传热学实验..doc

实验二 传热学实验 一、实验目的 1、了解对流换热的实验研究方法； 2、测定空气横向流过管束表面时的平均放热系数，并将实验数据整理成准数方程式； 3、学习测量风速、温度、热量的基本技能。 二、主要实验设备 本对流实验在一实验风洞中进行。实验风洞主要由风洞本体、风机、构架、实验管及其加热器、水银温度计、倾斜式微压计、皮托管、电位差计、功率表以及调压变压器等组成。 三、实验原理 根据相似理论，流体强制流过物体时的放热系数与流体流速、物体几何参数、物体间的相对几何位置以及物性等的关系可用下列准数方程式描述： 实验研究表明，空气横向流过管束表面时，由于空气普郎特数（Pr=0.7）为常数，故一般可将上式整理成下列的指数形式， 式中 C,n均为常数，由实验确定， Nu——努塞尔特准数 Re——雷诺准数 上述各准则中，——壁面平均对流换热系数[℃] d——实验管外径，作为定性尺寸，[m] λ——空气导热系数，[℃] ω——空气流过实验管外最窄截面处流速，[m/s] ν——空气运动粘度， 定性温度：空气边界层平均温度。 式中：——实验管壁面平均温度[℃] ——空气平均温度[℃] 本实验的任务在于确定C与 n的数值，首先使空气流速一定，然后测定有关的数据：电流I、电压 V、管壁温度、空气温度、微压计动压头h。至于和ω在实验中无法直接测得，可通过计算求得，而物性参数可在有关书中查得。得到一组数据后，可得一组 Re、Nu 值；改变空气流速，又得到一组数据，再得一组 Nu、Re 值；改变几次空气流速，就可得到一系列的实验数据。 四、实验数据及处理结果 1.测试所得原始数据 表1测试数据表 测试次数 动压头 （kpa） 空气温度（℃） 热电偶测管壁温度-读数（mV） 电压（V） 电流（A） d=40mm; L=450mm △P 1 0.25 18.9 19.4 1.905 1.902 1.893 90 0.97 2 0.85 19.1 19.4 1.577 1.571 1.557 90 0.98 3 0.47 19.2 19.5 0.796 0.805 0.780 0.828 104 1.13 4 0.99 19.9 20.5 0.501 0.511 0.487 0.533 105 1.14 2.数据分析与计算 ◆表2热电偶测管温度平均值 测量次数 热电偶测管壁温度-读数（mV） t 1 1.900 2 1.568 3 0.802 4 0.508 ◆已知管长L=450mm,管直径d=40mm，求得管表面积为 ◆空气进出口的平均绝对温度[K]:,（见表3）由差值法及查表可知，热电偶测管壁温度如表3： 表3 测试次数 （K） （K） 1 292.3 320.18 2 292.4 312.10 3 292.45 293.25 4 293.35 285.92 已知试管表面黑度=0.6-0.7，取=0.65，绝对黑体辐射系数，由， 算得：辐射热量如表4： 表4 测试次数 （W） 1 6.689 2 6.189 3 0.168 4 -1.505 已知加热功率,以及，算出如下表5： 表5 测试次数 电压（V） 电流（A） 功率P（W） (W) ℃ 1 90 0.97 87.3 80.611 51.129 2 90 0.98 88.2 82.011 73.616 3 104 1.13 117.52 117.352 2593.988 4 105 1.14 119.7 121.205 -288.469 查表得温度约为19.1℃时，空气的导热系数=0.02562，由，算得Nu如表6： 表6 测试次数 Nu 备注 1 79.826 2 114.935 3 4049.942 舍去 4 -450.381 舍去 表7 测试次数 动压头（Kpa） () () 1 0.25 1.1550 20.80 1.632×10 50980 2 0.85 1.1693 38.13 1.592×10 95804 由，计算得n=0.5778,由，算得C如表8： 测量次数 C 1 0.1521 2 0.1521 平均值 0.1521 故准数方程式为：,图线如下图所示  5 /5 姓名： 陈镇炜 专业： 14机电 实验时间： 12.17 实 验 报 告