主页 > 技术文章 > 强迫流动单管管外放热系数测定实验说明书 2025-07-07

强迫流动单管管外放热系数测定实验说明书

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

三、实验设备
本对流实验在一实验风洞中进行。实验风洞主要由风洞本体、风机、移动式不锈钢支架、实验管及其加热器、电测温度计、倾斜式微压计、孔板、功率表以及调压器组成。
由于实验段前有整流段，可使进入实验段前的气流稳定。风量由电子调速调节。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，管壁嵌有四支热电偶以测壁温。
四、实验步骤
1.将孔板与微压计连接好、校正零点；连接热电偶与电控箱，指导老师检查确认无误后，准备启动风机。
2.启动风机，让风机空载启动，然后根据需要，调节风量。
3.开启加热器，根据需要调整变压器，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，开始记录功率、空气进出口温度及微压计的读数。
4.在一定热负荷下，通过调整风量来改变Re数的大小，并保持调压变压器的输出电压不变，依次调节风机风量测得其压差，空气进、出口温度以及实验管壁温读数，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，仅需利用调变压器改变电加热器功率、重复上述实验步骤即可。
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式穿出去的，因此，对流放热量Qc为Qc =Q－Qr=IV Q r

Qr——辐射换热量；
ε——试管表面黑度；
Co——绝对黑体辐射系数；
T_ω——管壁面的平均绝对温度；
T_f——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.空气流量的计算
（1）G_k =

m³/s
式中：
G_k为空气的质量流量
ε——被测介质的膨胀校正系数
F₀——孔板喉部断面面积m²；
ΔP——孔板前、后取压断面的静压差，
ρ——气体密度，kg/m²；
（2）风管相关尺寸数据
风管圆形截面段L₁=300mm
R=140mm
风管矩形截面段L₂=580mm
W=300mm
h=150mm
3.确定准则方程式
将数据带入，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+Rem
Igc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N_u=CRⁿ_e
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N_u=CRⁿ_e图线
4.误差分析。

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