新大传热学实验指导03空气横掠圆管强制对流传热传热学实验指导0.docx

上传人:王** 文档编号:324905 上传时间:2023-05-26 格式:DOCX 页数:10 大小:97.46KB
下载 相关 举报
新大传热学实验指导03空气横掠圆管强制对流传热传热学实验指导0.docx_第1页
第1页 / 共10页
新大传热学实验指导03空气横掠圆管强制对流传热传热学实验指导0.docx_第2页
第2页 / 共10页
新大传热学实验指导03空气横掠圆管强制对流传热传热学实验指导0.docx_第3页
第3页 / 共10页
新大传热学实验指导03空气横掠圆管强制对流传热传热学实验指导0.docx_第4页
第4页 / 共10页
新大传热学实验指导03空气横掠圆管强制对流传热传热学实验指导0.docx_第5页
第5页 / 共10页
新大传热学实验指导03空气横掠圆管强制对流传热传热学实验指导0.docx_第6页
第6页 / 共10页
新大传热学实验指导03空气横掠圆管强制对流传热传热学实验指导0.docx_第7页
第7页 / 共10页
新大传热学实验指导03空气横掠圆管强制对流传热传热学实验指导0.docx_第8页
第8页 / 共10页
新大传热学实验指导03空气横掠圆管强制对流传热传热学实验指导0.docx_第9页
第9页 / 共10页
新大传热学实验指导03空气横掠圆管强制对流传热传热学实验指导0.docx_第10页
第10页 / 共10页
亲,该文档总共10页,全部预览完了,如果喜欢就下载吧!
资源描述

《新大传热学实验指导03空气横掠圆管强制对流传热传热学实验指导0.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《新大传热学实验指导03空气横掠圆管强制对流传热传热学实验指导0.docx(10页珍藏版)》请在优知文库上搜索。

1、实验3空气横掠圆管强制对流传热实验I实验目的1 .了解对流传热的实验研究方法;2 .学习测量风速、温度、热量的基本技能;3 .测定空气横向流过圆管表面的平均表面传热系数入,并将实验结果整理成准则方程式。实验原理对于强制对流,流体外掠物体表面时表面传热系数人与流体的流速、物体几何参数、物体的相对位置以及流体物性等因素有关,其关系可用下列准则方程式描述Nu=f(Re,Pr)(3-1)实验中,空气的普朗特数Pr变化不大,可看成是常数(Pr0.7),故准则方程可表示成下列指数形式(3-2)Nu=CRen式中C准则方程式系数;n准则方程式指数。准则方程式中涉及准则数:努塞尔数Nu和雷诺数Re(3-3)Z

2、hdNU=其中h一一圆管壁面平均表面传热系数,W(m2.K);d圆管外径,作为特征尺寸,m;空气导热系数,W(m)o(3-4)Re=也V其中一一空气流过实验管外侧最窄截面处的流速,m/s;V空气运动粘度,m2so注意:空气物性参数应由空气的定性温度CH来确定式中口一一圆管壁面平均温度,C;tf-空气平均温度,C。本实验通过测定空气横掠圆管外表面时的N数、Ke数,作出Ke的关系曲线,从而确定准则方程中的C、值。为保证实验的准确性,需在较大范围内改变Re数。实验中采用改变空气流速的方法,来得到不同的Re数。实验的关键为表面传热系数人及空气流速的测量。(一)圆管外表面传热系数h的测量实验圆管为铜管,

3、内部由电加热器产生热量。管壁除了以对流的方式将热量传给空气外,同时还会以辐射的方式向空气传热。因此,对流传热量QC为Qc=Q-Qr=W-Qr(3-6)式中Qr辐射传热量,W:W加热电功率,Wo管壁向空气的辐射传热量为式中圆管表面发射率,e=0.60.7:C0一一黑体辐射系数,C0=5.67W(m2K4);Tw圆管壁面平均温度,K:Tf空气进口温度,K;A一一圆管外表面面积,A=L,m2;d圆管外径,m;L一一圆管实验段管长,m“由牛顿冷却公式,圆管壁面平均表面传热系数力为QcQc(zhtf加限一。)(3-8)因此,通过实验测量圆管加热器电功率w、管壁平均温度O、空气进口温度T/、圆管外径d、圆

4、管实验段长度L,从而可得到圆管壁面平均表面传热系数力,进而可得到努塞尔数NUo(二)空气流速的测量实验采用皮托管测量空气的流速。皮托管设置在风洞的测速段,而不是在圆管试验段外侧最窄处(见图3-1),故需将皮托管测量的测速段风速,转变为试验段风速。对于测速段,采用倾斜式微压计测得动压头H,由伯努利方程得+=+0(3-9)PS2gPgP-P=(PW-P)gH(3-10)式中p测速段空气静压(负压),Pa;p测速段空气总压,Pa:U9测速段空气流速,ns;p空气密度,kgm3:pw-微压计中纯净水密度(最好用酒精),kgm3;H微压计测得的动压头(微压计液柱高度),m:g重力加速度,ms2测速段空气

5、流速为(3-11)u=2(p-p)=2gHS*-p)对实验段,圆管外侧最窄截面处的风速应满足连续性方程(3-12)u,S,=u(S-NdL)式中S一测速段风道的截面积,m2;S一一实验段风道的截面积,m2;N实验圆管数。(3-13)实验段空气流速为S-NdL故实验中通过测量微压计动压头H、测速段风道截面积S,、实验段风道截面积S、实验圆管数N,计算可得到实验段风速”,进而可得到雷诺数Re。实验装置强制对流传热实验台如图3-1所示,其主体为实验风洞。图3-1实验风洞示意图1.双扭曲线进风口2,蜂窝器3.整流金属网4.第一测试段5.实验段6.第二测试段7.收缩段8.测速段9.橡皮连接管10.风机1

6、1.皮托管12.微压计13、14,温度计15.温度显示16.加热周节17.加热罂工作开关18.加热功率显示19.总电源开关实验风洞主要由风洞主体、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、热工仪表、功率表以及调压变压器组成。实验段前风道有两段整流,可以使进入实验段前的气流稳定。皮托管置于测速段,因测速段比起实验段截面积小得多,可使风速提高,测量准确。风量及风速由风机出口处的挡板调节。实验段为叉排或顺排管束,实验段置于管束第三排,管内装有电加热器作为热源,管壁嵌有四对热电偶测量壁温。实验内容(一)仪器调整1 .把皮托管与微压计连接好,注意a与A、b与B相连,不要将连接软管打

7、折。皮托管尽量与风道轴线垂直,并使皮托管动压口位于风道中心,且正对风道轴线。调整微压计水平,校正其零点。2 .将热电偶、加热器与热工仪表电器箱的连线接好,经指导教师检查无误后,准备启动风机。3 .在关闭风机出口挡板的前提下启动风机,让风机空载启动,然后根据需要开启风机出口挡板,调节空气流量。4 .调节变压器指针零点,在电压为零时接通电源,加热实验圆管。根据需要调节变压器(电压不得超过180V),使其在某一热负荷下加热,并保持不变。开始时,将风机出口挡板开到最大,可加快系统的稳定过程。待圆管壁面温度达到稳定(在三分钟内不变),开始记录圆管壁温口、电功率W、空气进口温度O、微压计读数”。5 .在上

8、述热负荷下,通过调节风量来改变Ke数的大小。为此,保持调压器的输出电压不变,依次调小风机出口挡板,在各个不同开度下进行测量,即为不同风速下同一热负荷时的实验数据。6 .不同热负荷条件下的实验,仅需调节变压器改变电加热功率,重复上述步骤即可。7 .实验完毕后,先切断实验管加热电源,待5分钟后再关闭风机电源。(二)测量数据1 .试验台主要参数实验圆管外径d:38mm(可实测)实验圆管工作段长度L:45Omm(可实测)实验圆管表面发射率:0.65测速段风道截面积S:150180mm2实验段风道截面积S:150180mm2试件最高加热电压:180V实验圆管数N:2 .实验数据记录表3-1某一加热负荷时

9、试验数据记录风机出口挡板开度6/65/64/63/62/61/6W(W)H(m)tf(0C)J()()1.()注意事项1 .严禁在没有开启风机的情况下,接通加热器电源。2 .实验圆管加热电压不得超过180V。3 .皮托管的管口需正对来流风速,其连接管不要打折。4 .实验结束时,先断加热器电源,等实验圆管冷却后再切断风机电源。数据处理1.物性参数的计算实验圆管平均壁温:t_IWl+*+兀3+w4(OC)式中41、42、EW3、44一一圆管不同位置的壁温,o定性温度:t+1fm=L()m2式中O空气进口温度,oCo由定性温度乙查表可得空气的密度/、导热系数4、运动粘度”以及水的密度Pw。(3-16

10、)式中圆管表面发射率,=0.65;C0黑体辐射系数,C0=5.67W(m2 K4);d圆管外径,m : L一一圆管实验段管长,m;Tw圆管壁面平均温度,K:Tf空气进口温度,Ko对流传热量:Qe=-Qr式中W加热功率,Wo 圆管壁面平均表面传热系数:/1 =禺努塞尔数:Z hdNu =(3-17)(3-18)(3-19)(3-20)(3-21)(3-22)(3-23)IgN为纵坐(3-24)(3-25)式中Jl一一空气导热系数,W(m)3.雷诺数Ke的计算测速段空气流速:tf,j2gEF式中“一一微压计测得的动压头(微压计液柱高度),m;pw微压计中纯净水密度(最好用酒精),kgm3;p空气密

11、度,kgm3o实验段空气流速:IlSIl=S-NdL式中S一测速段风道的截面积,Hl2;S实验段风道的截面积,m2;N一一实验圆管数。雷诺数:CUdRe=V式中,一一空气运动粘度,m2so4.准则方程式中C、的确定对准则方程式N=CKe,等式两侧取对数得:lg2Vw=IgC+/HgRe将实验得到的几组N、Re值取对数,将结果以IgKe为横坐标、标描绘在坐标纸上,作出最佳直线,即为IgN-IgKe关系曲线。上述直线的截距为IgC,斜率为。在最佳直线上取两点,可得XgRe2-XgRexCNllC=Ren由此,可得到具体的准则方程式Nu=CRe(3-26)问题思考1 .以实验为例,说明相似理论在对流传热实验研究中的应用。2 .实验中Re的范围是多少?流体处于层流还是湍流?实验结果与理论值相差有多大?3 .试分析实验管端部散热损失带来的影响,并设计一种减小热损失的方案。

展开阅读全文
相关资源
猜你喜欢
相关搜索

当前位置:首页 > 高等教育 > 实验设计

copyright@ 2008-2023 yzwku网站版权所有

经营许可证编号:宁ICP备2022001189号-2

本站为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,本站只是中间服务平台,本站所有文档下载所得的收益归上传人(含作者)所有。装配图网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容本身不做任何修改或编辑。若文档所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知装配图网,我们立即给予删除!