《传热学》实验指导书VIP免费

《传 热 学》 实验指导书 建筑环境与设备工程教研室 实验一 强迫对流换热实验 一、实验目的 1、了解热工实验的基本方法和特点； 2、学会翅片管束管外放热和阻力的实验研究方法； 3、巩固和运用传热学课堂讲授的基本概念和基本知识； 4、培养学生独立进行科研实验的能力。 二、实验原理 1、翅片管是换热器中常用的一种传热元件，由于扩展了管外传热面积，故可使光管的传热热阻大大下降，特别适用于气体侧换热的场合。 2、空气（气体）横向流过翅片管束时的对流换热系数除了与空气流速及物性有关以外，还与翅片管束的一系列几何因素有关，其无因次函数关系可表示如下： Nu=f(Re、Pr、、、、、、olotoooDPDPDBDDH/n) (1) 式中：Nu=0Dh 为努谢尔特数； Re=mouD =moGD  为雷诺数； Pr=h =C为普朗特数； H、δ、B 分别为翅片高度、厚度、和翅片间距； Pt、Pl 为翅片管的横向管间距和纵向管间距；n 为流动方向的管排数； Do 为光管外径，u m、Gm为最窄流通截面处的空气流速（m/s）和质量流量 （kg/m2s）， 且 Gm=u m•ρ。λ、ρ、μ、γ、α 为气体的特性值。 此外，换热系数还与管束的排列方式有关，有两种排列方式，顺排和叉排，由于在叉排管束中流体的紊流度较大，故其管外换热系数会高于顺流的情况。 对于特定的翅片管束，其几何因素都是固定不变的，这时，式（1）可简化为： Nu =f（Re、Pr） （2） 对于空气，Pr 数可看作常数，故 Nu =f（Re） （3） 式（3）可表示成指数方程的形式 Nu =CRen （4） 式中，C、n 为实验关联式的系数和指数。这一形式的公式只适用于特定几何条件下的管束，为了在实验公式中能反映翅片管和翅片管束的几何变量的影响，需要分别改变几何参数进行实验并对实验数据进行综合整理。 3、对于翅片管，管外换热系数可以有不同的定义公式，可以以光管外表面为基准定义换热系数，也可以以翅片管外表面积为基准定义。为了研究方便，此处采用光管外表面积作为基准，即： )(woaoTTLDnQh （5） 式中：Q 为总放热量，（W），n 为放热管子的根数，πD0 L 为一支管的光管换热面积（m2）,Ta为空气平均温度（℃），Tw o 为光管外壁温度（℃），此处，h 的单位为（w /m2•℃）。 4、如何测求翅片管束平均管外换热系数h 是实验的关键。如果直接由式（5）来测求h ，势必要测量管壁平均温度Tw o，这是一件很困难的任务。采用一种工程上...