间壁换热器实验指导书

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1、实验五套管换热器传热实验（I、II）实验学时：4实验类型：综合实验要求：必修一、实验目的实验I：通过本实验的学习，使学生了解套管换热器的结构和操作方法，了解电位差计的使用。实验II：通过本实验的学习，使学生了解套管换热器的结构和操作方法，比较光滑管与绕线圈管的差异。二、实验内容实验I：1、测定空气与水蒸汽经套管换热器间壁传热时的总传热系数。2、测定空气在圆形光滑管中作湍流流动时的对流传热准数关联式。3、测定空气在螺旋槽管中作湍流流动时的对流传热准数关联式。实验II：1、测定空气与水蒸汽经套管换热器间

2、壁传热时的总传热系数。2、测定空气在圆形光滑管中作湍流流动时的对流传热准数关联式。3、测定空气在插入螺旋线圈的强化管中作湍流流动时的对流传热准数关联式。4、通过对本换热器的实验研究，掌握对流传热系数αi的测定方法.三、实验原理、方法和手段实验I：两流体间壁传热时的传热速率方程为式中，传热速率可以由任一侧流体的热焓值的变化来计算，空气流量用喷嘴流量计计量；测量空气进出套管换热器的温度和蒸汽的温度；换热器传热面积由实验装置确定。这样，由上式就可以计算总传热系数。流体无相变强制湍流经圆形直管与管壁稳定对流

3、传热时，对流传热准数关联式的函数关系为：对于空气，在实验范围内，Pr准数基本上为一常数；当管长与管径的比值大于50时，其值对Nu的影响很小；则Nu仅为Re的函数，故上述函数关系一般可以处理成：式中，a和m为待定常数。测量空气一侧管壁的中区壁温TW，由下式可以计算空气与管壁的对流传热系数式中，——空气进出口温度的平均值。然后计算　，　调节不同的空气流量，可以获得多组Nu—Re数据。将数据绘制在双对数坐标中，则函数关系式变为：确定该直线的斜率和截距，即可求出待定常数m和a的值。确定空气在螺旋槽管内和圆形

4、光滑管内换热的对流传热准数关联式的原理和方法相同，不过，在类同条件下待定常数数值不同。注意事项：实验装置中的喷嘴流量计测量的是空气在进入套管前的体积流量，要确定空气在换热管内的体积流量和流速，则需利用此数据进行换算。因此在实验中还需测量空气在喷嘴前沿的压力和套管进出口的平均压力，以备换算时使用。实验II：两流体间壁传热时的传热速率方程为Q=KAΔtm（1）式中，传热速率可以由任一侧流体的热焓值的变化来计算，空气流量由孔板与压力传感器及数字显示仪表组成的空气流量计来测定。-20℃下的体积流量，m3/h

5、；-孔板两端压差，Kpa；测量空气进出套管换热器的温度t1(℃)、t2(℃)分别由电阻温度计测量，可由数字显示仪表直接读出。管外壁面平均温度tw(℃)由数字式毫伏计测出与其对应的热电势E(mv),热电偶是由铜─康铜组成),再由E根据公式:tw(℃)=1.2705＋23.518×E(mv)计算得到。换热器传热面积由实验装置确定，可由（1）式计算总传热系数。流体无相变强制湍流经圆形直管与管壁稳定对流传热时，对流传热准数关联式的函数关系为：Nu=f(Re,pr,l/d)对于空气，在实验范围内，Pr准数基本

6、上为一常数；当管长与管径的比值大于50时，其值对Nu的影响很小；则Nu仅为Re的函数，故上述函数关系一般可以处理成：式中，B和m为待定常数。由下式可以计算空气与管壁的对流传热系数α=Q/A(tw-)式中，——空气进出口温度的平均值;tw——管外壁面平均温度.然后计算Nu=αd/λRe=duρ/μ调节不同的空气流量，可以获得多组Nu—Re数据。将数据绘制在双对数坐标中，则函数关系式变为：logNu=mlogRe+logB确定该直线的斜率和截距，即可求出待定常数m和B的值。确定空气在强化管内和普通圆形光

7、滑管内换热的对流传热准数关联式的原理和方法相同，不过，在类同条件下待定常数数值不同。四、实验组织运行要求集中授课形式五、实验条件实验装置实验I：图示说明：1、风机2、疏水器3、喷嘴流量计4、空气调节阀5、热电偶6、玻璃温度计7、不凝气排出口8、压力表9、蒸汽进口阀10、单管压力计以饱和蒸汽为加热介质，加热空气。饱和蒸汽走套管壳程，空气走管程。空气由风机提供，由喷嘴流量计计量其流量。采用单管压差计测量压降。套管规格：内管内径为17.8mm，换热长度为1.224m。喷嘴流量计：孔口直径d0=20.32m

8、m，孔流系数C0=0.855。单管压力计的真实压差应为显示压差读数的1.01倍。实验II：1、普通套管换热器；2、内插有螺旋线圈的强化套管换热器；3、蒸汽发生器；4、旋涡气泵；5、旁路调节阀；6、孔板流量计；7、风机出口温度（冷流体入口温度）测试点；8、9空气支路控制阀；10、11、蒸汽支路控制阀；12、13、蒸汽放空口；14、蒸汽上升主管路；15、加水口；16、放水口；17、液位计；18、冷凝液回流口以饱和蒸汽为加热介质，加热空气。饱和蒸汽走套管壳程，空气走管程。空