機(jī)械逼迫對(duì)流單管管外放熱系數(shù)測(cè)定裝置實(shí)驗(yàn)報(bào)告一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解對(duì)流放熱的實(shí)驗(yàn)研究方法;2、測(cè)定空氣橫向流過(guò)單管表面時(shí)的平均放熱系數(shù)a,并將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理成準(zhǔn)則方程式;3、學(xué)習(xí)測(cè)量風(fēng)速、溫度、熱量的基本技能。二、實(shí)驗(yàn)原理根據(jù)相似理論，流體受迫外掠物體時(shí)的放熱系數(shù)a與流速、物體幾何形狀及尺寸、流體物性間的關(guān)系可用下列準(zhǔn)則方程式描述：Nu=f(Re,Pr)實(shí)驗(yàn)研究表白，流體掠過(guò)橫向單管表面時(shí)，一般可將上式整理成下列具體的指數(shù)形式。=CRZ，產(chǎn)工式中：c、n、m均為常數(shù)，由實(shí)驗(yàn)擬定，Num——努謝爾特準(zhǔn)則adMm=Rcm——雷諾準(zhǔn)則Ptm——普朗特準(zhǔn)則am上述各準(zhǔn)則中,d——實(shí)驗(yàn)管外徑，作定性尺寸［米］co流體流過(guò)實(shí)驗(yàn)管外最窄面處流速［m/s］X——流體導(dǎo)熱系數(shù)［W/m,℃］a流體導(dǎo)溫系數(shù)［m?/s］v——流體運(yùn)動(dòng)粘度［nr/s］準(zhǔn)則角碼“m”表達(dá)用流體邊界層平均溫度鼠=乙。+、）作定性溫度。2鑒于實(shí)驗(yàn)中流體為空氣,Prm=0.7,故準(zhǔn)則式可化成：Niml=CR;本實(shí)驗(yàn)的任務(wù)在于擬定c與n的數(shù)值，一方面使空氣流速一定，然后測(cè)定有關(guān)的數(shù)據(jù):電流I、電壓V、管壁溫度兀、空氣溫度7/，微壓計(jì)壓差h。至于a、⑴在實(shí)驗(yàn)中無(wú)法直接測(cè)得，可通過(guò)計(jì)算求得，而物性參數(shù)可在有關(guān)書中查得。得到一組數(shù)據(jù)后，可得一組R、Nu值,改變空氣流速，又得到一組數(shù)據(jù)，再得一組R、Nu值，改變幾次空氣流速，就可得到一系列的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備本對(duì)流實(shí)驗(yàn)在一實(shí)驗(yàn)風(fēng)洞中進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)風(fēng)洞重要由風(fēng)洞本體、風(fēng)機(jī)、移動(dòng)式不銹鋼支架、實(shí)驗(yàn)管及其加熱器、電測(cè)溫度計(jì)、傾斜式微壓計(jì)、孔板、功率表以及調(diào)壓器組成。由于實(shí)驗(yàn)段前有整流段，可使進(jìn)入實(shí)驗(yàn)段前的氣流穩(wěn)定。風(fēng)量由電子調(diào)速調(diào)節(jié)。實(shí)驗(yàn)風(fēng)洞中安裝了一根實(shí)驗(yàn)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(cè)壁溫。四、實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)1、將孔板與微壓計(jì)連接好、校正零點(diǎn);連接熱電偶與電控箱，指導(dǎo)老師檢查確認(rèn)無(wú)誤后，準(zhǔn)備啟動(dòng)風(fēng)機(jī)。2、啟動(dòng)風(fēng)機(jī)，讓風(fēng)機(jī)空載啟動(dòng),然后根據(jù)需要，調(diào)節(jié)風(fēng)量。3、啟動(dòng)加熱器,根據(jù)需要調(diào)整變壓器，使其在某一熱負(fù)荷下加熱，并保持不變，使壁溫達(dá)成穩(wěn)定（壁溫在三分鐘內(nèi)保持讀數(shù)不變,即可認(rèn)為已達(dá)成穩(wěn)定狀態(tài)）后，開始記錄功率、空氣進(jìn)出口溫度及微壓計(jì)的讀數(shù)。

4、在一定熱負(fù)荷下,通過(guò)調(diào)整風(fēng)量來(lái)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(fēng)機(jī)風(fēng)量測(cè)得其壓差，空氣進(jìn)、出口溫度以及實(shí)驗(yàn)管壁溫讀數(shù)，即為不同風(fēng)速下，同一負(fù)荷時(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。5、不同熱負(fù)荷條件下的實(shí)驗(yàn)，僅需運(yùn)用調(diào)變壓器改變電加熱器功率、反復(fù)上述實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)即可。6、實(shí)驗(yàn)完畢后，先切斷實(shí)驗(yàn)管加熱電源，待實(shí)驗(yàn)管冷卻后再停止風(fēng)機(jī)。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理計(jì)算1、壁面平均放熱系數(shù)a電加熱器所產(chǎn)生的總熱量Q,除以對(duì)流方式由管壁傳給空氣外，尚有一部分是以輻射方式穿出去的，因此，對(duì)流放熱量Qc為Qc=Q-Qr=lV-QrQr=SQr=SC.F[（蓋）'-（磊）'】Qr——輻射換熱量;￡試管表面黑度；Co—絕對(duì)黑體輻射系數(shù);K——管壁面的平均絕對(duì)溫度；Tf—流體的平均溫度；F——管表面積；根據(jù)牛頓公式，壁面平均對(duì)流放熱系數(shù)為Qc2、空氣流量的計(jì)算(1)(1)Gk=aeF0—VP(1)G(1)Gk=aeF0—VPm3/s式中：Gk為空氣的質(zhì)量流量￡——被測(cè)介質(zhì)的膨脹校正系數(shù)Fo孔板喉部斷面面積n?；\P—孔板前、后取壓斷面的靜壓差，P——?dú)怏w密度,kg/m?;(2)風(fēng)管相關(guān)尺寸數(shù)據(jù)風(fēng)管圓形截面段Li=300mmR=140mm風(fēng)管矩形截面段Lz=580mmW=300mmh=l50mm實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)解決表加熱功率/wt進(jìn)/℃t出/℃平均值/℃斜管微壓計(jì)讀數(shù)傾角比值tl/℃t2/℃t3/℃t4/℃壁溫平均值/℃1gReIgNu3、擬定準(zhǔn)則方程式將數(shù)據(jù)帶入，得到準(zhǔn)則數(shù),即可在Num為縱坐標(biāo)，以Rem為橫坐標(biāo)的常用對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖上，得到一些實(shí)驗(yàn)點(diǎn)，然后用直線連起來(lái)，因IgNum=Ige+nlgRemIgc為直線的截距,n為直線的斜率，取直線上的兩點(diǎn)IgNu2-IgNuin-IgR刃一IgNiiiN以iC=-R"e即可得出具體的準(zhǔn)則方程式Nu=CR'e六、注意事項(xiàng)1、由于風(fēng)機(jī)工作溫度較高，實(shí)驗(yàn)時(shí)，切勿用手觸摸風(fēng)機(jī)。2、實(shí)驗(yàn)完畢后，先切斷實(shí)