自由对流横管管外放热系数的测定

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：QQQc)(fwcttFQ])100()100[()()(440fwfwfwTTttCttFIVQ—辐射换热量；cQ—对流换热量；—试管表面黑度；0C—黑体的辐射系数；wt—管壁平均温度；ft—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Nu，是葛拉晓夫数Gr、普朗特数Pr的函数即：Pr),(GrfNu可表示成nGrcNuPr)(其中nc,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：dNu23dtgGrPr、β、λ、ν物性参数由定性温度从教科书中查出。-1-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：Pr).lg(lglgGrncNu为这条直线的斜率即为n，截距为c。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；-2-6.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=40mmd=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ft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t，计算加热器的热量[W]VIQa）求对流放热系数])100()100[()()(440fwfwfwTTttCttFIVb）查出物性参数定性温度取空气边界层平均温度)(21wfmttt，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a、和普朗特数Pr。c）用标准公式计算对流换热系数Nu和'a。140.53()rrPG求相对误差''aaad）以班组为单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nGrcNuPr)(-3-六、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)℃℃f123456tw℃120240360480序号D3×104ΔttmTmβ×102λ×102ν×106PrGrReaNulgNuLg(Gr.Pr)