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1、實驗8空氣橫掠單管強迫對流換熱系數(shù)測定實驗完成稿 實驗8空氣橫掠單管強迫對流換熱系數(shù)測定實驗 一、實驗?zāi)康?.測算空氣橫掠單管時的平均換熱系數(shù)h。 2.測算空氣橫掠單管時的實驗準則方程式Nu?C?Ren?Pr13?！ ?.學(xué)習(xí)對流換熱實驗的測量方法。 二、實驗測算公式1．根據(jù)牛頓冷卻公式可以測算出平均換熱系數(shù)h?！ 〖磆=QQ?w/m2·K（8-1）A(tW?tf)A??t式中Q—空氣橫掠單管時總的換熱量，W；A—空氣橫掠單管時單管的表面積，m2;tw—空氣橫掠單管時單管壁溫℃；tf—空氣橫掠單管時來流空氣溫度℃；?t—壁面溫度與來流空氣溫度平均
2、溫差，℃；2．空氣橫掠單管換熱時，實驗關(guān)聯(lián)式的確定根據(jù)傳熱學(xué)理論，換熱系數(shù)與流速、管徑、溫度、流體物性等有關(guān)，并可用下列準則方程式關(guān)聯(lián)Nu?f(Re,Pr)(8-2)空氣橫掠單管換熱時，實驗關(guān)聯(lián)式為Nu?C?Ren?Pr13（8-3）在定常性溫度下(tm)，普朗特數(shù)Pr可視為常數(shù)，故 ?。?）簡化為Nu?C?Ren（8-4）式中Nu—努謝爾數(shù)，Nu?hd?，Re—雷諾數(shù)，Re?Pr—普朗特數(shù)，ud，vC??C?Pr13?C?Pr(8-5)C,n—由實驗確定的常數(shù)，13tm—定性溫度由下式確定tmtw?tf??℃（8-6）?2上述公式中，d—外管徑（m），
3、?—流體的導(dǎo)熱系數(shù)（w/m·℃），u—流體在實驗測試段中的流速（m/s），v—流體的運動粘度（㎡/s）?！ ?．實驗關(guān)聯(lián)式計算設(shè)y=lgNu，x=lgRe，在雙對數(shù)坐標系下，公式（8-4）可寫為y?n?x?lgC?（8-7）根據(jù)最小二乘法原理，常數(shù)lgC及n可按下式計算lgC???xy?x??y?xiiiii?1i?1i?1i?1NNNN2i??2x??i??N?xii?1?i?1?N2N（8-8）n=?x?y?N?xyiiii?1i?1i?1NNNNi??2x??i??N?xii?1?i?1?N2(8-9)式中N為實際工況測試點數(shù)(N=11或N＝10)
4、?！ ?．實驗參數(shù)計算 ?。?）空氣流速u根據(jù)u=2g?介H?10?3?空m/s（8-10）2式中g(shù)—重力加速度，m/sH—微壓計動壓頭（實測），（酒精柱高）?介—酒精密度(?介=0.89*103kg/m)，33?空—空氣密度（查表），kg/m ?。?）單管加熱量QQ=UI單位W（8-11）式中U—實驗管端電壓（實測），I—實驗管工作電流（實測）?！ ?．實驗結(jié)果誤差計算用均方根誤差?可以反映實驗點（x,y）與關(guān)聯(lián)式代表線(y??n?x?lgC?)的平均偏差?！ ???(yiNi?yi?)2，（8-12）N?1其中，N為測試點數(shù)(N=11或N＝10)?！?/p>
5、 6.對流換熱的定義對流換熱是指在溫差存在時，流動的流體與固體壁面之間的熱量傳遞過程。 7.牛頓冷卻公式根據(jù)牛頓冷卻公式可以測算出平均換熱系數(shù)h?！ 〖磆?Q/A(tw?tf)?Q/A??tw/m2·K式中Q—空氣橫掠單管時總的換熱量，W；A—空氣橫掠單管時單管的表面積，m2;tw—空氣橫掠單管時單管壁溫℃；tf—空氣橫掠單管時來流空氣溫度℃；?t—壁面溫度與來流空氣溫度平均溫差，℃；8.影響h的因素1）.對流的方式對流的方式有兩種； ?。?）自然對流由流體冷、熱各部分的密度不同，所引起的流動?！ 。?）強迫對流由外力（風(fēng)機、水泵等）驅(qū)動的流體流動?！?/p>
6、 2）.流動的情況流動方式有兩種；一種為雷諾數(shù)Re<2200的層流，另一種為Re>10000的紊流?！ ♂槍軆?nèi)流動，當Re＜2300時為穩(wěn)定層流；Re＞1×104時為旺盛紊流；2300＜Re＜1×104時則為不穩(wěn)定的過渡段。 Re—雷諾數(shù)，Re?ud，v雷諾數(shù)Re的物理定義是在流體運動中慣性力對黏滯力比值的無量綱數(shù)?！ ∩鲜龉街校琩—外管徑（m），u—流體在實驗測試段中的流速（m/s），v—流體的運動粘度（㎡/s）?！ ?）.物體的物理性質(zhì)流體物性參數(shù)有比熱容，導(dǎo)熱系數(shù)，運動粘度，動力粘度，導(dǎo)熱率，普朗特數(shù)，需要在定性溫度下測得物性參數(shù)。 定性溫
7、度是指某種介質(zhì)（冷介質(zhì)或熱介質(zhì)）在求物性參數(shù)時使用的溫度，如果介質(zhì)粘度不大，取進出口溫度的算術(shù)平均溫度，如果粘度較大，可加權(quán)平均?！ r—普朗特數(shù)，Pr=其中?為熱擴散率,v為運動粘度,μ為動力粘度；cp為等壓比熱容；k為熱導(dǎo)率；普朗特數(shù)的定義是運動粘度與導(dǎo)溫系數(shù)之比4）流體有無相變:發(fā)生流體集態(tài)改變（或相變），如液體受熱沸騰或蒸汽遇冷凝結(jié)的對流換熱過程，稱為相變換熱?！ ∠嘧儞Q熱較強烈?！ ±浣Y(jié)流體降溫到一定溫度時出現(xiàn)的固化現(xiàn)象，在流體從液態(tài)開始轉(zhuǎn)化為固態(tài)到完全轉(zhuǎn)化為固態(tài)期間流體溫度不變，如下圖為冷結(jié)的流體持續(xù)加熱溫度變化，B點時開始溶解，C點完全轉(zhuǎn)
8、化為液體。 ?=cpμ/k?沸騰是指流體受熱超過其飽和溫度時，在流體內(nèi)部和表面
