自由对流横管管外放热系数的测定.doc

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1、自由对流横管管外放热系数的测定一、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；3.根据对自由运动放热的相似分析，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换热量之差，即：—辐射换热量；—对流换热量；—试管表面黑度；—黑体的辐射系数；—管壁平均温度；—室内空气温度；—自由运动放热系数；根据相似理论，对于自由对流放热，努谢尔特数，是葛拉晓夫数Gr、普朗特数Pr的函数即：可

2、表示成其中是通过实验所确定的常数，为了确定上述关系式的具体形式，根据测量数据计算结果求得准则数：Pr、β、λ、ν物性参数由定性温度从教科书中查出。该变加热量，可求得一组准则数，把几组数据标在对数坐标上得到以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：为这条直线的斜率即为，截距为。三、实验装置及测量仪表实验装置有实验管（四种类型），支架、测量仪表电控箱等组成。实验管上有热电偶嵌入管壁，可反映出管壁的温度，由安装在电控箱上的测温数显表通过转换开关读取温

3、度值。电加热功率则可用数显电压表、电流表测定读取并加以计算得出。四、实验步骤1.正确连接好线路，经指导老师检查后接通电源；2.按动控制箱上控制开关，选择任一直径的实验管进行加热，调整好调压器，将管壁温度控制在200℃左右。3.稳定六小时后开始测管壁温度,记下数据；4.间隔半小时再记一次,直到两组数据接近为止；5.取两组接近的数据取平均值,作为计算数据；6.记下玻璃温度计指示的空气温度；7.经指导教师同意,将调压器调整回零位,切段电源.五、实验数据的整理1.已知数据；管径d=80mmd=60mmd=4

4、0mmd=20mm管长L=1800mmL=1600mmL=1400mmL=1200mm黑度ε=0.11ε=ε=ε=0.152.测试数据:管壁热电势mv1、mv2、mv3、……mvn管壁温度T1、T2、……Tn室内空气温度电流I、电压V。3.整理数据；根据所测圆管各点温度计算圆管平均温度，计算加热器的热量a）求对流放热系数b）查出物性参数定性温度取空气边界层平均温度，在书的附录中查得空气的导热系数、热膨胀系数、运动粘度导温系数、和普朗特数。c）用标准公式计算对流换热系数Nu和。求相对误差d）以班组为单

5、位整理准则方程把求得的有关数据代入准则中可得准则式，把对应的数据标在对数坐标纸上，几组数据可标得一条直线，求得六、实验报告要求1.实验目的、原理、步骤、数据整理；2.作出直线,写出准则方程式；3.误差分析.七、思考题1．怎样才能使本实验管的加热条件成为常壁温？2．管子表面的热电偶应沿长度和圆周均匀分布，目的何在？3．如果室内空气温度不平静，会导致什么后果？4．本实验的Gr数范围有多大，是否可达到紊流状态？项目横管几何尺寸电压V电流I热量Q室温热电势（mV）或温度（℃）管表面温度D(m)L(m)F(m

6、)℃℃f123456tw℃120240360480序号D3×104ΔttmTmβ×102λ×102ν×106PrGrReaNulgNuLg(Gr.Pr)