自然對流換熱試驗(yàn).doc

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1、自然對流換熱實(shí)驗(yàn)報(bào)告一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）了解空氣沿水平圓柱體表面自然流動是的換熱過程，掌握實(shí)驗(yàn)測試技術(shù)。（2）測定單管（水平放置）的自然對流換熱系數(shù)。（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)測得的有關(guān)數(shù)據(jù)，計(jì)算各實(shí)驗(yàn)管的數(shù)、數(shù)和數(shù)，然后用作圖法或最小二乘法確定經(jīng)驗(yàn)方程式中的值和值，并給出的范圍。二、實(shí)驗(yàn)原理對銅管進(jìn)行加熱，熱量是以對流和輻射兩種方式來散發(fā)，所以對流換熱量為總流量與輻射熱量之差。即（W）式中：；；，所以式中：為對流換熱量，W；為加熱器產(chǎn)生的熱量，W；為輻射換熱量，W;加熱器電壓，V；為加熱器電流，A；為圓柱體表面黑度，=0.064；為黑體輻射系數(shù)，；為管壁平均溫度，℃；為玻璃室內(nèi)

2、空氣溫度，℃；為圓柱體的表面積，m2；為自然對流換熱系數(shù)，。當(dāng)實(shí)驗(yàn)管表面溫度穩(wěn)定時(shí)，測定每根管的加熱電壓、電流、管壁溫度、玻璃室內(nèi)溫度，從表中查出圓管的直徑和長度，計(jì)算出圓管表面積A，計(jì)算出其對流換熱系數(shù)。根據(jù)相似理論，自然對流換熱的準(zhǔn)則為在工業(yè)中廣泛使用的是比式更為簡單的經(jīng)驗(yàn)方程式，即式中：、是通過實(shí)驗(yàn)所確定的常數(shù)（在一定的數(shù)值范圍內(nèi)）。為了確定上述關(guān)系式的具體形式，根據(jù)測量數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果求得努塞爾準(zhǔn)則、格拉曉夫準(zhǔn)則和普朗特準(zhǔn)則，即；；式中：、（空氣的體脹系數(shù)，1/K）、（空氣的運(yùn)動黏度，m2/s）等、（空氣的導(dǎo)熱系數(shù)，）等物性參數(shù)由定性溫度從氣體的熱物理性質(zhì)表查取

3、；；D為圓管壁面定型尺寸，m；，℃。通過不同的實(shí)驗(yàn)管，可以得到多組數(shù)據(jù)，利用雙對數(shù)坐標(biāo)紙作圖或最小二乘法求出、。具體方法如下：直線的斜率為，截距為。用最小二乘法計(jì)算及，公式如下式中：。下標(biāo)和表示試驗(yàn)管號，m為計(jì)算時(shí)所選用試驗(yàn)管個(gè)數(shù)。三、實(shí)驗(yàn)裝置及其規(guī)范本實(shí)驗(yàn)共有8根尺寸不同圓管，規(guī)格尺寸見表1，實(shí)驗(yàn)段有紫銅管組成，其表面鍍鉻以減少表面的輻射換熱量，并使表面的黑度值較為穩(wěn)定，銅管內(nèi)裝有電加熱器。用調(diào)壓器調(diào)節(jié)加熱器兩端的電壓控制加熱量。管壁表面上等距離地布置了4~7對熱電偶，用來測量壁面平均溫度。實(shí)驗(yàn)管的兩端都裝有絕緣材料，以減少實(shí)驗(yàn)段與固定支撐間的導(dǎo)熱損失。為了防止外

4、界對氣流的擾動，整個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)備均放置于隔離的玻璃室內(nèi)，各測頭引出玻璃室外，整個(gè)系統(tǒng)通過交流穩(wěn)壓器和220V/50Hz電源連接。配套測量儀器有調(diào)壓器、電流表、電壓表（通常用萬用表代替）、電位差計(jì)，水銀溫度計(jì)懸掛在玻璃隔墻上，以便測讀大空間溫度。表1各實(shí)驗(yàn)圓管尺寸尺寸管號12345678D（m）0.0750.0630.0510.0420.0330.0250.0200.016L（m）1.4471.3731.2501.1470.9500.7970.6540.500規(guī)范：（1）實(shí)驗(yàn)過程中不允許隨意調(diào)節(jié)調(diào)壓器，不許轉(zhuǎn)換電流表的量程檔，更不許隨意關(guān)斷電源。（2）如果用萬用表替代電壓

5、表測量電壓，選用萬用表的交流電壓檔。（3）電位差計(jì)接入測量回來時(shí)，切記正負(fù)極不能接反。（4）實(shí)驗(yàn)過程中，不許任意挪動儀器，更不能擅自進(jìn)入玻璃室內(nèi)。（5）實(shí)驗(yàn)用熱電偶材料為銅-康銅。四、實(shí)驗(yàn)步驟（1）連接好除電位差計(jì)以外的其他測量儀表，檢查調(diào)壓器輸出電壓在零位。（2）接通電源，調(diào)整調(diào)壓器，使實(shí)驗(yàn)管的加熱電流各不相同，最大圓管的加熱電流不超過2A，其他管電流依次遞減，預(yù)熱約4h以上，管壁溫度穩(wěn)定。（1）把電位差計(jì)接入測量回路，注意其正負(fù)極，并對電位差計(jì)進(jìn)行調(diào)零。（2）通過切換開關(guān)，從電位差計(jì)測定管壁個(gè)測電熱電動勢，并讀出電流、電壓。（3）最后讀出玻璃室內(nèi)的空氣溫度。（4

6、）測試完畢，把萬用表關(guān)閉并放回原位，電位差計(jì)的倍率開關(guān)關(guān)斷。（5）全部實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，經(jīng)指導(dǎo)老師同意，把調(diào)壓器調(diào)節(jié)零位，并斷實(shí)驗(yàn)臺上電源開關(guān)。五、數(shù)據(jù)記錄與處理1.常規(guī)數(shù)據(jù)記錄室溫=23℃2.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及處理管號測量值（V）（A）管壁各點(diǎn)熱電勢（mV）平均3號35.10.70.7570.8030.8720.9180.8330.7410.82071.2500.05123查熱電偶分度表得，，則。