5、王欢 传热__第二组

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1、北京化工大学实验报告课程名称：化工原理实验实验日期：2010.11.18班级：化工0803姓名：王欢同组人：王奥兰，王震,王璞，高卢宝装置型号：传热膜系数测定实验一、摘要在不少情况下，热流密度并不与温差成正比，此时给热系数a值不为常数而与温差有关。同时，给热过程按牛顿冷却定律来处理并未改变问题的复杂性，凡影响热流密度的因素都将能够影响给热系数的数值。按牛顿冷却定律，测定不同情况下的给热系数，并将其关联成经验表达式。根据给热系数的影响因素及无量纲化描述出给热过程的特征数关系式：再根据特定的实验要求，在特定的实验条

2、件下所总结的经验方程。关键词：对流给热系数a强制湍流的给热系数传热二、实验目的1、掌握传热膜系数及传热系数K的测定方法。2、通过实验掌握确定传热膜系数准数关系式中的系数A及指数m、n的方法。3、通过实验提高对准数关系式的理解，并分析影响的因素，了解工程上强化传热的措施。三、实验原理对流传热的核心问题是求算传热膜系数，当流体无相变时对流传热准数关系式的一般形式为①对于强制湍流而言，Gr数可忽略，即为②本实验中，可用图解法和最小二乘法计算上述准数关联式中的指数m、n和系数A。用图解法对多变量方程进行关联时，要对不同

3、变量Re和Pr分别回归。本实验可简化上式，即取n=0.4（流体被加热）。这样，上式即变为单变量方程，再两边取对数，即得到直线程：在双对数坐标中作图，找出直线斜率，即为方程的指数m。在直线上任取一点的函数值代入方程中，则可得到系数A，即：-9-用图解法，根据实验点确定直线位置有一定的人为性。而用最小二乘法回归，可以得到最佳关联结果。应用微机，对多变量方程进行一次回归，就能同时得到A、m、n。对于方程的关联，首先要有Nu、Re、Pr的数据组。其准数定义式分别为：           实验中改变冷却水的流量以改变Re

4、准数的值。根据定性温度（冷空气进、出口温度的算术平均值）计算对应的Pr准数值。同时，由牛顿冷却定律，求出不同流速下的传热膜系数α值。进而算得Nu准数值。牛顿冷却定律： 式中：      α-----传热膜系数，；      Ｑ-----传热量，Ｗ；      Ａ------总传热面积，；      △tm-----管壁温度与管内流体温度的对数平均温差，℃。传热量Q可由下式求得：       式中：      W------质量流量，kg/h；    Cp-----流体定压比热，J/kg·℃；      t1、t

5、2----流体进、出口温度，℃；      ρ------定性温度下流体密度，；      Vs-------流体体积流量，。空气的体积流量有孔板流量计测得，其流量Vs与孔板流量计压降的关系为：式中------孔板流量计压降，kPa；Vs--------空气体积流量，。设备参数：孔板流量计；   流量计算关联式：V=4.49*R0.5   式中：R——孔板压差（mmH2O），V——空气流量(m3/h)换热套管：-9-   套管外管为玻璃管，内管为黄铜管。   套管有效长度：1.25m，内管内径：0.022m注意

6、事项：（1）学校的设备大都是需要用电为差计测量电流然后计算温度的，此套设备比较先进，采用了数字显示仪表直接显示温度。（2）关于排放不凝气：如果不打开放气阀，理论上套管内的压力应该不断增大，最后爆炸，实际上由于套管的密封程度不是很好，会漏气，所以压力不会升高很多，基本可以忽略。另外不凝气的影响在实际是实验中并不是很大，在仿真实验中为了说明做了夸大。（3）蒸汽发生器：关于蒸汽发生器的控制和安全问题做了简化。（4）传热实验有两个流程，另一个管内的介质为水，原理一样，只是流程稍有不同。四、实验流程图1套管式换热实验装置

7、和流程1—风机；2—孔板流量计；3—空气流量调节阀；4—空气入口测温点；5—空气出口测温点；6—水蒸气入口壁温；7—水蒸气出口壁温；8—不凝性气体放空阀；9—冷凝水回流管；10—蒸汽发生器；11—补水漏斗；12—补水阀；13—排水阀序号名称传感元件显示仪表△PI01　　孔板压差压阻式压力传感器　　AI-708ESTI02　　入口温度　　　Pt100　　AI-708ESTI03　　出口温度　　　　Pt100　　　　　AI-708ESTI04　　　　1号壁温　　　　Pt100　　　　　AI-708ESTI０５　　　

8、　２号壁温　　　　K型热电偶　　　　　AI-708ES-9-五、实验操作1.实验开始前，先弄清楚配电箱上各按钮与设备的对应关系，以便正确开启按钮；2.检查蒸汽发生器中的水位，使其保持在水罐高度的1/3~2/3；3.打开电源总开关；4.实验开始前，关闭蒸汽发生器补水阀，启动风机，并接通蒸汽发生器的加热电源，打开放气阀；5.将空气流量控制在某一值，待仪表读数稳定后，记录数据，改变空气流量，