空气横掠单管强迫对流的换热实验2013

1 实验2 空气横掠单管强迫对流的换热实验 热交换器中广泛使用各种管子作为传热元件，其外侧通常为流体横向掠过管子的强制对流换热方式，因此测定流体横向掠过管子时的平均换热系数是传热中的基本实验。本实验是测定空气横向掠过单圆管时代平均换热系数。 一、实验目的及要求 1、了解实验装置，熟悉空气流速及管壁的测量方法，掌握测试仪器、仪表的使用方法。 2、通过对实验数据的综合、整理，掌握强制对流换热实验数据整理的方法。 3、实验测定空气横掠单管时的平均换热系数；了解空气横掠管子时的换热规律。、 二、实验原理 1. 根据牛顿冷却公式： )(fwtthFQ (W) (6-2-1) 得 )(fwttFQh (W/m2℃) (6-2-2) 式中 Q—对流换热的热流，[W]； h—对流换热系数，[W/m2℃]； F —与流体接触的物体表面面积，[m2]； tf —流体平均温度，[℃]； tw —物体表面温度，[℃]。 2 本实验采用电加热的放热圆管，空气外掠圆管表面，当换热稳定时，测出加热电功率，即可得出对流换热热流Q，即： QIU (W) (6-2-3) 2. 根据对流换热的分析，强制对流稳定时的换热规律可用下列准则关系式来表示： Nuf(Re,Pr) (6-2-4) 对于空气，因温度变化范围不大，上式中的普朗特数Pr变化很小，可作为常数看待，故式(6-2-4)化简为： Nuf(Re) (6-2-4a) 式中 努谢尔特数 hDNu  雷诺数 vDRe h—空气横掠单管时的平均换热系数，[W/m2℃]； v—空气来流速度，[m/s]； D—定型尺寸，取管子外径，[m]；  —空气的导热系数，[W/m℃]；  —空气的运动粘度，[m2/s]。 要通过实验确定空气横掠单圆管时的Nu 与Re 的关系，就需要测定不同流速 v及不同管子直径 D时换热系数h 的变化。因此，本实验中要测量的基本量为管子所处的空气流速v、空气温度tf 、管子表面温度tw 及管子表面散出的热量Q。 三、实验装置及测量系统 3 实验装置本体是由一风源和试验段构成。 风源为一箱式风洞，风机、稳压箱、收缩口都设置在工作台内。风箱中央为空气出风口，形成均匀流速的空气射流。试验段的风道直接放置在出风口上。风道内的空气流量由变频器 19来调节，可以改变实验段风道中空气流速。 图 4-1为测定空气横掠单管平均换热系数的试验段简图。 1、电源开关 2、仪表开关 3、交流供电开关 4、交流调压旋钮 5、直流大功率电源 6、差压表 7、交流功率表 8、电流表 9、电压表 10、十六路温度巡检仪 1...