主頁 > 技術文章 > 強迫流動單管管外放熱系數(shù)測定實驗說明書 2024-08-15

強迫流動單管管外放熱系數(shù)測定實驗說明書

一、實驗目的
1.了解對流放熱的實驗研究方法；
2.測定空氣橫向流過單管表面時的平均放熱系數(shù)α，并將實驗數(shù)據(jù)整理成準則方程式；
3.學習測量風速、溫度、熱量的基本技能。
二、實驗原理

三、實驗設備
本對流實驗在一實驗風洞中進行。實驗風洞主要由風洞本體、風機、移動式不銹鋼支架、實驗管及其加熱器、電測溫度計、傾斜式微壓計、孔板、功率表以及調(diào)壓器組成。
由于實驗段前有整流段，可使進入實驗段前的氣流穩(wěn)定。風量由電子調(diào)速調(diào)節(jié)。實驗風洞中安裝了一根實驗管，管內(nèi)裝有電加熱器作為熱源，管壁嵌有四支熱電偶以測壁溫。
四、實驗步驟
1.將孔板與微壓計連接好、校正零點；連接熱電偶與電控箱，指導老師檢查確認無誤后，準備啟動風機。
2.啟動風機，讓風機空載啟動，然后根據(jù)需要，調(diào)節(jié)風量。
3.開啟加熱器，根據(jù)需要調(diào)整變壓器，使其在某一熱負荷下加熱，并保持不變，使壁溫達到穩(wěn)定（壁溫在三分鐘內(nèi)保持讀數(shù)不變，即可認為已達到穩(wěn)定狀態(tài)）后，開始記錄功率、空氣進出口溫度及微壓計的讀數(shù)。
4.在一定熱負荷下，通過調(diào)整風量來改變Re數(shù)的大小，并保持調(diào)壓變壓器的輸出電壓不變，依次調(diào)節(jié)風機風量測得其壓差，空氣進、出口溫度以及實驗管壁溫讀數(shù)，即為不同風速下，同一負荷時的實驗數(shù)據(jù)。
5.不同熱負荷條件下的實驗，僅需利用調(diào)變壓器改變電加熱器功率、重復上述實驗步驟即可。
6.實驗完畢后，先切斷實驗管加熱電源，待實驗管冷卻后再停止風機。
五、實驗數(shù)據(jù)的整理計算
1.壁面平均放熱系數(shù)α
電加熱器所產(chǎn)生的總熱量Q，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穿出去的，因此，對流放熱量Qc為Qc =Q－Qr=IV Q r

Qr——輻射換熱量；
ε——試管表面黑度；
Co——絕對黑體輻射系數(shù)；
T_ω——管壁面的平均絕對溫度；
T_f——流體的平均溫度；
F——管表面積；
根據(jù)牛頓公式，壁面平均對流放熱系數(shù)為

2.空氣流量的計算
（1）G_k =

m³/s
式中：
G_k為空氣的質(zhì)量流量
ε——被測介質(zhì)的膨脹校正系數(shù)
F₀——孔板喉部斷面面積m²；
ΔP——孔板前、后取壓斷面的靜壓差，
ρ——氣體密度，kg/m²；
（2）風管相關尺寸數(shù)據(jù)
風管圓形截面段L₁=300mm
R=140mm
風管矩形截面段L₂=580mm
W=300mm
h=150mm
3.確定準則方程式
將數(shù)據(jù)帶入，得到準則數(shù)，即可在Num為縱坐標，以Rem為橫坐標的常用對數(shù)坐標圖上，得到一些實驗點，然后用直線連起來，因IgNum=Igc+Rem
Igc為直線的截距，n為直線的斜率，取直線上的兩點

即可得出具體的準則方程式N_u=CRⁿ_e
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N_u=CRⁿ_e圖線
4.誤差分析。

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