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空气横掠单管强制对流换热实验

日期:2006-3-6 21:21:21 来源:原创 查看:[ ] 作者:椴木杉 热度:

[实验目的]
1,了解实验装置,熟悉空气流速及管壁温度的测量的方法,掌握测量仪器仪表的使用方法
2,测定空气横掠单管平均表面传热系数,并将结果整理成准则关系式.
3,掌握强制对流换热实验数据的处理及误差分析方法

[实验原理]

 根据对流换热的量纲分析,稳态强制对流换热规律可以用下列准则关系式来表示:
        
 经验表明上式可以表示成下列形式: (1)
对于空气,当温度变化不大时,普朗特书Pr变化很小,可以作为常数处理.
故(1)式可表示为 (2)
 本实验的任务就是确定 之值。因此就需要测定数中所包含的各个物理量。
其中管径d为已知量,物性λ、,按定性温度查表确定.表面传热系数不能直接测出,
必须通过测加热量,壁温及流体平均温度,根据(3)式来计算:
           (3)
    其中:电加热功率     :单管外表面积
 

[实验装置]
风箱、风机、有机玻璃通道

[实验步骤]
1,空气来流速度 : 空气来流速度u用毕托管测量,根据伯努利方程,毕托管所测得的气流
动压Δp与与气流速度u的关系如下:
  ρ为空气密度,由空气来流温度查表确定; Δp按下式确定 
所以空气来流速度为 

 

2,加热功率 : 加热功率Q可通过管子测量段加热的电压降和电流来计算
    
3,空气来流温度及管子外表面温度的测量
  (1) 空气来流温度用水银温度计测量。
  (2)确定实验管壁面温度用实验管内壁埋设的铜-康铜热电偶测量。
 冷端为,热电偶所产生的热电势为,则热端温度由下式求得

   
实验管为一个有内热源的圆筒壁,而且内壁温度大于外壁温度。由于管壁很薄,而且
铜的导热系数很高,可以忽略管壁导热热阻,内外温度相等。实验时,空气流速可调整4-5
个工况,加热电流可根据管子的直径及风速大小适当调整,保证管壁与空气间有适当的温差。

[实验步骤]
 (1)接好线,调整好电位差计,将转换开关拨至2的位置,以便调节过程中观察工作电流的大小 (2)开启风机,待正常运转后将风机调至所需的开度
 (3)在加热管两端通电加热,并稳定运行10分钟以上
(3)测量空气来流温度,管壁温度,加热功率及毕托管压差
(5)连续对同一工况测量三次,取平均数
 (6)改变加热功率及空气来流数度,重复上述步骤,做4~5个Re数下的情形
 (7)实验结束时,先关闭电加热器,再关闭风机

 

[数据整理]

  根据每次实验工况所测数据计算整理得出相应的Nu、Re的值,连同其它组的实验数据,在双对数坐标纸上,以Nu为纵坐标,Re为横坐标。将各个工况点标示出。它们的规律可以近似的用一条直线表示:          
则Nu、Re之间的关系可近似表示成幂函数形式:.根据实验数据用最小二乘法或作图方法得出上述关联式中的C和n的值。

 
本组实验数据
他组实验数据
 
公式拟合
 
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