空气横掠单管强迫对流的换热实验2022年

82空气横掠单管强迫对流的换热试验圆管时代平均换热系数。一、试验目的及要求1仪表的使用方法。2、通过对试验数据的综合、整理，把握强制对流换热试验数据整理的方法。3、试验测定空气横掠单管时的平均换热系数；了解空气横掠管子时二、试验原理依据牛顿冷却公式：w QhF(t t ) w 得h QF(t t )w f

(W/m2℃) (6-2-2)式中 Q—对流换热的热流，[W]；h—对流换热系数，[W/m2℃]；F—与流体接触的物体外外表积，[m2]；tf—流体平均温度，[℃]；tw—物体外表温度，[℃]。时，测出加热电功率，即可得出对流换热热流Q，即：QIU (W) (6-2-3)关系式来表示：

Nuf(Re,Pr) (6-2-4)Pr可作为常数对待，故式(6-2-4)化简为：Nuf(Re) (6-2-4a)NuhD式中努谢尔特数雷诺数

RevD[W/m2℃]；v—空气来流速度，[m/s]；D—定型尺寸，取管子外径，[m]；—空气的导热系数，[W/m℃]；—空气的运动粘度，[m2/s]。Nu与Re的关系，就需要vDh的变化。因此，本试验中要测量的根本量为管子所处的空气流速v、空气温度tf、管子外表温度tw及管子外表散出的热量Q。三、试验装置及测量系统机、稳压箱、收缩口都设置在工作台内。风箱中心为空气出风口，形194-112345、678910、111213、风道14、1516、热电偶〔测管壁温〕17、热电偶〔测来流温〕1819、变频器131415并易于更换不同直径的试验管。为了准确测定试验管上的加热功率，在离管端确定距离处有两个电压测点a、b，以排解管子两端的影响。16确定管外壁温度。5〔压〕可转变18918压点a、btw

t16f17

-t。w f风道上装有比托管12，通过差压变送器由压力表直接读数，测出试v。四、试验步骤〔1〕连接并检查全部线路和设备，合上背板上的空气开关，翻开电源、仪表开关。此时沟通供电开关应处于关闭状态！翻开试验台50Hz定风压值。〔2〕翻开大功率直流电源，将电流〔压〕调整旋钮旋至输出电20-25A〔留意：稳压电源供给的是恒流源。对试件的加热量主〕稳定后即可测量各有关数据。〔3〕保持加热功率不变，风机频率减小，稳定后又可测到一组数据。试验时对每一种直径的管子，空气流速可调整8流〔压〕保持不变，亦可依据管子直径及风速大小适当调整，保持管壁与空气中有适当的温差。每调整一个工况，须待压力表，热电偶读数等稳定前方能测量各有关数据。试验用二根不锈钢管：D=4.0mm6.3mm200mmab100mm空气的来流速度vP(N/m2)与气流速度v(m/s)的关系：P

12v2

(Pa) (6-2-5)22p(m/s) (6-2-6)式中为空气的密度〔kg/m3)，由空气温度tf查表确定。2、管壁温度tw由铜-康铜热电偶测得,试验管为有内热源的圆筒形壁，且内壁绝热，因此，内壁温度t1

t。由于所用管壁很薄，仅w0.2-0.3mt=t。w 1３、试验管工作段ab间的发热量 QQ=IU W (6-2-7)４、空气流过管外壁时的平均换热系数h Q W/(m℃) (6-2-8)A(t tw f)其中：A--电压测点ab间试验管的外外表积㎡５.换热准则方程式依据每一试验工况所测得的数值可计算出相应的NuRe然后，在双对数坐标纸上，以Nu为纵轴，Re出，它们的规律可近似地用始终线表示，即：lgNuamlgRe (6-2-9)Nu和ReNuCRem其中algC

(6-2-10)如用xlgReylgNu，上式则可表示为：yamx (6-2-11)依据最小二乘法原理，系数a及m可按下式计算：xyxyx2a (x)2

nx2

(6-2-12)xynxym (x)2nx2

(6-2-13)n—试验点的数目；xy(lgRe)(lgNu)；x2(lgRe)2。NuRe、运动粘度，可依据t t边界层的平均温度作为tm六、试验报告要求

f w2 作为定性温度查表。流换热的准则方程式；将试验结果与有关参考书给出的空气横掠单管时换热的准则方程式和曲线图进展比较；对试验结果进展分析与争论。七思考题1２测试得到的准则方程式与理论公式误差产生的缘由。八、留意事项1、首先了解试验装置的各个组成局部，并生疏仪表的使用，以免损坏仪器。2留意操作挨次。启动电源之前，先将电源调整旋钮转至零位：3、启动时必需先开风机，调整风速，然后对试验管通电加热，并调试验完毕时，必需先关加热电源，待试件冷却后，再关风机。27100℃，皮托管压差25kPa工况工况试件壁温大气温度电流电压压差试件壁温大气温度t〔℃〕t〔℃〕〔A〕〔V〕〔Pa〕t〔℃〕t〔℃〕1wfwf