水平圆管外表面空气自然对流换热实验指导书[201211版]
最新实验指导书(空气沿横置圆管表面自然对流平均换热系数的测定)
实验指导书(空气沿横置圆管表面自然对流平均换热系数的测定)空气沿横置圆管表面自然对流平均换热系数的测定实验一、实验目的及要求1．目的（1）学习在自然对流实验台上研究空气沿横置圆管表面自然对流换热的方法。
（2）测定空气沿横置圆管表面自然对流时的平均换热系数α。
（3）将实验数据整理成准则方程，从而掌握空气沿横置圆管表面自然对流换热的规律。
2．要求（1）充分理解实验原理。
（2）必须懂得在实验中应记录哪些量。
（3）能独立地将测量数据整理成准则方程，正确区分实验法确定换热系数的两种方法的优、缺点以及适用范围，从而巩固课堂上学过的知识。
二、实验原理影响自然对流的换热系数α的五大因素有：1．由流体冷、热各部分的密度差产生的浮升力；2．流体流动的状态；3．流体的热物性； 4．换热壁面的热状态； 5．换热壁面的几何因素；依据相似理论，它们之间的关系包含在准则方程,,f f f f w Pr Nu f Gr Pr Pr ⎡⎤⎛⎫=⎢⎥ ⎪⎝⎭⎣⎦ 之中。
由于本实验中介质为空气，其物性随温度的变化较小，空气的Pr 值随温度的变化不大，Pr ≈0.72，故相应的准则方程可简化为：Nu f = f (Gr f )对流换热问题的准则函数形式，通常采取指数函数的形式表示：Nu f = c Gr f n式中：Nu f ——努谢尔特准则Nu f =αD λGr f ——葛拉晓夫准则 Gr f =β·g·Δt·D 3ν2系数c ，上标n —— 均为需通过实验来确定的常数。
上述各准则中，有关的物理量及其单位分别为： α —— 对流换热系数 W /（m 2·Κ） D —— 实验单管外径 mλ——空气的导热系数W/（m·Κ）β——介质的膨胀系数K-1g ——重力加速度m / s2Δt——介质和管壁表面之间的温差Kν——运动粘性系数m2/ s下标f——表示各准则以流体介质在物体边界层以外处的温度t f为定性温度。
四、横圆管外表面空气自然对流传热--传热学
管轴向测量 点数目（k）
型号 I
80
1600
0.11
1000
6
型号 II
55
1400
0.15
800
6
型号 III
40
1200
0.15
500
4
型号 IV
20
1000
0.15
300
4
2. 测量数据：
管壁热电势 mv1 、 mv2 …… mvk ；室内空气温度 t f ；加热功率 P。
3. 整理数据：
根据所测管壁各点热电势，算出平均值 mv = (mv1 + mv2 + ⋅ ⋅ ⋅mvk ) / k ，由镍铬 -考铜热电偶分度表查出对应的温度 tw ；并计算温差 Δt = tw − t f 。
mv
P
图 1 横管表面空气自然对流实验装置简图
1. 横管 III 2. 横管表面热电偶嵌入点 3. 横管 IV 4. 镍铬－考铜热电偶 5. 热线盒，即操作平 台（未画横管 I、II、III 的热电偶输出线） 6. 功率表 7. 调压器 8. 横管 I 9. 横管 II 10. 电源 引出线 11. 电位差计 12. 冰瓶
2
3
4
mV(绝对伏)
-2.62 -2.01 -1.30 -0.77 -0.13 0.13 0.78 1.44 2.12 2.80 3.49 4.19 4.90 5.63 6.36 7.10 7.84 8.53 9.33 10.08 10.85 11.62 12.40 13.19 14.00 14.82 15.64 16.46 17.28 18.11 18.92
大多数点落在这条直线上或周围，根据：
1
这条直线的斜率即为 n ，截距为 c 。 (三)、实验装置及测量仪表：
对流给热系数测定实验报告
对流给热系数测定实验报告实验名称:对流换热系数的测量实验一、实验目的1.测量圆形水平直管外的水蒸气凝结换热系数α0和圆形水平直管内冷流体（空气或水）的强制对流换热系数αi2.观察水蒸汽在圆直水平管外壁上的冷凝状况。
3掌握热电阻测温方法。
4掌握计算机自动控制和流量调节的方法。
5了解涡轮流量传感器和智能流量积算仪的工作原理和使用方法。
6了解电动调节阀压力传感器和变频器的工作原理和使用方法。
7掌握化工原理实验软件库的使用。
二、实验装置流程图及实验流程简述2途经阀○6、阀○7由蒸汽分布管进入套管换热器的环隙通道，冷凝水蒸汽自蒸汽发生器○9.阀门○ 8号污水排入沟渠。
水从阀门流出○4或电动调节阀○5、12控制的旋涡气泵产生的空气依次经过阀○冷流体水或来自由变频器○13.10进入套管式热交换器、涡轮流量计的内管○ 水或空气流量调节阀○ 加热后排入下水道或通风口。
三、简述实验操作步骤及安全注意事项空气-蒸汽系统1.开启电源。
依次打开控制面板上的总电源、仪表电源。
1.调整手动调节阀○ 10以最大化空气量。
2.启动涡流空气泵○9、阀○8，排除套管环隙中积存的冷凝水，然后适当关小3.排蒸汽管道的冷凝水。
打开阀○8.注意阀门○ 8不能开得太大，否则会有严重的蒸汽泄漏。
阀门○6，蒸汽从蒸汽发生器○2沿保温管路流至阀○7；慢慢打开阀○7，4.调节蒸汽压力。
打开阀○蒸汽开始流入套管环空，并加热内管的外表面。
控制蒸汽压力稳定在0.02MPa，不超过0.05mpa，否则蒸汽不够用。
5.测量不同流量下的相应温度。
当巡检仪在控制面板上显示的11个温度、压力数据和智能流量积算仪显示的空气流量稳定时，记录所有温度、压力6，分别取最大空气流量的1/2及1/3，分别记录下相应流量下的流量数据。
然后再调节阀○稳定的温度和压力数据，使共有3个实验点。
7和阀门○ 6、关闭仪器电源和主电源。
6.实验结束后，关闭蒸汽阀○水~水蒸汽系统操作步骤和方法与空气-蒸汽系统基本相同，只是冷流体由空气变为冷水，并且仍然选择了三个实验点。
横管表面空气自然对流换热
湖南大学实验报告一、实验目的1. 测定单根横管对周围空气自然对流时的表面传热系数；2. 用多个工况的实验数据整理成大空间自然对流的实验关联式；3. 加深对自然对流换热规律的理解。
二、实验原理被加热的水平横管，其表面壁温为w t ，周围环境空气温度为f t 。
当w t ＞f t 时，横管附近空气由于受到横管的直接加热，导致温度升高，密度变小，又因为密度的不均匀而引起浮升力，使得横管周围的空气开始沿横管表面向上运动，而周围的空气又补充到横管周围，如此循环，形成自然对流换热。
动力设备、蒸汽管道等周围都存在类似的对流换热。
根据牛顿公式，在稳定状态下，加热横管表面由于对流换热而散失的热量CQ 可由下式计算：)(f w C t t hA Q -= W （1） 式中：h ——壁面平均换热系数，W/（m 2·K ）； A ——横管有效换热面积，m 2； w t ——横管壁面平均温度，℃；f t ——空气主流温度，℃。
如果考虑横管表面对空间辐射的影响，还有一部分热量由管壁以辐射方式向外散热，散热量可由下式计算：])100()100[(44f w R T TA Q -⋅⋅=δε W （2）式中：ε——管子表面黑度，ε＝0.1（根据横管表面黑度确定，软件可自己设定）；δ——黑体辐射常数，δ＝5.67 W/（m 2·K 4）;A ——管子表面积，m 2； w T ——管子壁面平均温度，K ；f T ——空气温度，K 。
根据式（1）和式（2），当达到稳定状态时，横管传给空气总的热量，在忽略管子端部散热的前提下，应等于管子内部电加热器所产生的热量Q ，而R C Q Q Q +=，因此若测得壁温w t 和空气温度ft ，那么对流换热系数h ，可由下式求得：)( —f w Rt t A Q Q h -=W/(m 2.K) （3）根据相似理论，自然对流的准则方程可整理成：n r r u P G C N )(⋅= （4）式中：Nu ——努塞尔数，Nu=h·D / λ；Gr ——葛拉晓夫数，Gr=g βD 3 (t w －t f ) /υ2； Pr ——普朗特数，对于空气，见附录空气参数表；λ——流体导热系数，W/(m·K)；D ——横管直径，m ；β——流体的体积膨胀系数，理想气体β=1 / t m -1K ； υ——流体运动粘度，m 2/s ； △t ——壁面与空气的温差，℃。
自然对流换热试验
自然对流换热实验报告一、实验目的（1）了解空气沿水平圆柱体表面自然流动是的换热过程，掌握实验测试技术。
（2）测定单管（水平放置）的自然对流换热系数h 。
（3）根据实验测得的有关数据，计算各实验管的Nu 数、Gr 数和Pr 数，然后用作图法或最小二乘法确定经验方程式n Gr c Nr Pr)(=中的c 值和n 值，并给出Pr Gr 的范围。
二、实验原理对铜管进行加热，热量是以对流和辐射两种方式来散发，所以对流换热量为总流量与辐射热量之差。
即r h c Φ-Φ=Φ （W ）式中：)(f w c t t hA -=Φ；UI h =Φ；⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎭⎫ ⎝⎛=Φ4f 4w 0100T 100T A c r ε，所以⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎭⎫⎝⎛---=4f 4w 0100T 100T )()(f w f w t t c t t A UIh ε[]）（K /W ∙m 式中：c Φ为对流换热量，W ；h Φ为加热器产生的热量，W ；r Φ为辐射换热量，W;U 加热器电压，V ；I 为加热器电流，A ；ε为圆柱体表面黑度，ε=0.064；0c 为黑体辐射系数，）（420K m /W 67.5∙=c ；w t 为管壁平均温度，℃；f t 为玻璃室内空气温度，℃；A 为圆柱体的表面积，m 2；h 为自然对流换热系数，）（K /W 2∙m 。
当实验管表面温度稳定时，测定每根管的加热电压U 、电流I 、管壁温度w t 、玻璃室内温度f t ，从表中查出圆管的直径和长度，计算出圆管表面积A ，计算出其对流换热系数h 。
根据相似理论，自然对流换热的准则为Pr),(Gr f Nr =在工业中广泛使用的是比式更为简单的经验方程式，即n Gr c Nr Pr)(=式中：c 、n 是通过实验所确定的常数（在一定的Pr Gr 数值范围内）。
为了确定上述关系式的具体形式，根据测量数据计算结果求得努塞尔准则Nu 、格拉晓夫准则Gr 和普朗特准则Pr ，即λhDNu =； 23υβtD g Gr ∆=； a υ=Pr式中：Pr 、β（空气的体胀系数，1/K ）、υ（空气的运动黏度，m 2/s ）等、λ（空气的导热系数，℃）（∙m /W ）等物性参数由定性温度）（2fw t t +从气体的热物理性质表查取；2/8.9s m g =；D 为圆管壁面定型尺寸，m ；f w t t t -=∆，℃。
空气沿横管表面自由运动放热
空⽓沿横管表⾯⾃由运动放热空⽓沿横管表⾯⾃由运动放热实验指导书⼀、实验⽬的和要求：1. 了解空⽓沿管表⾯⾃由放热的实验⽅法，巩固课堂上学过的知识；2. 测定单管的⾃由运动放热系数α；3. 根据对⾃由运动放热的相似分析，整理出准则⽅程式。
⼆、实验原理:对铜管进⾏电加热，热量应是以对流和辐射两种⽅式来散发的，所以对换热量为总热量与辐射热量之差，即：Q = Q c +Q r Q c =αF （t ω- t f ）α=??----44f 0f )100()100()()(f T T t t c t t F IV ωωωε Q r —辐射换热量；Q c —对流换热量；ε—使馆表⾯⿊度；c 0—⿊体的辐射系数；t ω—管壁平均温度；t f —室内空⽓温度；α—⾃由运动放热系数；根据相似理论，对于⾃由对流放热，努谢尔特数Nu 是葛拉晓夫数Gr 、普朗特数pr 的函数即：Nu=f （Gr ·pr ）可表⽰成 Nu=c （Pr ·Gr ）n其中c 、n 是通过这个实验所确定的常数。
为了确定上述关系式的具体形式，根据所测数据计算结果求得准则数：Nu=λαd Gr=33t g νβd ? Pr 、β、λ、ν物性参数有定性温度从教科书中查出。
改变加热量，可求得⼀组准则数，把⼏组数据标在对数坐标纸上得到以Nu 为纵坐标，以Gr 、Pr 为横坐标的⼀系列点，画⼀条直线，使⼤多数点落在这条直线上或周围，根据：lgNu=lgc+nlg(Gr ·Pr)这条直线的斜率即为n,，截距为c o三、实验装置及测量仪表：实验装置有试验管(四种类型)，测量仪表有电位差计，TDGC 型接触式调压器、稳压器、电流表、电压表。
试验管上有热电偶嵌⼊管壁，可反映出管壁的热电势，电位差计⽤于测量室内和管壁的电热势：稳压管可稳定输⼊电压，使加⼊管的热量保持⼀定；电压、电流表测定电加热器的电压和的电流。
四、实验步骤1.按电路图接好线路，经指导⽼师检查后接通电流；2.调整调压器，对试验管加热；3.稳定六⼩时后，开始测管壁温度，记下数据；4.间隔半⼩时再记⼀次，直到两组数据接近为⽌；5.取两组接近的数据取平均值，作为计算数据；6.记下半导体温度计指⽰的空⽓温度或⽤玻璃温度计；7.经指导教师同意，将调压器调整回零位，切断电源。
自然对流换热试验
自然对流换热实验报告一、实验目的（1）了解空气沿水平圆柱体表面自然流动是的换热过程，掌握实验测试技术。
（2）测定单管（水平放置）的自然对流换热系数h 。
（3）根据实验测得的有关数据，计算各实验管的Nu 数、Gr 数和Pr 数，然后用作图法或最小二乘法确定经验方程式n Gr c Nr Pr)(=中的c 值和n 值，并给出Pr Gr 的范围。
二、实验原理对铜管进行加热，热量是以对流和辐射两种方式来散发，所以对流换热量为总流量与辐射热量之差。
即r h c Φ-Φ=Φ （W ）式中：)(f w c t t hA -=Φ；UI h =Φ；⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎭⎫ ⎝⎛=Φ4f 4w 0100T 100T A c r ε，所以⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎭⎫⎝⎛---=4f 4w 0100T 100T )()(f w f w t t c t t A UIh ε[]）（K /W ∙m 式中：c Φ为对流换热量，W ；h Φ为加热器产生的热量，W ；r Φ为辐射换热量，W;U 加热器电压，V ；I 为加热器电流，A ；ε为圆柱体表面黑度，ε=0.064；0c 为黑体辐射系数，）（420K m /W 67.5∙=c ；w t 为管壁平均温度，℃；f t 为玻璃室内空气温度，℃；A 为圆柱体的表面积，m 2；h 为自然对流换热系数，）（K /W 2∙m 。
当实验管表面温度稳定时，测定每根管的加热电压U 、电流I 、管壁温度w t 、玻璃室内温度f t ，从表中查出圆管的直径和长度，计算出圆管表面积A ，计算出其对流换热系数h 。
根据相似理论，自然对流换热的准则为Pr),(Gr f Nr =在工业中广泛使用的是比式更为简单的经验方程式，即n Gr c Nr Pr)(=式中：c 、n 是通过实验所确定的常数（在一定的Pr Gr 数值范围内）。
为了确定上述关系式的具体形式，根据测量数据计算结果求得努塞尔准则Nu 、格拉晓夫准则Gr 和普朗特准则Pr ，即λhDNu =； 23υβtD g Gr ∆=； a υ=Pr式中：Pr 、β（空气的体胀系数，1/K ）、υ（空气的运动黏度，m 2/s ）等、λ（空气的导热系数，℃）（∙m /W ）等物性参数由定性温度）（2fw t t +从气体的热物理性质表查取；2/8.9s m g =；D 为圆管壁面定型尺寸，m ；f w t t t -=∆，℃。
水平圆管外表面空气自然对流换热实验
水平圆管外表面空气自然对流换热实验精04 张为昭 2010010591一、 实验原理根据相似理论，空气沿水平管外表面自然对流时，一般可以得到以下指数 形式的准则关系式：(Pr)n Nu C Gr =（1） 式中，Nu ，努谢尔特准则数：/Nu hD λ=（2） Gr ，格拉晓夫准则数：32/Gr g tD v α=Δ（3） Pr ，普朗特准则数，是温度的函数。
C 和n 均为常数，我们的任务就是通过实验确定式中的这两个常数。
在准则式中，空气的导热系数λ,运动粘度v ，以及普朗特准则数Pr 可以根据实验管壁面温度tw 和环境空气温度tf 的平均值tm ，查阅有关手册内插得到。
空气的容积膨胀系数α取理想气体的膨胀系数，α=1/Tm 。
g 是重力加速度，D 是管子外径，△t 是远离管壁的空气温度差，△t=tw -tf ，tf 为空气温度，tw 为管外壁温。
本实验的关键是对流换热表面传热系数h 的确定。
由对流换热表面传热系数h 的定义：h =Qa /F △t （4）式中，Qa 为水平管外表面与周围空气之间的对流换热量，水平管的外表面积F ＝πDL ,L 为水平管的有效长度。
在气体中的对流换热，不可避免的会伴随有换热壁面与周围环境的辐射换热,因此,管的实际传出热量为对流换热和辐射换热量之和：4480()()10a r w f w f Q Q Q hF t t C F T T ε−=+=−+−×式中，ε为实验管外表面的黑度，黑体辐射系数240 5.67C W m K −−=g g 。
在这里,假定了环境温度即空气温度。
于是，水平管外表面对流换热表面传热系数就可以由下式确定:4480[/()10]/()w f w f h Q F C T T t t ε−=−−×− （5）由式（5）,对给定外径为D 和长度为L ,表面黑度为ε的水平实验管,只要测量管的实际传出热量Q 、管外壁温tw 、远离壁面约1米处空气的温度tf 、就可以确定水平管外表面对流换热表面传热系数h 。
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三、实验系统
实验系统主要由本体系统、电加热测量系统和测温系统三部分组成。 1. 本体系统 本体系统是长 4.6 米，宽 4.1 米，高 5.6 米的封闭房间内的 8 根不同直径的实验管（图 1） 。 实验管表面镀铬，外壁布置有若干测温热电偶，内部装有电加热器。实验圆管水平架 离地面不小于 1.1 米。 各实验管加热功率以及各种温度信号通过导线传输到隔壁的控制室测
Nu 0.48(Gr Pr)0.25 (10 4 Gr Pr 10 7 ) , Nu 0.85(Gr Pr)0.188 (10 2 Gr Pr 10 4 ) 进行比较，给出必要分析。
4. 分析实验偏差及其产生原因。 5. 完成思考题： （1）计算本实验中，管壁外表面辐射换热对自然对流对流换热系数计算的影响，分别计算 考虑辐射换热和不考虑辐射换热两种情况下的对流换热系数，并进行比较。 （2）举例说明减少或避免自然对流换热的措施，并列举实例。 注意事项： 1. 首先了解整个实验装置的各个部分， 并熟悉仪表的使用方法， 特别是控制面板和高精度 万用表 HP34401A 必须按照操作步骤使用，以免损坏仪器。 2. 为确保管壁温度不超过允许的范围，应该注意操作顺序。实验结束时，应先关闭电源和 高精度万用表 HP34401A，然后切断各开关。
6. 抄录其它三组的实验结果：管的编号，加热功率 Q,平均温度 tw，空气温度 tf 和对流换
热表面传热系数 h，以便课后完成最终的实验报告。
五、数据整理
1. 壁面平均温度 tw，空气温度 tf 壁面的平均温度近似地可以按算术平均计算。 为简便， 可以先计算实验管的平均热电势， 然后在温度-铜-康铜热电势专用数表上通过线性内插得到实验管的壁面平均温度。 空气温度 同样方法给出。 2. 管内电加热功率 Q 电加热所产生的热流量为 Q U U R / R 式中，U 为直流稳压电源输出电压，UR 为标准电阻分压，R 的大小如表 1 所示。 3．对流换热表面传热系数 h 由式（5）确定。 3. 准则数及准则方程的确定 定性温度取壁面和空气算术平均温度， tm=(tw+tf)/2。 ，v，以及 Pr 直接由定性温度 在相应数表线性内插得到，Nu 准则数和 Gr 准则数由式（2）和（3）计算确定。结合其它三 组所整理出来的相关数据，可得到 8 组 Nu- GrPr 数据。 然后以 Nu 数为纵坐标，以 GrPr 数为横坐标，将这两组数据影射到以 10 为底的对数坐
3，……是管壁面温度。每只实验管根据长短不同，布置有不同数目的测温热偶。具体热偶 数参看表 1。 各实验管编号，长度、直径，壁面黑度，壁面温度测量的热偶数目，加热线路中串联的 标准电阻阻值等，列在表 1 中。 表 1. 各实验管编号，直径，长度，表面黑度，壁面温度热偶数目，串联标准电阻阻值
圆管序号 1 2 3 4 5 6 7 8 直径 D(mm) 19.0 38.0 50.0 32.0 13.0 15.8 25.0 86.4 长度 L(mm) 560 1190 1430 1200 400 500 760 2271 表面黑度 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 热偶个数 n 4 6 7 6 4 4 6 8 标准电阻 R 0.01Ω 0.01Ω 0.01Ω 0.01Ω 0.1Ω 0.01Ω 0.01Ω 0.01Ω
水平圆管外表面空气自然对流换热实验
一、实验目的
1. 2. 3. 测定水平圆管加热时周围空气自然对流换热平均表面传热系数 h。 根据自然对流放热过程的相似分析，将实验数据整理成准则方程式。 通过实验加深对相似理论基本内容的理解。
二、实验原理
根据相似理论， 空气沿水平管外表面自然对流时， 一般可以得到以下指数形式的准则关 系式： Nu=C(GrPr)n (1) 式中，Nu，努谢尔特准则数： Nu=hD/ (2) Gr，格拉晓夫准则数： Gr=g△tD3/v2 (3) Pr，普朗特准则数，是温度的函数。C 和 n 均为常数，我们的任务就是通过实验确定式中的 这两个常数。在准则式中，空气的导热系数，运动粘度 v，以及普朗特准则数 Pr 可以根据 实验管壁面温度 tw 和环境空气温度 tf 的平均值 tm，查阅有关手册内插得到。 空气的容积膨 胀系数 取理想气体的膨胀系数, =1/Tm。g 是重力加速度，D 是管子外径，△t 是远离管壁 的空气温度差，△t=tw－tf，tf 为空气温度，tw 为管外壁温。 本实验的关键是对流换热表面传热系数 h 的确定。由对流换热表面传热系数 h 的定义： h=Qa/F△t (4) 式中，Qa 为水平管外表面与周围空气之间的对流换热量，水平管的外表面积 F= DL，L 为 水平管的有效长度。 在气体中的对流换热，不可避免的会伴随有换热壁面与周围环境的辐射换热，因此，管 的实际传出热量为对流换热和辐射换热量之和: Q=Qa+Qr=hF(tw－tf)+ C0F(Tw4－Tf4)×10-8 － － 式中， 为实验管外表面的黑度，黑体辐射系数 C0=5.67W·m 2·K 4。在这里，假定了环 境温度即空气温度。于是，水平管外表面对流换热表面传热系数就可以由下式确定： － h=[Q/F－ C0(Tw4－Tf4)×10 8]/ (tw－tf) (5) 由式(5)，对给定外径为 D 和长度为 L，表面黑度为的水平实验管，只要测量管的实际 传出热量 Q、管外壁温 tw、远离壁面约 1 米处空气的温度 tf、就可以确定水平管外表面对流 换热表面传热系数 h。 要确定式（1）中的 C 和 n，还需要实验测量的 Nu-GrPr 数据足够多，GrPr 变化范围足 够大。
标图上，并对实验点进行线性拟合。由于 lgNu=lgC+nlg(GrPr) 因此，拟合得到的直线截距为 lgC，直线的斜率为 n。由此即可计算出准则方程式中的 常数 C 和 n。
六、实验报告要求及注意事项
实验报告要求： 1. 写出实验原理，整理出实验数据列表。 2. 给出对数坐标图上的各实验点，给出准则方程式中的常数 C 和 n。 1 3. 将整理出来的准则式与有关参考书 给出的水平圆管空气自然对流换热经验准教师：李辉 手机：13910997103 邮箱：hui-li@
1
Holman, J. P., Heat transfer, Fifth Edition, McGraw-Hill , Inc., 1981
量。控制室设有四个实验台桌，每张实验台桌可以获取两根实验管的数据。在实验中，各实 验管段已经接通电源加热， 稳定加热时间不少于 6 小时， 其中 1-4 号管的加热电压约为 60 V， 5-7 号管的加热电压约为 13 V,8 号管的加热电压约为 187 V。实验本体系统已基本处于热稳 定状态。 同学只需在控制室的各实验台面板上， 即可测量出水平圆管空气自然对流稳定换热 时电加热器的功率和相关温度信息。
四、实验要求与实验步骤
1. 每两位同学一组，在一个实验台上完成两个实验管的对流换热实验的相关数据测量。 2. 检查精密万用表 HP34401A 的两根输出笔是否已经接好，其中红笔接“Hi”口，黑色接 “Lo”口。 3. 将高精度万用表 HP34401A 两根输出笔的测量端与“tw”两端对应接好，此即圆管外表 面的热电偶读数。此时依次转换各热电偶开关(热电偶个数查表 1)并记录读数。 4. 将惠普多功能仪表两根输出笔的测量端与“I”两端对应接好，此即标准电阻两端的分 压值 UR；将惠普多功能仪表两根输出笔的测量端与“V”两端对应接好，此即加热器 两端的电压输出值 U。 5. 数据测量完毕之后，计算出相应管的加热功率,管壁平均温度 tw，空气温度 tf 和对流换 热表面传热系数 h 后，交送指导老师检查并签字。
图1
实验管分布示意图
2. 电加热器及其加热功率测量系统 实验圆管内的电加热器是由铬铁电阻丝均匀绕在绝缘芯棒上而形成的。 为减小管端面的 热损失，各实验管两端均装有绝热端盖。因此，在温度稳定条件下，电加热器的输入电功率 Q 可以认为就是实验管向外散出的总的热流量。 为获得稳定的加热功率， 各实验管采用直流稳压电源加热。 加热电流可通过测量串联在 加热线路内的标准电阻的电位差换算得到，各线路中串联标准电阻，阻值大小见表 1。电加 热器两端电压可直接通过引线测得。 电加热联接示意图直接标示在实验台的面板上。 加热器 两端的电压和串联在线路中的标准电阻的电压降直接可在面板上测量。 测量仪器是高精度万 用表 HP34401A。 3. 测温系统 温度的测量包括实验管周围空气温度的测量和实验管壁面温度的测量，均采用铜-康铜 热电偶－精密万用表 HP34401A 测量。空气温度取离开实验管 1 米左右的下方温度。实验管 壁面温度取自壁面不同部位温度的平均值。 在实验台的面板中， 左手侧的琴键及其下方的接 线柱是温度测量系统的端口。将精密万用表 HP34401A 的表针和相应颜色的接线柱接通，按 下琴键开关， 即可测的相应热偶的热电势。 琴键开关 1 是空气温度， 紧接其后的琴键开关 2，