《传热学》实验 自然对流横管管外传热系数测试.docVIP

实验 自然对流横管管外传热系数测试 一、实验目的和要求 了解空气沿管表面自然对流传热的实验方法，巩固课堂上学习的知识； 测定单管的自然对流传热传热系数h； 根据对自然对流传热的相似分析，整理出准则方程式。 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，所以对换热量为总热量与辐射热换热量之差，即： Φr——辐射换热量 Φc—对流换热量 ε—试管表面黑度 Co—黑体的辐射系数 tω—管壁平均温度 tf—室内平均温度 h—自由运动系数 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： 可表示为 其中c、n 是通过这个实验所确定的常数。为了确定上述关系式的具体形式，根据所测定的数据计算结果求得准则数： Pr、αv、λ、v物性参数由定性温度从教科书中查出。 改边加热量，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，一条直线，使大多数点落在这条直线上或周围，根据： 这条直线的斜率即为n,截距为c。 三、实验装置以及测量仪表 实验装置有试验管（四种类型），测量仪表有电位差计、TDGC型接触式调压器、稳压器、电流表、电压表。 实验管上有热电偶嵌入管壁，可反应出管壁的热电势；电位差计用于测量室内和管壁的电热势；稳压管可稳定输入电压，使加热管的热量保持一定；电压、电流表测定电加热器的电压和电流。如图7-1所示。 图7-1 四、实验步骤 按电路图接好电线，经指导老师检查后接通电源； 调整稳压器，对试验管加热； 稳定六小时后，开始测管壁温度，计下数据； 间隔半小时再计一次，直到两组数据一致为止； 选两组接近的数据取平均值，作为计算数据； 计下半导体温度计指示的空气温度或用玻璃温度计； 经过指导老师同意，将调压器调整回零位，切断电源。 五、实验数据整理 已知数据： 管径d1=80mm d2=60mm d3=40mm d4=20mm 管长L1=2000mm L2=1600mm L3=1200mm L4=1000mm 黑度 ε1=0.11 ε2=ε3=ε4=0.15 测试数据： 管壁热电势mv1、mv1……mvn 室内空气温度：tf 电流I、电压V 整理数据： 根据所测量的热电势标出平均值查出对应的温度t,计算加热器的热量 求对流放热系数 查出物性参数 定性温度取边界层平均温度在书的附录中查出空气的导热系数λ、热膨胀系数αv、运动粘度υ、导温系数a、和普朗特数Pr。 用标准公式计算对流换热系数h’ 求相对误差 以班组为单位整理准则方程 把求得的有关数据代入准则式，把对应的数据标在对数坐标纸上，几组数据可标在一条直线上，求出。 六、实验报告要求 实验目的、原理、步骤、数据整理； 作出直线，写出准则方程； 误差分析。