对流给热系数测定实验

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1、一：实验目的：1)．观察水蒸气在水平管外壁上的冷凝现象；2）．测定空气或水在圆形直管内强制对流给热系数；3）．测定蒸汽在水平管外冷凝给热系数；4）．掌握热电阻（偶）测温方法；5）．掌握计算机自动控制调节流量的方法；6）．掌握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；7）．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；8）．掌握化工原理实验软件库（组态软件MCGS和VB实验数据处理软件系统）的使用。二：基本原理：在套管换热器中，环隙通以水蒸气，内管管内通以空气或水，水蒸气冷凝放热以加热空气或水，在传

2、热过程达到稳定后，有如下关系式：                                  （1—21）式中：V被加热流体体积流量，m3/s；     ρ被加热流体密度，kg/m3；     CP 被加热流体平均比热，J/(kg·℃)； α0、αi水蒸气对内管外壁的冷凝给热系数和流体对内管内壁的对流给热系数，W/(m2·℃)；  t1、t2 被加热流体进、出口温度，℃；A0、Ai  内管的外壁、内壁的传热面积，m2；(T－TW)m 水蒸气与外壁间的对数平均温度差，℃；                     

3、                           （1—22）(tw－t)m 内壁与流体间的对数平均温度差，℃；                                                                                              （1—23）式中：T1、T2蒸汽进、出口温度，℃；Tw1、Tw2、tw1、tw2外壁和内壁上进、出口温度，℃。当内管材料导热性能很好，即λ值很大，且管壁厚度很薄时，可认为Tw1＝tw1，Tw2＝tw2，即为所测得的该点

4、的壁温。由式（1—23）可得：                                                                                          （1—24）                                                                    （1—25）若能测得被加热流体的V、t1、t2，内管的换热面积A0或Ai，以及水蒸气温度T，壁温Tw1、Tw2，则可通过式（1—24）算得实测的水蒸气（平均）冷凝给

5、热系数α0；通过         式（1—25）算得实测的流体在管内的（平均）对流给热系数αi。在水平管外，蒸汽冷凝给热系数（膜状冷凝），可由下列半经验公式求得：                                                            （1—26）式中：α0 蒸汽在水平管外的冷凝给热系数，W/(m2·℃)；  λ  水的导热系数，W/(m2·℃)；                      g   重力加速度，9.81m/s2； ρ  水的密度，kg/m3；       

6、                                                     r   饱和蒸汽的冷凝潜热，J/kg； μ  水的粘度，N·s/m2； d0   内管外径，m；                                          ∆t   蒸汽的饱和温度ts和壁温tw之差，℃。  上式中，定性温度除冷凝潜热为蒸汽饱和温度外，其余均取液膜温度，即tm=(ts+tw)/2，其中：tw=(Tw1+Tw2)/2。流体在直管内强制对流时的给热系数，可按下列半经验公式求得：

7、湍流时：                                                             （1—27）式中：αi流体在直管内强制对流时的给热系数，W/(m2·℃)； λ 流体的导热系数，W/(m2·℃)；                             di  内管内径，m；        Re  流体在管内的雷诺数，无因次；  Pr  流体的普朗特数，无因次。上式中，定性温度均为流体的平均温度，即tf=(t1+t2)/2。过渡流时： αi’＝φαi          

8、                                                          （1—28） 式中：  修正系数，三：实验装置与流程:1）实验装置本实验装置由蒸汽发生器、LWQ—25型涡轮流量变送器、变频器或PS电动调节阀、套管换热器及温度传感器、智能显示仪表等构成。其实验装置流程和实验控制柜面板如图