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强迫流动单管管外放热系数测定实验说明书


一、实验目的
1.了解对流放热的实验研究方法;
2.测定空气横向流过单管表面时的平均放热系数α,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。
二21点游戏平台-欢迎光临!、实验原理

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、移动式不锈钢支架、实验管及其加热器、电测温度计、倾斜式微压计、孔板21点游戏平台-欢迎光临!21点游戏平台-欢迎光临!、功率表以及调压器组成21点游戏平台-欢迎光临!。
由于实验段前有整流段,可使进入实验段前的气流稳定。风量由电子调速调节。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21点游戏平台-欢迎光临!,管壁嵌有四支热电偶以测壁温。
四、实验步骤
1.将孔板与微压计连接好、校正零点;连接热电偶与电控箱,指导老师检查确认无误后,准备启动风机。
2.启动风机,让风机空载启动21点游戏平台-欢迎光临!,然后根据需要,调节风量21点游戏平台-欢迎光临!。
3.开启加热器,根据需要调整变压器21点游戏平台-欢迎光临!,使其在某一热负荷下加热,并保持不变21点游戏平台-欢迎光临!,使壁温达到稳定(壁温在三分钟内保持读数不变21点游戏平台-欢迎光临!,即可认为已达到稳定状态)后,开始记录功率、空气进出口温度及微压计的读数。
4.在一定热负荷下21点游戏平台-欢迎光临!,通过调整风量来改变Re数的大小,并保持调压变压器的输出电压不变,依次调节风机风量测得其压差,空气进、出口温度以及实验管壁温读数,即为不同风速下,同一负荷时的实验数据。
5.不同热负荷条件下的实验,仅需利用调变压器改变电加热器功率、重复上述实验步骤即可21点游戏平台-欢迎光临!。
6.实验完毕后21点游戏平台-欢迎光临!,先切断实验管加热电源,待实验管冷却后再停止风机。
五、实验数据的整理计算
1.壁面平均放热系数α
电加热器所产生的总热量Q,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穿出去的,因此,对流放热量Qc为Qc =Q-Qr=IV   Q r
 
Qr——辐射换热量;
ε——试管表面黑度;
Co——绝对黑体辐射系数;
Tω——管壁面的平均绝对温度;
Tf——流体的平均温度21点游戏平台-欢迎光临!;
F——管表面积;
根据牛顿公式,壁面平均对流放热系数为
 
2.空气流量的计算
(1)Gk = m3/s
式中:
Gk为空气的质量流量
ε——被测介质的膨胀校正系数
F0——孔板喉部断面面积m2;
ΔP——孔板前、后取压断面的静压差,
ρ——气体密度,kg/m221点游戏平台-欢迎光临!21点游戏平台-欢迎光临!;
(2)风管相关尺寸数据
风管圆形截面段L1=300mm
R=140mm
风管矩形截面段L2=580mm
W=300mm
h=150mm
3.确定准则方程式
将数据带入,得到准则数,即可在Num为纵坐标21点游戏平台-欢迎光临!,以Rem为横坐标的常用对数坐标图上21点游戏平台-欢迎光临!,得到一些实验点,然后用直线连起来,因IgNum=Igc+Rem
Igc为直线的截距,n为直线的斜率,取直线上的两点
 
即可得出具体的准则方程式Nu=CRne
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N u=CR ne 图线
4.误差分析。

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