《强迫对流表面传热系数的测定》由会员分享，可在线阅读，更多相关《强迫对流表面传热系数的测定（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、实验三强迫对流表面传热系数的测定、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方法，掌握测试仪器、仪 表 的使用方法。2. 测定空气横掠单管时的表面传热系数，掌握将实验数据整理成准则方程式 的 方法。3. 通过对实验数据的综合整理，掌握强迫对流换热实验数据的处理及误差分 析 方法。二、实验原理根据牛顿冷却公式，壁面平均传热系数为:式 中：管壁平均温度，tf 流体的平均温度，cF 管壁的换热面积，Q 对流换热量，W由相似原理，流体受迫外掠物体时的放热系数与流速物体几何形状及尺寸物性 参数间的关系可用准则方程式描述：Nu 二 f (Re, Pr)研究表明，流体横向冲刷单管表面时，准则关
2、联式可整理成指数形式：NuACRe Prm mm下标m表示用空气膜平均温度作特征温度又有特征数准则方程:Nu努塞尔(Nusself)准则hdNu :Re 雷诺(Reyn olds)准则数Re :udVPr-普朗特(Prandtl)准则数PrVah表面传热系数d 定性尺寸,取管外径w/(m2k)m丸流体导热系数w/(m)a流体导温 温系数V流m2/s体、运动粘度u流m2/s体、运动速度实验中流体为空气,因而，Pr = 0.7,m/s准则式可简化成Nu =CRentm=05(twm= wtf)本实验要测定空气横向掠过单管表面时的表面传热系数h我们通过测定流速，温度及物性参数的值来确定c,n的值，便
3、可求得平均换热系数ho因此，我们首先使流速一定，测定电流、电压、管壁温度、空气来流温度值, 查 出物性参数、：、a的值，计算出U , d的值得到一组数据后，可计算出一 组Nu，Re的值，通过改变流速来改变Re值，重复测量便可得到一系列数据，在以ReNu、Re为纵、横坐标的双对数坐标系中描点，并用光滑的曲线连接各测 点可得到 一直线，直线方程如下形式：Ig Nu = lg C nig ReIgC为截距，n为斜率，从而可确定c,n的值，知道c,n的值后，由准则式:Nu =C RenNuhd可求出表面传热系数h三、实验设备实验本体为一立式鼓风式风洞，仪器有：离心风机，直流电源，毕托管，微 差 压变送
4、器，直流电位差计，试件（表面镀铬），水银温度计及热电偶等。空气经整流后进入风洞，气流稳定，因而用一个毕托管即可测定平均流速。 管 壁温度用几对热电偶测量取平均值，空气来流温度用热电偶测量。实验风洞测试系统如下图示：图 3-1 实验台总体图强迫对流实验台easyboyQOOOOOOOOQQOQOOOOOOOOO I 2人4567 9 ? 10 31 I? 13 14 15 It 1? 131? 2Q 21 22图 3-2 控制箱操作面板四、实验步骤1. 连接毕托管与微压变送器，并校验零点值；2. 连接热电偶与电位差计，检查冰水混合物温度是否为零，将热电偶零端 放入 冰水混合物中；3. 连接试件与
5、直流电源，让指导教师检查线路是否正确，而后进行下一步 骤。4. 检查风机电路连接是否正确，启动风机，然后调节风机变频器到所需流 速。风机变频器频率的范围在 30 50Hz 之间，在 3050Hz 之间取 5 个 频 率来调节空气流速。5. 合试件电源开关，加热试件。加热试件时，先调节电流旋钮到最大，再 调节 电压旋钮 1025V 之间。做实验时当电压旋钮调节到 10V 时，风机 变频器 的频率应调节到30Hz,当电压旋钮调节到25V时，风机变频器的 频率应调节 到 50Hzo6. 改变加热功率，同时相应改变风机风量可测出几组试验数据（加热量可 以不 变）。8. 实验完毕后，先切断实验管电源，待
6、冷却后，再切断风机电源，停止试 验。9. 仪器归零，归位。五、数据整理与计算1.计算流速Pu2根据不可压缩流体的伯努利方程, p 2 二 Po则Po：流体总压(pa)2( Po- P)PP ：流体静压(pa)1 流体密度( kg/m3 )u ：流体流速( m/s)2.确定壁面平均放热系数电加热所产生的总热量Q由牛顿冷却公式有QF (t - tf)wf3.确定出准则方程式并作图将所测数据代入方程式中，求出准则数。在以Nu数为纵坐标，Re数为横坐 标 的双对数坐标系中，描出各试验点，然后用光滑的直线将各点连起来。因Nu和Re满足下列关系式lg Nu = IgC nig Relg C为截距，n为斜率
7、n 及 IgC 用最小二乘法计算，则(yj - N(、缈(、Xj)2 N、 (Xi)2lg c(V XyJC xj -(、 yj、(X2(为 Xj)2 N (Xj)2Xi 第i个测量点的横坐标的对数值% 第i个测量点的纵坐标的对数值N总工况数通过计算可得准则方程式Nu =c Re的具体形式。表 1实验原始数据记录待测物理量单位试验尺寸外径m有效长度Lm0.1散热面积A=nd Lm2工况编号1234斜管压力计读数倍率用0.2调节参考值刻度值最大603010实测值p刻度值气流动压厶H=p*0.2酒精柱m工作电流1 （读数mvX2.0倍率）A工作电压U （读数mvX0.201倍率）V空气温度tfC过余温差（tw ,tf）（读数mvX23.2倍率）c试件壁温twc实验各工况数据处理物理量计算式工况 单位组号1234气流密度Pf根据tf查Kg/m3空气流速uf=m/s（2汉g疋P介汉也定性温度twtm C导热系数Z根据tm查w/m C运动粘度v根据tm查m2/s加热量Q U Iw换热系数w/m2 C努谢权特数护Nu雷诺数ReUd
