实验二,空气沿水平圆管外表面的自然对流换热系数.doc

实验二、空气沿水平圆管外表面的自然对流换热系数一、。并将数据整理成准则方程式。,学会用相似准则综合实验数据的方法,认识相似理论在对流换热实验研究中的指导意义。b5E2RGbCAP二、实验原理实验研究的是受热体<圆管)在大空间中的自然对流换热现象。根据传热学和相似原理理论,当一个受热表面在流体中发生自然对流换热时,包含自然对流换热系数的准数关系式可整理为:p1EanqFDPw(2-1>式中:——努谢尔特准数;——葛拉晓夫准数;l—物体的特性尺寸,实验中为管径d;α—对流换热系数(W/m2·℃>;λ——流体<空气)的导热系数(W/m2·℃>;v——流体<空气)的运动粘度(m2/s);——流体的体积膨胀系数(1/K>。Tm——定性温度,实验中取,tw和t0分别为圆管壁面温度和室内温度;是过余温度<℃);c、n——待定实验常数,需根据实验数据用最小二乘法进行确定。角标“b”表示以边界层平均温度作为定性温度。由于在一般情况下,实验管表面散失热量Q以对流和辐射两种方式散发的。(2-2>式中,Q—表面散失热量(W>,;Q=IV;Qc—自然对流散失热流量(W>Qr—辐射散失热流量(W>。实验管可以被看做为被其他物体<房屋、地面)包围的面积很小的凸物体,它的辐射热量为<W)(2-3>其中,εs为系统黑度,本实验系统中即为实验管表面黑度,由实验室事先测定;C0为绝对黑体辐射系数,C0=<W/m2·K4);Tw、To分别为壁温和周围物体的平均温度(K><近似取室温);F为实验管辐射散热有效面积即为其圆周面积<m2)。在实验中,待整个管子达到热稳定状况后,通过测定在不同加热功率下得各点表面温度,可得到平均局部自然对流换热系数:DXDiTa9E3d(2-4>三、实验装置:实验装置如图3-1所示,主要由实验管、热电偶、自耦变压器、电压表、电流表、转换开关及电位差计组成,实验管中间装有电加热器,其电源线在管的两端引出,通过自耦变压器给定电压使实验管加热,其加热功率用电压表、电流表测量,在实验管的不同部分沿管子外表面圆周不同方向安装几对热电偶,以测得管子外表面的平均温度,求出水平圆管外表面的平均自然对流换热系数。RTCrpUDGiT图自然对流换热系数测定实验装置图注意:实验装置的实验管应安装在一个单独的房间,房间要求尽可能密闭,以防止强迫对流,并要求没有暖气设备和阳光直射,以防止外界温度干扰和外来热辐射,电源控制和测试装置应安放在密闭室的外面。5PCzVD7HxA四、,正确连接线路并接通电源,调整自耦变压器、给