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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
2、斜式微压计，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 l实验前应预习实验报告。 l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。 l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。 l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
3、本实验实验 的任务务：确定c 和 n 的数值值。 首先使空气流速一定，然后测测定：电电流I 、电压电压 V、管壁温度 、 空气温度 、 微压计动压头压计动压头 h ，计计算求得 ，物性参数查资查资 料。 得到 ，改变变空气流速，就可得到一系列的实验实验 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
4、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 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。
5、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
6、管外放热教材推荐准则式为： （1103Re2105 , Pr=0.7） 原始数据记录表 一、已知实验数据 实验管 管径D（ m） 实验管 管长L （m） 换热面 积Fm （ m2） 测试管段截面（ 15080） mm2 实验管段截面（ 450150） mm2 实验管 黑度 0.65绝对黑 体辐射 系数C0 5.68热电偶 冷端温 度 实验台号： 原始数据记录表（续） 二、实验测试实验测试 数据 测试项测试项 目单单位第一次第二次第三次 进进口空气温度tf 换热换热 管后空气温度 tc 管壁温度tw1mv 管壁温度tw2mv 管壁温度tw3mv 管壁温度tw4mv U型管压压力计计系数 的倒数=K 动压测试值动压测试值 hmmH2O 加热电压值热电压值 VV 加热电热电 流值值IA 教师签字： 实验测试数据计算结果表格 实验测试实验测试 数据整理结结果 测试项测试项 目单单位第一次第二次第三次 进进口空气温度tf 换热换热 管后空气温度tc 管壁平均电势电势 twmv 管壁温度tw 定性温度td 动压测试值动压测试值 h0.5mmH2O 辐辐射换热换热 量QW 电电加热热功率W 强迫对对流换热换热 量W 测测速段空气流速m/s 表面传热传热 系数W/m2k 雷诺诺数 实测实测 努谢谢尔特数 式Nu=0.26Re0.6计计算值值