对流给热系数的测定实验

《对流给热系数的测定实验》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、对流给热系数的测定一、实验目的1、观察水蒸气在换热管外壁上的冷凝现象，并判断冷凝类型；2、测定空气（或水）在圆直管内强制对流给热系数；3、应用线性回归分析方法，确定关联式Nu=ARemPr0.4中常数A、m的值。4、掌握热电阻测温的方法。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，在传热过程达到稳定后，有如下关系式：VρCP(t2－t1)＝αiAi(tw－t)m（1-1）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·℃)；αi——流体对内管

2、内壁的对流给热系数，W/(m2·℃)；t1、t2——被加热流体进、出口温度，℃；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，℃；（1-2）(tw－t)m——内壁与流体间的对数平均温度差，℃；（1-3）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，即为所测得的该点的壁温。由式（1-3）可得：（1-4）若能测得被加热流体的V、t1、t2，内管的换热面积Ai，以及水蒸气

3、温度T，壁温Tw1、Tw2，则可通过式（1-4）算得实测的流体在管内的（平均）对流给热系数αi。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：湍流时：（1-5）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（1-6）式中： 修正系数，⒉对流传热系数准数关联式的实验确定流体在管内作强制湍流，被加热状态，准

4、数关联式的形式为.（1-7）其中：，，物性数据λi、cpi、ρi、μi可根据定性温度tm查得。经过计算可知，对于管内被加热的空气，普兰特准数Pri变化不大，可以认为是常数，则关联式的形式简化为：（1-8）这样通过实验确定不同流量下的Rei与，然后用线性回归方法确定A和m的值。三、实验装置与流程1．实验装置实验装置如图1所示。来自蒸汽发生器的水蒸气进入玻璃套管换热器，与来自水泵）的水进行热交换，冷凝水经疏水器排入地沟。冷水经涡轮流量计进入套管换热器内管（紫铜管），热交换后排出装置外。图1传热系数测定装置流程图1-可移动框架2-中间储水箱3-液位控制浮球阀4-涡轮

5、流量计5-水箱排水阀66-阀57-进水口8-水泵9-脚轮10-冷凝水排放口11-冷凝水排水阀412-蒸汽进汽口13-冷凝水调节阀214-蒸汽调节阀315-冷流体出口温度16-蒸汽压力表17-壁面右端温度18-排不宁性气体阀门19-蒸汽右端温度20-冷流体流量调节阀121-壁面左端温度22-蒸汽左端温度23-排不宁性气体阀门24-冷流体进口温度25-换热外套管26-换热紫铜管27-可视视窗2．仪表箱面板图如2所示：图2仪表箱面板图1-总电源指示灯2-空气开关3-仪表电源指示灯4-仪表电源开关5-风机电源指示灯6-风机电源开关7-温度巡检仪第一通道为流体进口温度，

6、第二通道为流体出口温度，第三通道为左端蒸气温度，第四通道为右端蒸气温度2．设备与仪表规格（1）紫铜管规格：紫铜管外径＝21mm紫铜管管厚＝1.5mm（2）外套玻璃管规格：直径φ100×5mm，长度L=1000mm（3）压力表规格：0～0.1Mpa四、实验步骤与注意事项（一）实验步骤1、蒸气发生器加水，加热，把蒸气加热到额定压力下。1．打开总电源空气开关，打开仪表及巡检仪电源开关，给仪表上电。2．打开仪表台上的风机电源开关，让风机工作，同时打开冷流体入口阀门。4．打开冷凝水出口阀，注意只开一定的开度，开的太大会让换热桶里的蒸汽跑掉，关的太小会使换热玻璃管里的蒸汽

7、压力集聚而产生玻璃管炸裂。5．在做实验前，应打开冷凝水排水阀4将蒸汽发生器到实验装置之间管道中的冷凝水排除，否则夹带冷凝水的蒸汽会损坏压力表及压力变送器。具体排除冷凝水的方法是：关闭蒸汽进口阀门，打开装置下面的排冷凝水阀门，让蒸汽压力把管道中的冷凝水带走，当听到蒸汽响时关闭冷凝水排除阀，可进行实验。6．刚开始通入蒸汽时，要仔细调节蒸汽进口阀3的阀门大小开度，让蒸汽徐徐流入换热器中，逐渐加热，由“冷态”转变为“热态”，不得少于10分钟，以防止玻璃管因突然受热、受压而爆裂。7．当一切准备好后，调节蒸汽进口阀3的开度，把蒸汽压力调到0.01Mpa，并保持蒸汽压力不变

8、。（可通过调节排不宁性气体阀以及蒸汽进