给热系数的测定

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1、序号：03化工原理实验报告实验名称：传热系数的测定学院：化学工程学院专业：化学工程与工艺班级：化工093班姓名：朱秀玲学号09402010303同组者姓名：王科媛、阮小琳、朱佳佳指导教师：张亚静日期：2011年10月18日一、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.测定空气在园直管内强制对流给热系数αi；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、实验原理在套管换热管器中，环隙通以水蒸气，内管管内通以空气，水蒸气冷凝放热以加热空气，在传热过程达到稳定后，有如下关系式：

2、VρCp（t2-t1）=αiAi(tw-t)m(1)式中：V-------被加热流体体积流量，m3/sρ--------被加热流体密度，kg/m3Cp--------被加热流体平均比热，J/(kg·℃)αi--------流体对内管内壁的对流给热系数，W/(m2·℃)t1、t2------被加热流体流进、出口的温度，℃；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，℃。(T-Tw)m=（T1-Tw1）-（T2-Tw2）/ln[(T1-Tw1)/(T2-Tw2)](2)(tw-t)m------

3、-内壁与流体间的对数平均温度差，℃(tw-t)m=[(tw1-t1)-(tw2-t2)]/ln[(tw1-t1)/(tw2-t2)](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，℃；当内管材料的导热性能很好，即λ值很大时，且管壁厚度很薄时，可认为Tw1=tw1，Tw2=tw2，即为所测该点的壁温。由(3)式可得：αi=VρCp（t2-t1）/Ai(tw-t)m(4)若能测得被加热流体的V、t1、t2，内管的换热面积Ai，水蒸汽温度T，壁温Tw1、Tw2，就可以通过上式计算出对流给

4、热系数αi。1.流体在只管内强制对流时的给热系数，可以按下列半经验公式求得：αi=0.023λRe0.8Pr0.4/di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-------内管直径，m；Re-------流体在管内的雷诺数，无因次；Pr-------流体的普朗克常数，无因次；上式中，定性温度均为流体的平均温度，即tf=(t1+t2)/2。1.对流传热系数准数关联式的实验确定流体在管内做强制湍流，被加热状态，准数关联式的形式为：Nui=AReimPrin其中：Nui=αid

5、i/λi，Rei=uidiρi/μi，Pri=Cpiμi/λi物性数据λi、Cpi、ρi、μ可以根据定性温度查的，经过计算可知，对于内管被加热的空气，普兰特准数变化不大，可以认定是常数Pri=0.4，这样通过实验测定不同流量下的Rei与Nui，将上式转化为：ln（Nui/Pr0.4）=mlnRe+lnA，然后用线性回归方法确定A和m的值。三、实验装置流程示意图1.实验装置图空气-水蒸气传热综合实验装置流程图1-水泵或漩涡气泵2-蒸汽发生器3、4-旁路阀5-电动调节阀6-蒸汽总阀7-蒸汽调节阀8、9-冷凝水排放阀10-水或空气流量调节阀11-惰性气体排放阀2.

6、设备与仪表规格（1）紫铜规格：直径φ20×1.5mm，长度L=1000mm（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1.蒸汽发生器加水，加热，把蒸汽加热到0.01MPa。2.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。3.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压力集聚而产生玻璃管炸裂。5.在做实验之前，应打开冷凝水排水阀将蒸汽发生器到实验装置之间管道

7、中的冷凝水排除，否则夹带冷凝水的蒸汽会损坏压力表变送器。集体排出冷凝水的方法是：关闭蒸汽进口阀门，打开装置下面的排水冷凝水阀门，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.刚开始通入蒸气时，要仔细调节蒸汽进口阀门的阀门大小开度，让蒸汽徐徐流入换热器中，逐渐加热，由“冷态”转变为“热态”，不得小于10min，以防止玻璃管因突然受热、受压而爆裂。7.当一切准备好后，调节蒸汽进口阀门的开度，把蒸汽压力调到0.01MPa，并保持蒸汽压力不变。8.调节空气流量，分别为13，16，19，22，25，28m3/h。9.等稳定之后，记录时

8、间、温度、空气流量（共六组）。10.实验结束，关闭蒸