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1、传热学 实验名称：强迫流动单管管外放热系数测定,中原工学院,Zhongyuan University of Technology,主要内容,实验目的 实验属性 实验仪器及设备 实验要求 实验原理 实验步骤 数据记录处理,一、实验目的,了解对流放热的实验研究方法； 测定空气横向流过单管表面的平均放热系数，实验数据整理成准则方程式； 学习测量风速、温度的基本技能。,二、实验属性,综合性实验 本实验涉及对流换热微分方程及边界条件，相似原理和对流换热实验关联式等内容,三、实验仪器与设备,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，水银温度计，倾斜式微压计，
2、毕托管，电位差计，电流表，电压表以及调压变压器组成。,图1 实验风洞简图 1.双扭曲线进风口；2.蜂窝器；3.整流金属网；4.第一测试段；5.实验段； 6.第二测试段；7.收缩段；8.测速段；9.橡皮连接管；10.风机；11.毕托管,四、实验要求,实验前应预习实验报告。 实验开始前，认真准备。在启动设备之前，须经指导教师检查认可。 实验结束时，实验数据要经指导教师审阅、签字，整理好实验现场。 实验完成后应按学校对实验报告的格式、纸张要求写出实验报告。,五、实验原理,流体横掠单管表面时,式中c、n、 m均为常数，由实验确定,雷诺准则,普朗特准则,Num努谢尔特准则,本实验的任务：确定c 和 n
3、的数值。 首先使空气流速一定，然后测定：电流I 、电压V、管壁温度 、,空气温度 、,微压计动压头h ，计算求得 ，物性参数查资料。,得到 ，改变空气流速，就可得到一系列的实验数据 。,本实验流体为空气,故准则式可化成：,六、实验步骤,1将毕托管与微压计连接好，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接好，老师检查无误后，准备启动风机。 2在风机出口挡板关闭下，让风机空载启动，然后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，加热实验管，据需要调整变压器，使其在某一定热负荷下加热，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，即认为已
4、达稳定）后，开始记录热电势、电流、电压、空气进出口温度及微压计的读数，电压不得超过180V 。 4一定热负荷下，调整风量来改变Re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头、空气进出口温度以及电位差计的读数，即为不同风速下，同一负荷时的实验数据。（测温热电偶为镍铬-镍硅热电偶，分度号为K） 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率，重复上述实验步骤即可。 6实验完毕后，先切断实验管加热电源，待实验管冷却后（约5分钟）再停止风机。,七、实验数据处理,1.壁面对流换热平均表面传热系数 电加热器所产生的总热量，除以对流方式由管壁传
5、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,（W）,（W）,根据牛顿公式,壁面平均对流放热系数为,采用U型斜管压力计测得的动压头为h,则由能量方程式：,2.空气的流速计算,由于上式所得流速是测速截面处的流速，而准则式中的流速是指流体流过实验管最窄截面的流速，由连续方程：,3.确定准则方程式： 将数据代入，得到准则数，即可在Num为纵坐标，以Rem为横坐标的常用对数坐标图上，得到一些实验点，然后用直线连接起来，因,所以有：,按照最小二乘法，指数n、系数c按下式计算,对于单管管外放热教材推荐准则式为：,（1103Re2105 , Pr=0.7）,原始数据记录表,实验台号：,原始数据记录表（续）,教师签字：,实验测试数据计算结果表格,