空气横掠单圆管时强迫对流换热实验.doc

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1、空气横掠单圆管时强迫对流换热实验李刚2007010526精72一、实验目的与任务1、了解对流换热实验装置，熟悉管壁温度及电加热功率的测量技术，掌握利用毕托管-微压差变送器测量空气流速的方法。2、通过实验测定空气横掠单管时的对流换热平均传热系数h。3、通过实验数据的整理，掌握强迫对流换热实验数据的整理方法。4、在Nu-Re对数坐标图上给出空气强迫对流横掠单圆管时换热的实验点，结合与已有关系式的比较，给出对本实验结果的讨论。二、实验原理根据相似理论，空气横掠单圆管强迫对流的换热规律可用下列准则关系式来表示：Nu=CRen，式中Nu=hD/λ，Re=uD/v，这里λ为空气导热系数，v为

2、空气的运动粘度，D为实验管的外径，u为空气的流速。关键是对流换热平均表面传热系数h的确定。h=Qa/F(tw-tf)，式中，Qa为管外表面与周围空气之间的对流换热量，管的外表面积F=πDL，L为横管的有效长度。考虑辐射，管的实际传出热量为：Q=Qa+Qr=hF(tw-tf)+εCoF(Tw4-Tf4)×10-8，ε为实验管外表面的黑度，Co=5.67Wm-2K-4。则h=[Q/F-εCoF(Tw4-Tf4)×10-8]/(tw-tf)。通过改变气流速度或者实验管直径，就可得到一系列Nu-Re对应数据，在数据足够多，Re变化范围足够大的条件下，就可确定Nu=CRen中的C和n的大小

3、。三、数据处理原始数据如下所示：A组DA=19.8mm，V0,A=0.40214V，LA=470mm，ε=0.1，R=0.1ΩfV/VU/VT1T2T3T4TfUR/mV100.46490.5603.1353.1493.1263.1830.80060.764100.46490.5623.1363.1503.1293.1410.79860.765120.49890.1192.8192.8362.8132.8170.71360.591150.54690.5622.7042.7172.6962.7070.82560.753B组DB=39.82mm，V0,B=0.39975V，LB=47

4、5mm，ε=0.1，R=0.1ΩfV/VU/VT1T2T3T4TfUR/mV100.4742147.275.7165.7235.7215.6590.785137.81100.4742147.255.7185.7235.7225.6580.787137.81120.4890145.905.1855.1835.1815.1210.718136.16150.5675147.714.8204.8194.8194.7510.816138.35根据原始数据查表，得如下计算结果：A组362tw/℃tf/℃Tw/KTf/Kρf/kg/mtm/℃v×10/m/s75.2920.24348.2929

5、3.241.1047.7717.72968.2018.10341.20291.101.1243.1517.27265.4320.88338.43293.881.1243.1617.2732λ/w/(m·K)v/m/su/m/sQ/Wh/W/(m·K)ReNu0.02814410.602.1954.9933.422441.2123.510.02782113.102.7154.5736.533096.9726.000.02782116.053.3154.9841.503793.7029.53B组362tw/℃tf/℃Tw/KTf/Kρf/kg/mtm/℃v×10/m/s129.861

6、9.83402.86292.831.0274.8520.539118.7718.23391.77291.231.0368.5019.863111.1320.66384.13293.661.0465.9019.5902λ/w/(m·K)v/m/su/m/sQ/Wh/W/(m·K)ReNu0.03003712.112.99202.8130.045799.7939.830.02951013.153.25198.4732.306508.9543.580.02935417.944.43204.1837.089008.7650.30可得6组Re-Nu数据ReNulg(Re)lg(Nu)244

7、1.2123.513.3876051.3712233096.9726.003.4909371.4149933793.7029.533.5790631.4702925799.7939.833.7634121.6001596508.9543.583.8135111.6393139008.7650.303.9546651.701601对lg(Re)-lg(Nu)线性拟合，得关系图线如下：由图线可得，lg(Nu)=－0.7277＋0.6168×lg(Re)C=10－0.7277=0.18