流體流動綜合實驗裝置圖

Ⅰ 根據雷諾實驗，流體流動有哪兩種狀態

雷諾揭示了重要的流體流動機理，即根據流速的大小，流體有兩種不同的形態。當流體流速較小時，流體質點只沿流動方向作一維的運動，與其周圍的流體間無宏觀的混合即分層流動這種流動形態稱為層流或滯流（或紊流）。流體流速增大到某個值後，流體質點除流動方向上的流動外，還向其它方向作隨機的運動，即存在流體質點的不規則脈動，這種流體形態稱為湍流。

Ⅱ 流體壓強與流速的關系有哪些實驗

一、實驗名稱：流體壓強與流速的關系
二、實驗設計思路：實驗用具有漏斗和乒乓球，要求在倒置的漏斗里放一個乒乓球，用手指托住乒乓球。然後從漏鬥口向下用力吹氣，並將手指移開。觀察乒乓球會下落嗎？
三、實驗目的：探究流體壓強與流速的關系。
四、實驗所涉及的科學道理：這個實驗利用的實驗原理是水流的流速不相同，根據「在流體中，流速越大的地方壓強越小」的原理，會產生壓力差，導致「乒乓球」被牢牢吸在漏斗內。
五、實驗操作步驟：
（1）取一干凈的玻璃漏斗，應一根乳膠管將漏斗的頸部與自來水水龍頭相連。
（2）將一隻乒乓球放進漏斗的喇叭口中，用手指托住乒乓球，把漏鬥倒置。
（3）打開水龍頭，讓一股細水流從漏斗的喇叭口流出，並將手指移開。學生憑想像，乒乓球應從漏斗中被水流沖出。然而我們卻觀察到：乒乓球被牢牢地「吸」在漏斗的頸部。
六、實驗現象分析：
水流為什麼沖不走乒乓球呢？由於水流經漏斗頸部流入喇叭口時，截面積迅速增大，流速立即變小，根據「流體壓強與流速的關系」，在同一管道中流速大的地方其壓強比流速小的地方要小。可見，乒乓球下方水流壓強要遠遠大於其上方水流的壓強，這就給乒乓球施加了一個向上的壓力，再加外部大氣壓的作用，就足以支持乒乓球停留在漏斗喇叭口的底部而不被水流沖走。
七、實驗所用器材：
玻璃漏斗一個，一米長左右的橡膠管一根，乒乓球一隻。
八、實驗裝置圖
九、實驗效果以及其他需要說明的問題：
實驗效果：2010年秋季開學後在我們學校八年級十個班級中演示效果很好，解決了原來所用人用嘴吹氣不穩定、持續時間短、實驗現象不明顯且不衛生的缺點，而且實驗器材方便、操作簡單、學生感興趣。
說明：本實驗最好教室里要有自來水，如果沒有自來水，可以在實驗室進行。做這個實驗時要注意，開始時不要把乒乓球和漏斗貼得太緊，先讓水流流出後再放手，否則不易成功。
（親，我很不容易哦。採納把！）

Ⅲ 　流體阻力計算

前面已提到，由於流體有粘性，因此在流動時層與層之間會產生內摩擦力，流體與管壁之間還存在外摩擦力。為了克服這種內外摩擦力就會消耗流體的能量，即稱為流體的壓頭損失（E_損或Σh_f）。在應用柏努利方程解決有關流體流動的問題時，必須事先標出這項壓頭損失，即阻力。所以阻力計算就成了流體力學中的一項重要任務之一。

流體阻力的大小，除與流體的粘性大小有關外，還與流體流動型態（即流動較緩和的還是較劇烈的）、流體所通過管道或設備的壁面情況（粗糙的還是光滑的）、通過的路程及截面的大小等因素有關。

下面先研究流動型態與阻力的關系，然後再研究阻力的具體計算。

一、流體的流動型態

（一）雷諾實驗和雷諾數

為了弄清什麼叫流體的流動型態，首先用雷諾實驗裝置進行觀察。如圖1-10所示。

圖1-10雷諾實驗裝置

1-墨水瓶；2-墨水開關；3-溫度計；4-水箱；5-閥門；6-水槽

在實驗過程中，水箱4上面由進水管不斷進水，並用溢流裝置保持水面穩定。大玻璃管內的水流速度的大小由閥門5來調節，在大玻璃管進口中心處插入一根與墨水瓶1相連的細小玻璃管，以便將墨水通過墨水開關2注入水流中，以觀察大玻璃管內水的流動情況。水溫可通過溫度計3測量。

在實驗開始前，首先將水箱注滿水，並保持溢流。實驗開始時，略微開啟閥門5，使水在大玻璃管內以很慢的速度向下流動，然後開啟墨水開關2，隨後逐漸打開閥門5以增大管內流速。在實驗過程中可以看到，當管內的水流速度不大時，墨水在管內沿著軸線方向成一條直線而流動，像似一條拉緊的弦線，如圖1-11a所示。這表示，此時由於大玻璃管內水的質點之間互不混雜，水流沿著管軸線作平行而有規則的流動，這種流動型態稱為層流。

當管內流速增大時，墨水線不再保持成直線流動，線條開始波動而成波浪式流動，如圖1-11b所示。若此時繼續增大管內流速而達到某一定值時，這條墨線很快便與水流主體混合在一起，整個管內水流均染上了顏色，如圖1-11c所示。這表明，水的質點不僅沿著玻璃管軸線方向流動，而且在截面上作徑向無規則的脈動，引起質點之間互相劇烈地交換位置，互相碰撞，這種流動型態稱湍流（又稱紊流）。

圖1-11流體流動型態示意圖

a-層流；b-過渡流；c-湍流

根據不同的流體和不同的管徑所獲得的實驗結果表明，影響流體流動型態的因素，除了流體的流速外，還和管子的內徑d、流體密度ρ和流體的粘度η有關。通過進一步分析研究，這些因素對流動情況的影響，雷諾得出結論：上述四個因素所組成的復合數群

，是判別流體流動型態的准則，這個數群就稱為雷諾數，用符號Re表示。

若將組成Re數的四個物理量的因次代入數群，則Re數的因次為

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即：Re數是一個無因次數群。組成此數群的各物理量，必須用一致的單位表示。因此，只要所用的單位一致，對任何單位制都可得到同一個數值。根據大量的實驗得知，Re≤2000時，流動型態為層流；當Re≥4000時，流動型態為湍流；而在2000＜Re＜4000范圍內時，流動型態不穩定，可能是層流，也可能是湍流，或是兩者交替出現，與外界干擾情況有關。例如周圍振動及管道入口處等都易出現湍流。這一范圍稱為過渡流。

例1-4有一根內徑為300mm的輸水管道，水的流速為2m/s，已知水溫為18℃，試判別管內水的流動型態。

解：計算Re值進行判斷

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已知：d＝300mm＝0.3m

v＝2m/s

水在18℃的密度ρ≈1000kg/m³，水的粘度η＝1.0559cP＝1.0559×10^-3Pa·s將以上各值代入Re的算式得

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此時Re＞4000，故水在管內的流動型態為湍流。

（二）流體在圓管中的速度分布

流體速度的分布是表示流體通過管道截面時，在截面上各點流體速度大小的狀況，它可以更具體地反映層流和湍流兩種不同流動型態的本質。

層流時，流體的質點是沿著與管道中心線平行的方向流動的。在管道截面上，從中心至管壁，流動是作層與層的相對流動，在管道壁面上流體的速度等於零；愈向管道中心，流體層的速度愈大，直到管道中心線上速度達到最大。如果測得管道截面直徑上各點的流體速度，並將其進行標繪，可得一條拋物線的包絡曲線，如圖1-12所示。此時管道截面上流體的平均速度v為管道中心線上流體最大速度v_max的一半，即

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湍流時，流體中充滿著各種大小的旋渦，流體質點除了沿管道軸線方向流動外，在管道截面上，流體質點的運動方向和速度大小隨時在變化，但是，管內流體是在穩定情況下流動，對整個管道截面來說，流體的平均速度是不變的。

圖1-12層流時流體在圓管中的速度分布

圖1-13湍流時流體在圓管中的速度分布

若將截面上各點速度進行繪制，可得湍流時的速度分布包絡曲線，如圖1-13所示。此曲線近似於梯形平面的輪廓線，與圖1-12所示的層流時速度分布曲線比較，在管道中心線四周區域內，湍流時速度的分布比較均勻。這是因為流體質點在截面上作橫向脈動之故。如果流體湍流程度愈劇烈，即雷諾數Re愈大，則速度分布曲線頂部的區域愈廣闊而平坦。

湍流時，管道截面上的流體的平均速度v為管道中心線上流體最大速度v_max的0.8倍左右，即：

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由圖1-13所示的湍流時的速度分布曲線中可以看出，在靠近管壁的區域，流體的速度驟然下降，直到管壁上的速度等於零為止。在這個區域內，流體的速度梯度最大，速度分布曲線的形狀與層流時很相似。雖然對整個管道截面來講，流體流動型態屬於湍流，但是，因受到管壁上速度等於零的流體層阻礙的影響，使得在管壁附近的流體流動受到約束，不像管中心附近部分的流體質點那樣活躍。如果用墨水注入緊靠管壁附近的流體層中時，可以發現有直線流動的墨水細流。由此證明，即使在湍流時，在靠近管壁區域的流體仍作層流流動。這一作層流流動的流體薄層，稱為層流底層或層流內層。在湍流主體與層流內層之間的過渡區域，稱為過渡層，如圖1-14所示。

層流內層的厚度與雷諾數Re大小有關，Re數愈大，則層流內層的厚度愈薄，但不會等於零。

層流內層的厚度雖然極薄，但由於在層流內層中，流體質點是作直線流動，質點間互不混合。所以要在流體中進行熱量和質量的傳遞時，通過層流內層的阻力，將比在流體的湍流主體部分要大得多。因此，要提高傳熱或傳質的速率，必須設法減少層流內層的厚度。

上面介紹的流體速度分布曲線是在管道的平直部分測得的，而且流體的流動情況必須在穩定和等溫（即整個管道橫截面上流體的溫度是相同的）的條件下，因為流體的流動方向、溫度和截面的變化，都會影響速度分布曲線的形狀和比例。

圖1-14湍流時管道中流體層的分布情況

CB-層流內層；BA-過渡層；AO-湍流主體

二、流體阻力的計算

流體在管路中流動時的阻力可分成直管阻力與局部阻力兩類。直管阻力是由於流體的粘性和流體質點之間的互相碰撞以及流體與管壁之間所產生的摩擦阻力所致。局部阻力是指流體通過管路中的管件（如三通、彎頭、接頭、變徑接頭等）、閥件、管子的出入口等局部障礙而引起流速的大小或方向突然改變而產生的阻力。

管路中的流體阻力就為上述兩類阻力之和。即：

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式中∑h_f——管路的總阻力，或者說流體克服管路阻力而損失的壓頭；

h_p——管路中的直管阻力，或者說流體克服直管阻力而損失的壓頭；

h_e——管路中的局部阻力，或者說流體克服局部阻力而損失的壓頭。

（一）直管阻力的計算

根據實驗，直管阻力可用下式計算

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式中l——直管的長度（m）；

d——直管的內徑（m）；

v——流體在管內的流速（m/s）；

g——重力加速度（m/s²）（g＝9.81m/s²）；

μ—摩擦系數。

摩擦系數μ的單位為1，它是雷諾數Re和管壁粗糙度的函數，其值由μ-Re的曲線圖查出（見圖1-15所示）。

圖1-15是根據一系列實驗數據整理繪制而成的曲線。應該注意的是，此圖的坐標不是採用等分刻度的普通坐標，而是採用雙對數坐標（即縱坐標和橫坐標都是對數坐標）。

由圖1-15可見，在湍流區域內，管壁的粗糙度對摩擦系數有顯著影響，管壁粗糙度愈大，其影響亦愈大。圖中的每一條曲線（除層流外）都注出其管壁相對粗糙度

不同的數值。各種管子的絕對粗糙度ε（即管壁凸出或凹入部分的平均高度或深度，其值可從表1-2查出）和管徑d之比值

，稱為相對粗糙度。

從圖1-15可以看出：

（1）當Re＜2000時，屬層流流動區域。此時不論光滑管或粗糙管，圖中只有一條直線。這就說明摩擦系數μ與管壁粗糙度無關，僅與雷諾數Re有關。即：

圖1-15摩擦系數與雷諾數及相對粗糙度的關系

表1-2工業管道的絕對粗糙度

μ＝f（Re）

經驗方程為（對圓管而言）

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（2）當Re≥4000時，屬湍流流動區域。當湍流程度不大時，即圖中虛線以左下方的湍流區，μ不僅與Re有關，而且與管壁相對粗糙度

有關，即：

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這就是說，μ值要根據管子的粗糙度

和流體在管內的Re數才能在圖中查出。

當湍流程度達到極度湍流時，即圖中虛線的右上方湍流區，各條曲線都與橫坐座標平行，這說明μ僅與

值有關，而與Re數大小無關。即：

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對於相對粗糙度

的管子來說，當Re＞10⁵（即達到極度湍流區）時，μ就為一定值，即

μ＝0.034

（3）當2000＜Re＜4000時，屬過渡流區域。在此區域內，層流和湍流的μ-Re曲線都可以用，但做於阻力計算時，為安全起見，通常都是將湍流時的曲線延伸出去，用來查取這個區域的摩擦系數μ值。

從圖1-15求出的摩擦系數μ，是等溫下的數值。如果流動過程中液體溫度有變化，實驗結果指出，若液體在管中流動而被加熱時，其摩擦系數減少；被冷卻時，則增大。因此，當層流時，應按下法計算：

先用液體平均溫度下的物理量η、ρ求出Re數，後把從圖中查得的μ值除以1.1

以作校正。此處的η為液體在其平均溫度下的粘度，η_w為液體在平均管壁溫度下的粘度。

當湍流時，溫度對摩擦系數μ的影響不大，通常可忽略不計。對溫度變化情況下流動的氣體，在湍流時，其摩擦系數幾乎不受變溫的影響；在層流時，則受到一定程度的影響。

（二）局部阻力的計算

局部阻力的計算，通常採用兩種方法：一種是當量長度法；另一種是阻力系數法。

1.當量長度法

流體通過某一管件或閥門等時，因局部阻力而造成的壓頭損失，相當於流體通過與其具有相同管徑的若干米長度的直管的壓頭損失，這個直管長度稱為當量長度，用符號l。表示。這樣，可用直管阻力公式來計算局部阻力的壓頭損失，並且在管路阻力的計算時，可將管路中的直管段長度和管件及閥門等的當量長度合並在一起計算。即：

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式中，Σl_e為管路中各種局部阻力的當量長度之和。

其他符號的意義和單位同前。

各種管件、閥門及其他局部障礙的當量長度l。的數值由實驗測定，通常以管徑的倍數n（又稱當量系數）來表示，如表1-3所示。例如閘閥在全開時的n值，查表1-3得7，若這閘閥是裝在管徑為100mm的管路中，則它的當量長度為：

表1-3局部阻力當量長度

l_e＝7d＝7×100mm＝700mm＝0.7m

2.阻力系數法

流體通過某一管件或閥門等的壓頭損失用流體在管路中的速度的倍數來表示，這種計算局部阻力的方法，稱為阻力系數法。即：

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式中，ρ為比例系數，稱為阻力系數，其值由實驗測出（對一些常見的管件、閥門等的局部阻力系數可查表1-4得到）。

其他的符號意義和單位同前。

表1-4湍流時流體通過各種管件和閥門等的阻力系數

註：計算突然縮小或突然擴大時的損失壓頭時，其流體的速度取較小管內的流速來計算。

上面列出的當量長度和阻力系數的數值在各專業書中有時略有差異，這是由於這些管件、閥門加工情況和測量壓力損失的裝置等不同所致。

三、管路總阻力的計算

管路的總阻力為各段沿程阻力與各個局部阻力的總和，即流體流過該管路的損失壓頭，即h_損＝∑h_直＋Σh_局，如整個管路的直徑d不變，則用當量長度法時

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用阻力系數法時

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當量長度法考慮了μ值的變化，而阻力系數法取μ為常數，因此，前一種方法比較符合實際情況，且便於把沿程阻力與局部阻力合並計算，所以常用於實際設計中。下面舉例說明。

例1-5密度為1.1g/cm³的水溶液由一個貯槽流入另一個貯槽，管路由長20mφ114mm×4mm直鋼管和一個全開的閘閥，以及2個90°標准彎頭所組成。溶液在管內的流速為1m/s，粘度為0.001N·s/m²。求總損失壓頭h_損。

解：已知ρ＝1.1×1000＝1100（kg/m³）

v＝1m/s

d＝114mm-2×4mm＝106mm＝0.106m

η＝0.001N·s/m²＝10^-3N·s/m²

l＝20m

得

查μ-Re曲線得μ＝0.021

1.用阻力系數法計算局部阻力先計算∑ζ

由貯槽流入管口ζ＝0.5

2個90。標准彎頭2ζ＝2×0.75＝1.5

一個（全開）閘閥ζ＝0.17

由管口流入貯槽ζ＝1

∑ζ＝0.5+1.5+0.17+1＝3.17

所以損失壓頭

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2.用當量長度法計算局部阻力

計算∑l_e，由當量長度表查出l_e/d

貯槽流入管口l_e/d＝20l_e＝20d

2個90°標准彎頭l_e/d＝402l_e＝80d

一個閘閥（全開）l_e/d＝7l_e＝7d

管口流入貯槽l_e/d＝40l_e＝40d

Σl_e＝20d+80d+7d+40d＝147d

所以損失壓頭

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由管路阻力計算式可知，管路對流體阻力的影響是很大的。因為

，即v²＝

將v²值代入管路阻力計算式，得

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上式表明，在qv,s和管路總長度已定時，若忽略μ隨d增大而減少的影響，管路阻力近似地與管徑d的五次方成反比。例如管徑d增一倍，則損失壓頭可減為原損失壓頭的1/32。所以適當增大管徑，是減少損失壓頭的有效措施。

Ⅳ 為什麼流體的流速越大壓強越小

是根據伯努利方程，由能量守恆定律推導出來的。

丹尼爾·伯努利在1726年提出了「伯努利原理」。這是在流體力學的連續介質理論方程建立之前，水力學所採用的基本原理，其實質是流體的機械能守恆。即：動能+重力勢能+壓力勢能=常數。其最為著名的推論為：等高流動時，流速大，壓力就小。

伯努利原理往往被表述為p+1/2ρv2+ρgh=C，這個式子被稱為伯努利方程。式中p為流體中某點的壓強，v為流體該點的流速，ρ為流體密度，g為重力加速度，h為該點所在高度，C是一個常量。它也可以被表述為p1+1/2ρv12+ρgh1=p2+1/2ρv22+ρgh2。

(4)流體流動綜合實驗裝置圖擴展閱讀

應用舉例1：

飛機之所以能夠上天，是因為機翼受到向上的升力。飛機飛行時機翼周圍空氣的流線分布是指機翼橫截面的形狀上下不對稱，機翼上方的流線密，流速大，下方的流線疏，流速小。由伯努利方程可知，機翼上方的壓強小，下方的壓強大。這樣就產生了作用在機翼上的方向的升力。

應用舉例2：

噴霧器是利用流速大、壓強小的原理製成的。讓空氣從小孔迅速流出，小孔附近的壓強小，容器里液面上的空氣壓強大，液體就沿小孔下邊的細管升上來，從細管的上口流出後，空氣流的沖擊，被噴成霧狀。

Ⅳ 傳熱實驗中冷流體的比熱容如何得到

實驗四傳熱實驗一、實驗目的1.通過對空氣一水蒸氣簡單套管換熱器的實驗研究，掌握對流傳熱系數勺的測左方法，加深對苴 概念和影響因素的理解。並應用線性回歸分析方法，確左關聯式嚴丹如中常數A、川的值。2.通過對管程內部插有螺旋線圈的空氣一水蒸氣強化套管換熱器的實驗研究，測左其准數關聯式 NzBR嚴中常數B、加的值和強化比Ni叫、了解強化傳熱的基本理論和基本方式。二.實驗內容與要求
實驗4-1 實驗4-2
實 臉 內 容 與 要 求 1測泄5~6個不同流速下 簡單套管換熱器的對流傳 熱系數血。2對勺的實驗數據進行 線性回歸，求關聯式 NxAR^P"中常數 A. m 的值。 1測左5~6個不同流速下 強化套管換熱器的對流傳 熱系數％。2對4的實驗數據進行 線性回歸，求關聯式 Nu=BRem中常數B、加的值。3同一流量下，按實驗一 所得准數關聯式求得Me, 計算傳熱強化比Nu/Nu0o
三、實驗原理實驗4-1普通套管換熱器傳熱系數及其准數關聯式的測定1.對流傳熱系數％的測定對流傳熱系數勺可以根據牛頓冷卻疋律，用實驗來測泄。因為所以傳熱管內的對流 傳熱系數勺a熱冷流體間的總傳熱系數K = Q /(△. xsj (W/m2 • °C )(4-1)式中：勺一管內流體對流傳熱系數，W/(m2-°C)：©—管內傳熱速率，W：SL管內換熱面積，n*：△g—對數平均溫差，°C。對數平均溫差由下式確立:

式中：切，G—冷流體的入口、出口溫度，0
心一壁而平均溫度，°C;因為換熱器內管為紫銅管，英導熱系數很大，且管壁很薄，故認為內壁溫度、外壁溫度和壁面平均溫度近似相等，用h來表示，由於管外使用蒸汽，近似等於熱流體的平均溫度。管內換熱面積：Sj 二碼厶 (4-3)式中：山一內管管內徑，m；乙一傳熱管測量段的實際長度，m。由熱量衡算式：Q 二 (4-4)其中質量流量由下式求得：叱=匕空 (4-5)3600式中：冷流體在套管內的平均體積流M. m5/h：cpi—冷流體的進壓比熱，kJ / (kg・°C)：PL冷流體的密度，kg/m3o切和。•可根據泄性溫度查得，tm = 斗乞為冷流體進岀口平均溫度。⑺，址，治 匕可採取2一定的測量手段得到。2.對流傳熱系數准數關聯式的實驗確左流體在管內作強制湍流，被加熱狀態，准數關聯式的形式為Nut = ARe," Pi;". (4-6)貝中：眄=叫 込,P「=沁A 「 』 A物性數據入、切、°、閃可根據左性溫度乙查得。經過訃算可知，對於管內彼加熱的空氣，普蘭特准數 p八變化不大，可以認為是常數，則關聯式的形式簡化為：Nui =ARe/MPi;0-4 (4-7)這樣通過實驗確左不同流呈:下的Re,與Ng ,然後用線性回歸方法確定A和加的值。實驗4-2、強化套管換熱器傳熱系數、准數關聯式及強化比的測定強化傳熱又被學術界稱為第二代傳熱技術，它能減小初設訃的傳熱面積，以減小換熱器的體積和重 量：提高現有換熱器的換熱能力：使換熱器能在較低溫差下工作；並且能夠減少換熱器的阻力以減少換 熱器的動力消耗，更有效地利用能源和資金。強化傳熱的方法有多種，本實驗裝豊是採用在換熱器內管 插入螺旋線圈的方法來強化傳熱的。
螺旋線圈的結構圖如圖3-1所示，螺旋線圈由 直徑3mm以下的銅絲和鋼絲按一立節距繞成。將 金屬螺旋線圈插入並固左在管內，即可構成一種強 化傳熱管。在近壁區域，流體一面由於螺旋線圈的 作用而發生旋轉，一而還周期性地受到線圈的螺旋 金屬絲的擾動，因而可以使傳熱強化。由於繞制線 圈的金屬絲直徑很細，流體旋流強度也較弱，所以 阻力較小，有利於節省能源。螺旋線圈是以線圈石 距H與管內徑〃的比值以及管壁粗糙度（2〃/力） 為主要技術參數，且長徑比是影響傳熱效果和阻力 系數的重要因素。科學家通過實驗研究總結了形式為Nil = BRe,n的經驗公式，英中B和加的值因螺旋 絲尺寸不同而不同。
在本實驗中，採用實驗3・1中的實驗方法確泄不同流量下的R©與眄,用線性回歸方法可確立B和m的值。單純研究強化手段的強化效果（不考慮阻力的影響），可以用強化比的概念作為評判准則，它的形式是：Nu/Nu（）,其中N「是強化管的努塞爾准數，M❻是普通管的努塞爾准數，顯然，強化比1，而且它的值越大，強化效果越好。需要說明的是，如果評判強化方式的貞•正效果和經濟效益，則必須 考慮阻力因素，阻力系數隨著換熱系數的增加而增加，從而導致換熱性能的降低和能耗的增加，只有強 化比較高，且阻力系數較小的強化方式，才是最佳的強化方法。四、實驗裝置1.實驗流程圖及基本結構參數：
圖4-2空氣-水蒸氣傳熱綜合實驗裝置流程圖1 一普通套管換熱器：2—內插有螺旋線圈的強化套管換熱器：3—蒸汽發生器：4 一旋渦氣泵：5—旁路調節閥：6—孔板流量訃；7、8、9一空氣支路控制閥：10、11 一蒸汽支路控制閥：12、13—蒸汽放空口： 14一傳熱系數分布實驗套盒（本實驗不使用）：15—紫銅管：16-加水口：17—放水口： 18—液位計：19一熱點偶溫度測址實驗測試點介面： 20—普通管測壓口： 21—強化管測壓口如圖3-2所示，實驗裝置的主體是兩根平行的套管換熱器，內管為紫銅材質，外管為不銹鋼管，兩 端用不銹鋼法蘭固左。實驗的蒸汽發生釜為電加熱釜，內有2根2.5RW螺旋形電加熱器，用200伏電壓 加熱（可由固態調壓器調節）。氣源選擇XGB-2型旋渦氣泵，使用旁路調卉閥調肖流量。蒸汽空氣上升 管路，使用三通和球閥分別控制氣體進入兩個套管換熱器。空氣由旋渦氣泵吹岀，由旁路調卉閥調節，經孔板流量計，由支路控制閥選擇不同的支路進入換熱 器。管程蒸汽由加熱釜發生後自然上升，經支路控制閥選擇逆流進入換熱器殼程，由另一端蒸汽出口自 然噴岀，達到逆流換熱的效果。空氣經支路控制閥7後，進入蒸汽發生器上升主管路上的熱電偶和傳熱 系數分布實驗管，可完成熱電偶原理實驗。
裝豊結構參數表3-1所示。2.實驗的測量手段（1）空氣流量的測量空氣主管路由孔板與差壓變送器和二次儀表組成空氣流量計，孔板流量計為標准設計，其流量訃算 式為：
實驗內管內徑也（mm） 19.25
實驗內管外徑必（mm） 20.01
實驗外管內徑D （mm） 50
實驗外管外徑D, （mm） 52.5
總管長（紫銅內管）L （m） 1.30
測量段長度/ （m） 1」0
加熱釜 操作電壓 W200 伏
操作電流 W20安
表4-1實驗裝置結構參數第⑦、⑧套實驗裝置：匕=23.80式中：孔板流量計兩端壓差，KPa；R—孔板流量計兩端壓差，mH/O柱；/。一流量計處溫度（本實驗裝置為空氣入口溫度），°C；內一巾時的空氣密度，kg/m\由於被測管段內溫度的變化，還需對體積流量進行進一步的校正:
273 +口273 + r()⑵溫度的測咼實驗採用銅-康銅熱電偶測溫，溫度與熱電勢的關系為：
(4-9)
(4-10)
T（°C）二8・ 5009+21. 25678XE（mv）圖4・3傳熱實驗中冷流體進岀口溫度及壁溫的測量線路圖五、注意事項1.由於採用熱電偶測溫，所以實驗前要檢查冰桶中是否有冰水混合物共存。檢査熱電偶的冷端，是 否全部浸沒在冰水混合物中。2・檢查蒸汽加熱釜中的水位是否在正常范用內*特別是每個實驗結束後，進行下一實驗之前，如果發現水位過低，應及時補給水量。3.必須保證蒸汽上升管線的暢通。即在給蒸汽加熱釜電壓之前，兩蒸汽支路控制閥（見圖4-2所示） 之一必須全開。在轉換支路時，應先開啟需要的支路閥，再關閉另一側，且開啟和關閉控制閥必須緩慢, 防止管線截斷或蒸汽壓力過大突然噴出。4・必須保證空氣管線的暢通」即在接通風機電源之前，三個空氣支路控制閥之一和旁路調節閥（見 圖4-2所示）必須全開。在轉換支路時，應先關閉風機電源，然後開啟和關閉控制閥。
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實驗四傳熱實驗
實驗四傳熱實驗
一、實驗目的
1.通過對空氣一水蒸氣簡單套管換熱器的實驗研究，掌握對流傳熱系數勺的測左方法，加深對苴 概念和影響因素的理解。並應用線性回歸分析方法，確左關聯式嚴丹如中常數A、川的值。
2.通過對管程內部插有螺旋線圈的空氣一水蒸氣強化套管換熱器的實驗研究，測左其准數關聯式 NzBR嚴中常數B、加的值和強化比Ni叫、了解強化傳熱的基本理論和基本方式。