓器改變電加熱器功能、重復(fù)上述實驗步驟即可。6.實驗完畢后，先切斷實驗管加熱器

5、電源，待實驗管冷卻后再關(guān)閉風(fēng)機(jī)。五、實驗數(shù)據(jù)的整理計算1壁面平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)電加熱器所產(chǎn)生的總熱量，除以對流方式由管壁傳給空氣外，還有一部分是以輻射方式傳出去的，因此對流放熱量為輻射換熱量試管表面黑度絕對黑體輻射系數(shù)管壁面的平均絕對溫度流體的平均溫度。管表面積根據(jù)牛頓公式，壁面平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為72.空氣流速的計算采用畢托管在測速段截面中心點進(jìn)行測量，由于實驗風(fēng)洞測速段分布均勻，因此不必進(jìn)行截面速度不均勻的修正。若采用傾斜式微壓測得的動壓頭為則由能量方程式：而==式中：微壓計酒精的密度；空氣的密度，根據(jù)空氣的動壓頭，用液壓高表示。由上式計算所得的流速是測速截面處的流速，而準(zhǔn)則式中的

6、流速W是指流體流過試驗管最截面的流速，由連續(xù)性方程：式中：測速外流道截面積；放試管處流道截面積；試驗管有效管長；試驗管外徑；試驗管數(shù)；測速處流體流速；7試驗管截面處流速；3.確定準(zhǔn)則方程式將數(shù)據(jù)代入，得到準(zhǔn)則數(shù)，即可在為縱坐標(biāo)，以為橫坐標(biāo)的常用對數(shù)坐標(biāo)圖上，得到一些實驗點，然后用直線連起來，因即可得出具體的準(zhǔn)則方程式六、實驗報告要求1.實驗原理2.實驗原始數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)整理3.做出圖線4.誤差分析。7附表1數(shù)據(jù)記錄表序號電流電壓入口氣溫度℃出口溫度℃出入口平均溫度℃微壓計實驗管壁面溫度微壓計讀數(shù)mv傾角比值K1234壁溫平均值℃讀數(shù)mv溫度℃讀數(shù)mv溫度℃讀數(shù)mv溫度℃讀數(shù)mv溫度℃1

7、2347附表2數(shù)據(jù)整理序號功率導(dǎo)溫系數(shù)運動粘度測速段流速試驗段流速導(dǎo)熱系數(shù)（輻射換熱量對流放熱量微壓計動壓頭表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)12347