實(shí)驗(yàn)八強(qiáng)制對(duì)流換熱系數(shù)的測(cè)定實(shí)驗(yàn)

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1、實(shí)驗(yàn)八強(qiáng)制對(duì)流換熱系數(shù)的測(cè)定實(shí)驗(yàn)（一）空氣橫掠圓柱體時(shí)局部換熱系數(shù)的測(cè)定實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私饬黧w橫向掠過(guò)圓柱體時(shí)沿表面不同角度處對(duì)流換熱系數(shù)及壓力的變化。分析對(duì)流換熱系數(shù)及壓力變化的原因。二、實(shí)驗(yàn)原理通過(guò)對(duì)圓柱體進(jìn)行熱平衡分析可得出局部換熱系數(shù)的表達(dá)式：將實(shí)驗(yàn)測(cè)得的V、I、t、tf代入上式，計(jì)算不同φ處的局部換熱系數(shù)?φ。最后可用局部努謝爾特?cái)?shù)Nuφ來(lái)表示沿表面對(duì)流換熱的變化規(guī)律：用Nuφ—φ曲線可表示出某雷諾數(shù)Re下空氣橫掠圓柱體時(shí)的對(duì)流換熱變化規(guī)律。三、實(shí)驗(yàn)裝置試驗(yàn)裝置為風(fēng)源、圓柱體局部換熱試驗(yàn)段、低壓直流電源、電位差計(jì)、傾斜式微壓計(jì)、分壓箱和轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)。試驗(yàn)段示意圖試驗(yàn)段風(fēng)道由有

2、機(jī)玻璃制成，中間橫置可旋轉(zhuǎn)的圓柱體，其中段周向包覆一不銹鋼片，其內(nèi)表面放置了熱電偶，在熱電偶相同角度處開(kāi)有一小測(cè)壓孔，將圓柱體轉(zhuǎn)到不同φ角位置，就可測(cè)出不同角度處表面溫度和空氣的壓力。測(cè)量系統(tǒng)圖：不銹鋼片的電流量通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)電阻上的電壓降來(lái)測(cè)量。熱電偶測(cè)片壁溫。將熱電偶毫伏值，標(biāo)準(zhǔn)電阻上的電壓降及片二端的電壓降，經(jīng)一轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)及分壓箱輸出一低壓信號(hào)，由電位差計(jì)測(cè)量各值，空氣沿柱面的壓力和來(lái)流速度由畢托管均通過(guò)傾斜式微壓計(jì)測(cè)量。四、實(shí)驗(yàn)步驟聯(lián)接并檢查線路，確定無(wú)誤后，打開(kāi)風(fēng)機(jī)，調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)在適當(dāng)位置，旋轉(zhuǎn)圓柱體使測(cè)溫點(diǎn)和測(cè)壓孔處在來(lái)流前駐點(diǎn)位置。將整流電源電壓調(diào)節(jié)旋鈕旋至輸出電壓零位，然后接通整

3、流電源，并逐步提高輸出電壓，對(duì)不銹鋼片加熱。為保證不至于損壞試件。不銹鋼片表面溫度大約控制在80℃以下。待熱穩(wěn)定后開(kāi)始測(cè)量，以前駐點(diǎn)（φ＝0°）到后駐點(diǎn)（φ＝180間隔5°作一測(cè)量點(diǎn)。用電位差計(jì)測(cè)出各點(diǎn)的溫差電勢(shì)值E＝（t－tf）。用微壓計(jì)測(cè)出相應(yīng)的氣流沿表面的壓力值Pφ，每旋轉(zhuǎn)一角度，需待穩(wěn)定后再測(cè)量。測(cè)量可沿圓柱的一半進(jìn)行，但作為對(duì)稱檢驗(yàn)可待一半測(cè)量結(jié)束后，對(duì)另一半選幾點(diǎn)復(fù)測(cè)。測(cè)量過(guò)程中加熱電流和電壓變動(dòng)較小，可選幾組數(shù)據(jù)。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄空氣溫度tf=空氣密度ρf=電壓降V1=電壓降V2=來(lái)流動(dòng)壓△P=來(lái)流靜壓P=實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表六、實(shí)驗(yàn)分析對(duì)流換熱變化規(guī)律及表面壓力變化有何聯(lián)系

4、？影響換熱系數(shù)和壓力分布的因素。φ(度)E(tφ－tf)/mvPφ/mmH2Oφ(度)E(tφ－tf)/mvPφ/mmH2O09551001010515110201152512030125351304013545140501455515060155651607016575170801758518090（二）空氣橫掠單管時(shí)平均換熱系數(shù)的測(cè)定實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^(guò)實(shí)驗(yàn)，掌握強(qiáng)制對(duì)流換熱數(shù)據(jù)的整理方法。了解空氣橫掠單管時(shí)的換熱規(guī)律。二、實(shí)驗(yàn)原理根據(jù)對(duì)流換熱分析，流體橫掠管子時(shí)的換熱規(guī)律可以用準(zhǔn)則關(guān)系式來(lái)表示：Nu＝f(Re，Pr)對(duì)于空氣，溫度變化范圍又不大，上式中的普朗特?cái)?shù)變化很小，可作常

5、數(shù)看待，則準(zhǔn)則關(guān)系可簡(jiǎn)化為：Nu＝f(Re)要通過(guò)試驗(yàn)確定Nu與Re的關(guān)系，就要求雷諾數(shù)Re有較大范圍的變動(dòng)才能保證求得的準(zhǔn)則方程式的準(zhǔn)確性。改變雷諾數(shù)可以通過(guò)改變v及D來(lái)達(dá)到。也就是用不同直徑的管子在不同的空氣速度條件下進(jìn)行試驗(yàn)，然后將全部試驗(yàn)結(jié)果整理在一起求得換熱準(zhǔn)則式。三、實(shí)驗(yàn)裝置試驗(yàn)裝置為風(fēng)源、單管換熱試驗(yàn)段、低壓直流電源、電位差計(jì)、傾斜式微壓計(jì)、分壓箱和轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)。測(cè)量系統(tǒng)圖：?jiǎn)喂艿碾娏髁客ㄟ^(guò)標(biāo)準(zhǔn)電阻上的電壓降來(lái)測(cè)量，熱電偶測(cè)管內(nèi)壁溫，在離管端一定距離處焊有二電壓測(cè)點(diǎn)ａ、ｂ，經(jīng)過(guò)分壓箱測(cè)兩點(diǎn)的電壓降Vab，空氣來(lái)流速度由畢托管通過(guò)傾斜式微壓計(jì)測(cè)量。四、實(shí)驗(yàn)步驟聯(lián)接并檢查所有線

6、路，確定無(wú)誤后，將整流電源電壓調(diào)節(jié)旋鈕旋至零。然后打開(kāi)風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)、接通整流電源并逐步提高輸出電壓，待熱穩(wěn)定后開(kāi)始測(cè)量，對(duì)每一種直徑的試驗(yàn)管，調(diào)整空氣流速4～5個(gè)工況，加熱電流亦可根據(jù)管子直徑及風(fēng)門(mén)大小適當(dāng)調(diào)整，保證管壁與空氣間有適當(dāng)?shù)臏夭?。由于所用管子很小，壁亦薄，熱容量很小，調(diào)整工況后很快就可達(dá)到穩(wěn)定，然后就能測(cè)量各自有關(guān)數(shù)據(jù)。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表六、實(shí)驗(yàn)分析來(lái)流速度與管子外徑對(duì)α有何影響。分析單根圓管的換熱規(guī)律。待測(cè)物理量單位第一組第二組第三組第四組試驗(yàn)管尺寸外徑Dm有效長(zhǎng)度m散熱面積m2工況編號(hào)1234123412341234氣流動(dòng)壓△h參考值mmH2O最大3314

7、6最大33146最大33146最大33146實(shí)測(cè)值mmH2O工作電流I參考值A(chǔ)25201612實(shí)測(cè)值A(chǔ)工作電壓V大氣溫度tf℃過(guò)余溫度電勢(shì)E(tw－tf)mv過(guò)余溫度(1mv=23.2℃)℃試件壁溫tw℃