边界层测定副本.docxVIP

实验报告专业：姓名：学号：日期：地点：教十-3203课程名称：过程工程原理实验(甲)指导老师：叶向群成绩：实验名称：空气纵掠平板时流动边界层、热边界层的测量实验类型：同组学生姓名：蒋增阳、胡鑫斌一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得一、实验目的和要求1. 了解实验装置的原理、测量系统及测试方法。2. 掌握流动边界层内速度分布和热边界层内温度分布的规律，加深对边界层理论中各概念的理解。3. 了解动量传递与热量传递间的类比关系。二、实验内容和原理图1 平板附近形成的流动边界层和热边界层示意图如图1所示，平板表面具有恒定的热流密度，当温度为的空气以均匀来流掠过平板时，在平板附近形成流动边界层和热边界层。记、为平板流动边界层及热边界层厚，则、仅为的函数，且为常数。、与的关系可通过测量不同处气流的速度分布、温度分布来确定。实验中，用热电偶可得到温差；用毕托管可测得气体流速。具体如下：热电偶A、B均为铜—康铜热电偶，以空气来流作为参考温度，热端、冷端每度温差的热电偶输出可近似取为，因此 (1)装订线装订线 (2)其中E为温差所对应的热电势。用毕托管测得的u按下式计算： ( ) (3) 由此可以得到边界层内外的空气速度。其中：——空气速度，；——倾斜式微压计指示液密度，；——空气密度，；——倾斜式微压计读数，mm； g ——重力加速度，Κ——倾斜式微压计倾斜常数。三、主要仪器设备本实验流程图如图2所示：图2 实验装置流程图实验装置由风源、试验段和测量系统构成。试验段由有机玻璃制成的风道、平板试件及提供热源的低压直流电源构成。平板纵向插入风道中，并可在风道内上、下移动，平板表面为一薄的不锈钢片（内衬有较厚的胶木板），并由低压直流电源提供恒定的电流I进行加热，使不锈钢片表面具有恒定的热流密度，平板表面温度的变化直接反映出表面对流传热系数的大小。测量边界层内场的变化情况的测温探头和测速探头被一同安装在一位移机构上，并位于试验风道出口处，二探头的位移由百分表精确测量。探头接触平板壁面的初始位置由机构内的电回路上的指示灯控制，位移机构上固定探头处有一微调件，可以调节探头的伸出距离，使二探头处于对平板壁面有同样的相对位置。本实验中，测速探头为一毕托管，外接倾斜式微压计；测温探头用热电偶。平板壁温通过热电偶、转换开关经直流数字电压表测出，其中热电偶的热端放在不锈钢内表面与胶木板之间，冷端放在风道主气流中，热电偶反映的是温差所对应的热电势。四、操作方法和实验步骤1．连接并检查所有线路和设备，将直流电源电压调节旋钮逆时针转到底，指针指在零位，往上移动平板，使平板前缘位于风道出口处。2．打开风机调节风门，控制进风量恒定。3．接通直流电源，并慢慢地提高输出电压，使电流为15A，对平板进行加热。4．调节百分表旋钮，使探头向平板靠近，然后调节测温探头和测速探头的微调旋钮，使二探头同时刚刚触及平板壁面，即二指示灯同时亮或同时暗。调好后将百分表旋至本位并记下百分表初始读数。5．从探头触及平板壁表面处开始测量，每移动0.5mm测量一次，读出微压计读数，同时记录热电势及位移值，直至微压计、读数不变，得一组数据。6．将平板往下调节（增大），固定在一个新的位置，重复实验步骤4、5。7．重复步骤6，直至测到5组数据后，开始测量壁温。8．接热电偶A编号旋转热电偶连接板的旋转开关（注意：用手抓住热电偶连接板以免连接板掉下），用直流数字电压表逐点读出其温差电势。9．实验结束时，将电压调节旋钮逆时针旋到底，指针恢复零位，关掉直流电源。然后再将风门开到最大位置，将平板试件冷却下来后再关掉风机。五、实验数据记录和处理1．平板试件参数板长板宽金属片宽金属片厚金属片总长2．实验原始数据记录如表一和表二（下页）所示，最原始的记录可见最后附页。其中，测得当时空气温度，也即表一热边界层、流动边界层测定原始数据x=120mmy/mm0.0000.5001.0001.5002.0002.500E/mV0.1800.0950.0340.0130.002-0.002R/mm45.058.561.563.065.567.5y/mm3.0003.5004.0004.500E/mV-0.008-0.010-0.012-0.014R/mm68.066.067.567.5x=140mmy/mm0.0000.5001.0001.5002.0002.500E/mV0.1820.1540.0600.0320.0150.003R/mm47.057.060.063.063.565.0y/