主頁 > 技術(shù)文章 > 強(qiáng)迫流動單管管外放熱系數(shù)測定實(shí)驗(yàn)說明書 2025-07-07

強(qiáng)迫流動單管管外放熱系數(shù)測定實(shí)驗(yàn)說明書

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/strong>
1.了解對流放熱的實(shí)驗(yàn)研究方法；
2.測定空氣橫向流過單管表面時的平均放熱系數(shù)α，并將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理成準(zhǔn)則方程式；
3.學(xué)習(xí)測量風(fēng)速、溫度、熱量的基本技能。
二、實(shí)驗(yàn)原理

三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備
本對流實(shí)驗(yàn)在一實(shí)驗(yàn)風(fēng)洞中進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)風(fēng)洞主要由風(fēng)洞本體、風(fēng)機(jī)、移動式不銹鋼支架、實(shí)驗(yàn)管及其加熱器、電測溫度計(jì)、傾斜式微壓計(jì)、孔板、功率表以及調(diào)壓器組成。
由于實(shí)驗(yàn)段前有整流段，可使進(jìn)入實(shí)驗(yàn)段前的氣流穩(wěn)定。風(fēng)量由電子調(diào)速調(diào)節(jié)。實(shí)驗(yàn)風(fēng)洞中安裝了一根實(shí)驗(yàn)管，管內(nèi)裝有電加熱器作為熱源，管壁嵌有四支熱電偶以測壁溫。
四、實(shí)驗(yàn)步驟
1.將孔板與微壓計(jì)連接好、校正零點(diǎn)；連接熱電偶與電控箱，指導(dǎo)老師檢查確認(rèn)無誤后，準(zhǔn)備啟動風(fēng)機(jī)。
2.啟動風(fēng)機(jī)，讓風(fēng)機(jī)空載啟動，然后根據(jù)需要，調(diào)節(jié)風(fēng)量。
3.開啟加熱器，根據(jù)需要調(diào)整變壓器，使其在某一熱負(fù)荷下加熱，并保持不變，使壁溫達(dá)到穩(wěn)定（壁溫在三分鐘內(nèi)保持讀數(shù)不變，即可認(rèn)為已達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)）后，開始記錄功率、空氣進(jìn)出口溫度及微壓計(jì)的讀數(shù)。
4.在一定熱負(fù)荷下，通過調(diào)整風(fēng)量來改變Re數(shù)的大小，并保持調(diào)壓變壓器的輸出電壓不變，依次調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)風(fēng)量測得其壓差，空氣進(jìn)、出口溫度以及實(shí)驗(yàn)管壁溫讀數(shù)，即為不同風(fēng)速下，同一負(fù)荷時的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
5.不同熱負(fù)荷條件下的實(shí)驗(yàn)，僅需利用調(diào)變壓器改變電加熱器功率、重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)步驟即可。
6.實(shí)驗(yàn)完畢后，先切斷實(shí)驗(yàn)管加熱電源，待實(shí)驗(yàn)管冷卻后再停止風(fēng)機(jī)。
五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理計(jì)算
1.壁面平均放熱系數(shù)α
電加熱器所產(chǎn)生的總熱量Q，除以對流方式由管壁傳給空氣外，還有一部分是以輻射方式穿出去的，因此，對流放熱量Qc為Qc =Q－Qr=IV Q r

Qr——輻射換熱量；
ε——試管表面黑度；
Co——絕對黑體輻射系數(shù)；
T_ω——管壁面的平均絕對溫度；
T_f——流體的平均溫度；
F——管表面積；
根據(jù)牛頓公式，壁面平均對流放熱系數(shù)為

2.空氣流量的計(jì)算
（1）G_k = m³/s
式中：
G_k為空氣的質(zhì)量流量
ε——被測介質(zhì)的膨脹校正系數(shù)
F₀——孔板喉部斷面面積m²；
ΔP——孔板前、后取壓斷面的靜壓差，
ρ——氣體密度，kg/m²；
（2）風(fēng)管相關(guān)尺寸數(shù)據(jù)
風(fēng)管圓形截面段L₁=300mm
R=140mm
風(fēng)管矩形截面段L₂=580mm
W=300mm
h=150mm
3.確定準(zhǔn)則方程式
將數(shù)據(jù)帶入，得到準(zhǔn)則數(shù)，即可在Num為縱坐標(biāo)，以Rem為橫坐標(biāo)的常用對數(shù)坐標(biāo)圖上，得到一些實(shí)驗(yàn)點(diǎn)，然后用直線連起來，因IgNum=Igc+Rem
Igc為直線的截距，n為直線的斜率，取直線上的兩點(diǎn)

即可得出具體的準(zhǔn)則方程式N_u=CRⁿ_e
六、實(shí)驗(yàn)報告要求
1.實(shí)驗(yàn)原理；
2.實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)整理；
3.做出N_u=CRⁿ_e圖線
4.誤差分析。

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