空气纵掠平板对流换热系数测试实验(共5页)

1、精选优质文档-倾情为你奉上空气纵掠平板对流换热系数测试实验一实验目的:1.通过实验测定空气掠过平板受迫运动时的换热系数h；2.将测定的换热系数h与文献给出的实验准则关系式进行比较，加深对相似理论的理解；3.了解实验装置的特点，掌握壁面温度的测定方法；4.掌握风速及微小压力的测量方法。二实验原理:根据相似原理分析，空气掠过平板受迫运动的放热过程，可用下列准则关系式来描述： （1）对于空气，所以（1）式可简化为： （2）为了具体确定上述关系式的函数形式，根据相似原理，在实验中测定准则中包含的所有物理量，这些物理量大体上可分为三类：1.换热系数h： （W/m2.） （3） 式中: 平板与周围空气的对

2、流换热量(本实验平板为双面换热)，W；A 平板换热面积(b × L × 2 )，m2；b 平板宽度，b = 190 mm；L 平板长度，L = 280 mm；、 分别为平板表面平均温度和远离平板的空气平均温度, ； 如果考虑平板与周围物体进行辐射换热，则平板内电加热器实际传出的热量为： （4）式中:C0 黑体辐射系数，C0 = 5.67 W / m2.K4； 平板材料的黑度，材料为铜 = 0.25，Tw、Tf 分别为平板表面平均温度和远离平板的空气平均温度，K。若不是很高，所占比份很小，在计算h时可以略去辐射换热的影响。2.物性参数的确定:对于给定的空气其物性参数取决于气体

3、状态，根据热力学得知空气状态取决于压力P和温度t，对于空气掠过平板受迫运动对流传热，压力为大气压力，而t则是变化的，确定物性参数将用空气的平均温度tf作为定性温度。3.定型尺寸:取空气沿平板流动方向的长度L为定型尺寸。综上所述，本实验中所要测定的量为：平板电加热器的热量，平板外表面温度，空气温度，空气掠过平板的风速v，平板尺寸b、L。三实验装置: 实验装置组成部分如图1所示。图1 实验装置1.风管集流器2.毕托管3.实验风道工作段4.实验平板5.风道6.均流7.风机8.电机9.控制箱此装置为开式吸气风道,实验所测试的平板4水平放置在工作段风道中央，空气掠过平板的风速在风道进口稳定段中测量，毕托

4、管2装在进口稳定段中所示位置，空气经设置在尾部稳定段的均流栅整流后通过风机排至大气，风速调节通过风机上的阀门控制空气的流量实现。控制箱内有稳压器可以稳定输入电压，使平板电加热器的热量保持稳定，并设置电压调节装置用以改变加热电压从而改变平板壁面温度，平板中所设热电偶的测定温度及电加热器的电压和电流（采用电压、电流互感器），毕托管所测空气掠过平板的动压Pd，空气温度tf，均由数据采集系统采集，经10位A/D、D/A等转换处理后，所有数据由液晶屏全屏显示。图2为平板加热构造示意图，平板内部由电阻丝4均匀地绕在绝缘板5上，为防止漏电平板与电阻丝之间加一层云母薄片3，平板的外表面温度是将多只热电偶经细孔

5、从平板内部开槽敷设后由平板侧向引出的。图2平板结构示意图1.平板 2.热电偶 3.云母层 4.电加热丝 5.绝缘板四实验步骤:1.连接、检查各电路、气路是否处于正确状态，然后开启交流稳压电源。2.启动风机，调整风量至实验所需的风速。3.打开控制箱开关电源，调节“电压旋钮”至实验所需的加热电压（注意勿使平板过热）。4.测定平板上各点的温度值，待各温度值达到稳定后，记录各点温度数值(相隔10分钟左右)及电加热器功率、空气温度、毕托管动压值，读取56组数据，各组数据对应点温度误差0.1时即认为稳定，把符合误差范围内的几组对应数据平均值进行数据处理。5.实验完成后先关闭平板电加热器的电源，然后再将风机关掉，并整理好其它所用仪器。五实验数据处理: 1.壁面平均温度: 2.求风速v: m/s式中：v 掠过平板的风速，m/s； Pd 空气掠过平板的动压，Pa； 空气密度 。3.换