【空气横掠管束时换热的实验研究】

《【空气横掠管束时换热的实验研究】》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、空气横掠管束时局部换热系数测定的实验研究昝卓禹建环0901200926060101一、摘要：流体横掠管束管束时的对流换热其换热系数除受到管径影响外，还受到管距、管排数和排列方式的影响。由于相邻圆管的影响，流体在管间的流动截面交叉减少，流体在管间交替加减速，管距的大小影响流体流动截面的变化程度和流体加减速的程度，管束排列方式对换热系数h的影响比较明显。二、关键词：横掠管束；管束；换热系数；叉排；顺排三、引言：在空气横掠管束时，从第二排起，后排圆管都处于前排圆管的尾流中。在尾流涡旋的作用下，后排圆管的对流换热系数h比前排高，第

2、二排圆管受第一排尾部涡流的影响，h2＞h1；第三排圆管受第二排尾部涡流影响，且这种经第一排和第二排圆管的共同作用，扰动更强烈，所以h3＞h2。同理h4＞h3…，经过几排圆管以后扰动基本稳定，hx几乎不再变化。管束排列方式对h的影响比较明显。叉排时流体在管间交替收缩和扩张的弯曲流道中流动，顺排时则流道相对平直。叉排和顺排，第一排圆管具有流体流过单管时的流动特性和换热特征。从第二排开始，顺排每排圆管面对来流的一面处于前排圆管的漩涡区，所受的冲击变弱，流动方向较为稳定；叉排时，由于流动方向的不断改变，虽然流动阻力大，但一般来说，

3、叉排的平均换热系数要比顺排的大。四、实验装置：1、电源开关2、仪表开关3、交流供电开关4、交流调压旋钮5、直流大功率电源6、差压表7、交流功率表8、电流表9、电压表10、十六路温度巡检仪11、四路温度巡检仪12、毕托管13、风道14、热电偶（测来流温）15、热电偶16、管束试件（顺、叉排）17、交流0~220V（连续可调）供电电极18、变频器五、实验步骤：1、连接并检查所有线路和设备，在仪表正常工作后，打开风机后将交流供电源开关打开，调节旋钮先转至零位。2、调节交流电源输出功率对管束缓慢加热。为避免损坏配件，又能达到足够的

4、测温准确度，加热功率大小的调整以使壁面温度控制在80℃以下为原则。参数稳定后，可读取试验数据。3、实验时对每一种排列的管束保持功率不变空气流速改变三次，再保持风速不变加热功率改变三次，每次改变参数后需待温度稳定后才进行记录，温度的高低根据圆管排列不同及风速大小适当调整，保持管壁与空气来流有适当的温差。六、实验公式及数据处理：流体横掠管束时的平均对流传热系数可按下式计算式中：下脚标f—表示定性温度为按来流温度计算，空气来流温度tf为室温——普朗特数，上式适用于0.7＜500——横向节距（m）——纵向节距（m）——以流体平均温

5、度下管间最大流速计算雷诺数。其中为流体平均温度下管间最大流速（m/s）——为圆管外径（m）c,m,n,k,p——系数和指数——管排修正系数——流体斜向冲刷管束时的修正系数——如已知未进入管束时的流体速度，则在流体入口温度下的最大流速为：顺排时叉排时为和中的最大者，其中以叉排试件为例：采用十八根铜管排列，可先算出一根的换热系数管直径D=10mm管长为120mm空气来流速度um/s其中：–比托管测得空气的动压，(Pa)ρ–空气密度(Kg/m³)2、管壁温度tw由铜-康铜热电偶测得的热电势E（t1，tf），可按附录A确定内壁温度

6、t1。试验中，由装在管内壁的热电偶测量管壁温度，直接由巡检仪读出。由于试验管为有内热源的圆筒形壁，且内壁绝热，因此，内壁温度t1大于外壁温度tw（根据管内温度可以计算外壁温度tw。由于所用管壁很薄，仅0.2-0.3mm，且空气对外管的换热系数较小，可近似认为tw=t1。3、加热圆管两端的电功率Q由控制面板上的功率表显示。显示功率为总加热功率，每一根加热管功率Q可由总功率除以加热管根数获得。4、气流过管外壁时的平均换热系数α=W/(m·℃)A—实验圆管外表面积㎡5、换热准则方程式将计算得到的某一流速下的每一根加热管的对流传热

7、系数求和，再除以总根数，可得到管排的平均对流传热系数。十六根圆管的平均换热系数：根据每一试验工况所测得的值，可计算出相应的Re值。实验数据记录及处理如下表：叉排P=82PaQ=80WP=115PaQ=80WP=150PaQ=80WP=82PaQ=100WP=82PaQ=120W位置t（℃）ht（℃）ht（℃）ht（℃）ht（℃）h147.248.340.169.438.775.943.472.146.275.7244.056.041.165.439.671.644.867.347.671.3343.956.341.165.

8、439.870.744.867.347.671.3442.460.839.870.738.576.943.272.945.578.2541.763.239.373.037.880.842.675.245.080.0641.265.038.875.437.582.541.978.144.482.3741.