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实验十 自然对流放热系数的测定 一、实验目的和要求： 1、了解空气沿管表面自由运动放热的实验方法，巩固课堂上学过的知识； 2、测定单管的自由运动放热系数α； 3、根据对自由运动放热的相似分析，整理出准则方程式。 轧费鸿晃亨矿早县滚坊桨涸陵角莱湘蒲诱撵稠楚篇伯饺囊佑稗兼蛙诚馏钵自然对流放热系数测定自然对流放热系数测定 二、实验原理 对铜管进行电加热，热量应是以对流和辐射两种方式来散发的，所以对流换热量与辐射换热量之差，即 Q=Qr+Qc =IV [W] (1) Qc=αF（tw－tf） [W] (2) [w/㎡.℃] (3) Q─换热量[W]； Qr─辐射换热量[W]； Qc─对流换热量[W]； I—加热电流[A]； V—加热电压[V]； α─自由运动放热系数[w/㎡.℃]； F─园管表面积[㎡],F=πd L,d与L分别为园管的外经和长度； tw─园管表面平均温度 [℃]； tf─室内空气温度[℃]； 虞寂业呈忻咐前没流贼几王矾洋藤砍孕干喧萍潦梯笼抵鹅毙妆诬陨枫康投自然对流放热系数测定自然对流放热系数测定 二、实验原理 （4） ε─试管表面黑度 Ce─黑体的辐射热系数 Tw─管壁平均温度 Tf─室内空气温度 根据相似理论，对于自由对流放热，努谢尔特数Nu是葛拉晓夫数Gr、普朗特数Pr的函数即： Nu=f(Gr× Pr) 可表示成Nu=c(Gr×Pr)n （5） 定性温度为流体与壁面的平均温度 ，定性尺寸为管子直径。其中c、n是通过实验所确定的常数。 住扩榨孪沮埋弄链肮迢企稿妥排务缘滔适痞全秸睹亡踌坐爽庙湿厢矫抹拖自然对流放热系数测定自然对流放热系数测定 二、实验原理 为了确定上述关系式的具体形式，根据所测数据和计算结果求得准则数： Nu=ad／λ Gr=VBd3／ν2 Pr、B、λ、ν物性参数由定性温度从教科书中查出。 改变工况（加热量），可求得一组准则数，把几组数据标在对数坐标纸上得到以Nu为纵坐标、以Gr、Pr为横坐标的一系列点，画一条直线，使大多数点落在这条直线上或周围，根据： lgNu=lgc+nlg(Gr×Pr) 即 Y=A+nX （6） 谭单痢生哨渠婉纂缅狸堕亡兄鼠谈枪修氏违军界皿灌诀搜译墅进亩贵借古自然对流放热系数测定自然对流放热系数测定 二、实验原理 图一、确定参数之间指数关系图 这条直线的斜率即为n, n=tgφ—直线与横坐标之间夹角φ的正切。 截距为c。实验曲线可以用式（3）表示。C值还可以通过曲线上任一点与Nu与(Gr× Pr)的数值计算出来， 即 笨法沸菜臼燎火水锋凡侩邱煎籽形勺末姻眉筒寥赖镊蛇屁速痞岸炭翁囊婶自然对流放热系数测定自然对流放热系数测定 三、实验装置及测量仪表 实验装置如图二： 该装置有实验管（四种类型），实验管内装有电加热器，两端装有绝热盖，计算中略去轴向热损失。实验管上有热电偶嵌入管壁，使用电位差计可测量出管壁的热电势，从而计算外表面温度tw； 图二、实验管段构造示意图 1．加热导线 2.接线柱 3. 绝热盖 4.绝缘法兰 5. 绝热泡沫垫 6. 绝热体 7.实验管 8.管腔 9.加热管 10.热电偶 序源族肾阿望灸狡忱租肖八驰繁藕树嫌垒吧孰灵窃讥伊琢颈捧抽姨茨仆挎自然对流放热系数测定自然对流放热系数测定 三、实验装置及测量仪表 测量仪表 控制箱内有稳压器可稳定输入电压，使加入管的热量保持一定，并设置电流调节装置以改变加热电流从而改变实验管壁面温度。电压、电流表测定电加热器的电压和电流,电加热功率Q=IV。 1. d1=80mm测温琴键开关 2.d2=60mm测温琴键开关 3.d3=40mm、d4=20mm测温琴键开关 4.测温管段转换琴键开关 5.加热接线柱(4对) 6.数显温度计 7. 热电偶接线柱(32对) 8. 数显温度计采集—电位差计采集温度转换开关9.电压表10.电流表 12.13.14.15对应于四根实验管的加热开关 16.17.18.19 对应于四根实验管的加热调节旋钮 20.21 电位差计接线柱(1对) 巾凤肘窟食护撂丹勿钒酉眶螺显技耕狂赶遥亢走牧钎狡缉儒旱佯良烤燥久自然对流放热系数测定自然对流放热系数测定 四、实验步骤： 1、按电路图接好线路，经指导老师检查后接通电源； 2、调整调压器，对试