传热学实验..doc
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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
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姓名: 陈镇炜 专业: 14机电 实验时间: 12.17
实 验 报 告
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