强迫流动单管管外放热系数测定实验指导书 2

1、强迫流动单管管外放热系数测定一、实验目的1.作为综合性实验，该项实验涉及较多课程知识，测量参数多，如风速、功率、温度以及计算机的基本操作，可考查学生的综合能力。2.测量空气横向流过单管表面的平均表面传热系数h，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，了解对流放热的实验研究方法。二、实验原理根据相似理论，流体受迫外掠物体时的表面传热系数h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：实验研究表明，流体横向单管表面时，一般可将上式整理成下列具体的指数形式;式中：均为常数，由实验确定 雷诺准则 普朗特准则 上述各准则中实验管外径，作定性尺寸(米)

2、流体流过实验管外最窄面处流速；（ 流体导热系数（ 流体导温系数 流体运动粘度 表面传热系数准则角码表示用流体边界层平均温度作定性温度。签于实验中流体为空气，=0.7，故准则式可化成：本实验的任务在于确定的数值，首先使空气流速一定，然后测定有关的数据：电流、电压、管壁温度、空气温度、测试段动压P。至于表面传热系数和流速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差得。得到一组数据后，可得一组、值，改变空气流速，又得到一组数据，再得一组、值，改变几次空气流速，就可得到一系列的实验数据。三、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、构架、实验管及其加热器、

3、水银温度计、动压计、毕托管、电位差计、电流表、电压表以及调压变压器组成。由于实验段前有两段整流，可使进入实验段前的气流稳定。毕托管置于测速段，测速段截面教实验段小，以使流速提高，测量准确。风量由风机出口挡板调节。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，管壁嵌有四对热电偶以测壁温。四、实验步骤1.将毕托管与动压计连接好、校正零点；连接热电偶与电位差计，再将加热器、电流表、电压表以及调压变压器线路连接好，指导教师检查确认无误后，准备启动风机。2.在关闭风机出口挡板的条件下启动风机，让风机空载启动，然后根据需要开启出口挡板，调节风量。3.在调压变压器指针位于零位时，合电闸加热实验管，根

4、据需要调整变压器，使其在某一热负荷下加热，并保持不变，使壁温达到稳定（壁温热电偶电势在三分钟内保持读数不变，即可认为已达到稳定状态）后，开始记录热电势、电流、电压、空气进出口温度及动压计的读数，所以电压不得超过180伏。4.在一定热负荷下，通过调整风量来改变R数的大小，因此保持调压变压器的输出电压不变，依次调节风机出口挡板，在各个不同的开度下测得其动压，空气进、出口温度以及电位差计的读数，即为不同风速下，同一热负荷时的实验数据。5.不同热负荷条件下的实验，仅需利用调压变压器改变电加热器功能、重复上述实验步骤即可。6.实验完毕后，先切断实验管加热器电源，待实验管冷却后再关闭风机。五、实验数据的整

5、理计算1壁面平均表面传热系数电加热器所产生的总热量，除以对流方式由管壁传给空气外，还有一部分是以辐射方式传出去的，因此对流放热量为辐射换热量 试管表面黑度绝对黑体辐射系数管壁面的平均绝对温度流体的平均温度。管表面积根据牛顿公式，壁面平均表面传热系数为 2.空气流速的计算采用毕托管在测速段截面中心点进行测量，由于实验风洞测速段分布均匀，因此不必进行截面速度不均匀的修正。若采用动压计测得的动压为P，则由能量方程式： 而式中：空气的密度； 动压。由上式计算所得的流速是测速截面处的流速，而准则式中的流速W是指流体流过试验管截面的流速，由连续性方程：式中：测速外流道截面积； 放试管处流道截面积； 试验管

6、有效管长； 试验管外径； 试验管数； 测速处流体流速； 试验管截面处流速；3.确定准则方程式将数据代入，得到准则数，即可在为纵坐标，以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 即可得出具体的准则方程式六、实验报告要求1.实验原理2.实验原始数据，数据整理3.做出图线4.误差分析。E型（镍铬/铜镍）热电偶分度表T0-1-2-3-4-5-6-7-8-900-0.059-0.117-0.176-0.234-0.292-0.35-0.408-0.466-0.524-10-0.582-0.639-0.697-0.754-0.811-0.868-0.925-0.982-1.039-

7、1.095-20-1.152-1.208-1.264-1.32-1.376-1.432-1.488-1.543-1.599-1.654T0123456789000.0590.1180.1760.2350.2940.3540.4130.4720.532100.5910.6510.7110.770.830.890.951.011.0711.131201.1921.2521.3131.3731.4341.4951.5561.6171.6781.74301.8011.8621.9241.9862.0472.1092.1712.2332.2952.357402.422.4822.5452.6072.67

8、2.7332.7952.8582.9212.984503.0483.1113.1743.2383.3013.3653.4293.4923.5563.62603.6853.7493.8133.8773.9424.0064.0714.1364.24.265704.334.3954.464.5264.5914.6564.7224.7884.8534.919804.9855.0515.1175.1835.2495.3155.3825.4485.5145.581905.6485.7145.7815.8485.9155.9826.0496.1176.1846.2511006.31936.3866.4546

9、.5226.596.6586.7256.7946.8626.931106.9987.0667.1357.2037.2727.3417.4097.4787.5477.6161207.6857.7547.8237.8927.9628.0318.1018.178.248.3091308.3798.4498.5198.5898.6598.7298.7998.8698.949.011409.0819.1519.2229.2929.3639.4349.5059.5769.6479.7181509.7899.869.93110.00310.07410.14510.21710.28810.3610.43216010.50310.57510.64710.71910.79110.86310.93511.00711.0811.15217011.22411.29711.36911.44211.51411.58711.6611.73311.80511.87818011.95112.02412.09712.1712.24312.3