空气管内对流实验台实验指导书工程训练中心

TXKJ-R30空气管内对流实验台使用说明书一、实验目的：1.了解对流放热的实验研究方法；2.测定空气横向流过单管表面时的平均放热系数α，并将实验数据整理成准则方程式；3.学习测量风速、温度、热量的基本技能。二、实验原理：根据相似原理，流体受迫外掠物体时的放热系数α与流速、成物体几何形状及尺寸、流体物性间的关系可用下列方程式描述：Nu=ƒ（RegPr）实验研究表明，流体横向单管表面时，一般可将上式整理成下列具体的指数形式：式中c、n、m、均为常数，由实验确定，上述各准则中，d—实验管外径，作定性尺寸[米]ω—流体流过实验管外最窄面处流速；[m/s]λ—流体导热系数[W/m·℃]α—流体导温系数[m²/s]ν—流体运动粘度[m²/s]准则角码“m”表示用流体边界层平均温度Tm=1/2（tw-tƒ）作；定性温度。鉴于实验中流体为空气，Prm=0.7故准则式可化成：本实验的任务在于确定c与n的数值，首先使空气流速一定，然后测定有关的数据：电流I、电压V、管壁温度tw、空气温度tf、微压计动压头h。至于α、ω在实验中无法直接测得,可通过计算求得,而物性参数可在有关书中查得。得到一组数据后，可得一组Re、Nu值，改变空气流速，又得到一组数据后，再得一组Nu、Re值，改变几次空气流速，就可得到一系-1-列的实验数据。三、实验设备：本实验在一实验风洞中进行。实验风洞中主要由风洞本体、风机、构架`实验管及其加热器、差压传感器、毕托管、电流表、电压表，巡检仪以及电子调压膜块组成。风洞本体如图；A/MSET▲▲D80-swp2AL12AL2SVPV1AL2AL21AL1AL1℃12435678910111213AV1、集流段；2、插排前段；3、实验段；4、插排后段；5、收缩段；6、测速段；7、毕托管；8、风门调节闸门；9、风机；10、配电箱；11实验台架；12、13、微差压计由于实验段有两段整流，可使进入实验段前的气流稳定。毕托管置于测速段，测速段截面比实验段小，以使流速提高，测量准确。风量由风机出口挡板调节。实验风洞中安装了一根实验管，管内装有电加热器作为热源，管壁嵌有四对热电偶以测壁温。四、实验步骤1.将毕托管与压差计连接好；检查连接热电偶、加热器及风机线路接是否完好，指导老师检查确认无误后，准备启动风机。2.在关闭风机风门的条件下启动风机，让风机空载启动，然后根据需要开启风机调节闸门。-2-3.在数显电压表指针为零时，打开加热开关，根据需要调整调压旋钮，使其在某一热负荷下加热，并保持不变，使壁温达到稳定（壁温热电偶电势在三分钟内保持读数不变，即可认为已达到稳定状态）后，开始记录巡检仪上的空气进出口温度、及差压计上的读数。在读取电流、电压、以上电压不得超过150V。4.在一定热负荷下，通过调整风量来改变Re数的大小，因此保持调压膜块的输出电压不变，依次调节风机出口挡板，在各个不同的的开度下测得其动压头，空气进、出口温度以及，即为不同风速下，同一负荷时的实验数据。5.不同热负荷条件下的实验，仅需利用调压膜块改变电加热器功率、重复上述实验步骤既可。6.实验完毕后，先切断实验管加热电源，待实验管冷却后再停止风机。五、实验数据的整理计算：1.壁面平均放热系数α电加热器所产生的总热量Q，除以对流方式由管壁传给空气外，还有一部分是以辐射方工传出去的，因此，对流放热量Qc为Qr—辐射换热量；ε—试管表面黑度；ε=0.6～0.7Co—绝对黑体辐射系数；Co=5.67Tω—管壁面的平均温度；Tƒ—流体的平均温度；F—管表面积；根据牛顿公式，壁面平均对流放热系数为2.空气流速的计算1、本实台是采用差压计测得动压值读取数值-3-287×(273.15+t)nntUp2PdPBpUPPdB空气流速断面上平均动压值Pa空气密度Kg/m3当地大气压力Pa管道内空气温度℃2、若实验人员用毕托管在测速段截面中心点进行测量，由于实验风洞测速段分布均匀，因此不必进行截面速度不均匀的修正。若采用倾斜式微压计测得的动压头为；则由能量方程式：式中ρ红—微压计红油的密度；ρ=0.826×10³g/m³ρ空—空气的密度,根据空气的平均温度,可在有关书中查得。H—动压头，用液柱高表示。由上式计算所得的流速是测速截面外的流速，而准则式中的流速W是指流体流过试验管最窄截面的流速，由连续性方程：W˙F=WF-L˙dn˙W=W˙FF-L˙dn˙式中：F测—测速处流道截面积；[m²]F测=210×140mm²F试—放试管处流道截面积；[m²]F试=210×220mm²L—试验管有效管长；L=210mm-4-d—试验管外径；d=32mmn—试验管数；n=1W测—测速处流体流速；[m/s]W试—试验管截面处流速；[m/s]3.确定准则方程式将数据代入，得到准则数，即可在Num为纵坐标，以Rem为横坐标的常用对数坐标图上，得到一些实验点，然后用直线连起来，因：IgNum=Igc＋nIgRemIgc为直线的截距，n为直线的斜率，取直线上的两点即可得出具体的准则方程式Nu=CRⁿe六、实验报告要求:1.实验原理；2.实验原始数据,数据整理；3.做出Nu=CRⁿe图线；4.误差分析。七、实验数据记录表序号管束规格电流A电压V管壁温度流速压头ΔPpa阻力Δppa室内温度To℃T1T2T3T4″″″″″注：最窄流通截面积F窄=m2测量截面积F测=m2试验管外径dmm试验管长度Lmm