传热膜系数测定实验报告

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1、北方民族大学学生实验报告院（部）：化学与化学工程姓名：闵云超学号：20091400专业：化学工程与工艺班级：092同组人员：闵云超、宋小玲课程名称：化工原理实验实验名称：传热膜系数测定实验实验日期：2011/10/13批阅日期：成绩：教师签名：北方民族大学教务处制实验名称：传热膜系数测定实验一、目的及任务1.掌握传热膜系数α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和指数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α的因素，了解工程上强化传热的措施；4.测定套管换热器

2、的静压损失与雷诺损失的关系。二、基本原理对流传热的核心问题是求算传热膜系数α，当流体无相变时对流传热准数关系式的一般形式为：对于强制湍流而言。Gr数可忽略，即本实验中，可用图解法和最小二乘法计算上述准数关系式中的指数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，在两边取对数，得到直线方程为在双对数坐标中作图，求出直线斜率，即为方程的指数m。在直线上任取一点函数值带入方程中，则可得系数A，即用图解法，根据实验

3、点确定直线位置有一定人为性。而用最小二乘法回归，可得到最佳关联结果。应用计算机辅助手段，对多变量方程进行一次回归，就能的道道A、m、n。对于方程的关联，首先要有Nu、Re、Pr的数据组。其特征数定义式分别为，，实验中改变空气的流量，以改变Re值。根据定性温度(空气进、出口温度的算数平均值)计算对应的Pr值。同时，由牛顿冷却定律，求出不同流速下的传热膜系数值，进而求得Nu值。牛顿冷却定律为Q=αA△tm式中α——传热膜系数，W/(m2.℃)；Q——穿热量，W；A——总传热面积，m2；△tm——管壁温度与管内流体温度的

4、对数平均温差，℃。穿热量可由下式求得式中W——质量流量，kg/h；cp——流体的比定压热容，J/(kg.℃)；t1,t2——流体进、出口温度，℃；ρ——定性温度下流体密度，kg/m3；Vs——流体体积流量，m3/h；空气的体积流量由孔板流量计测得，其流量Vs与孔板流量计压差△p的关系式为Vs=26.2△p0.54式中△p——孔板流量计压降，kPa；Vs——空气流量，m3/h。一、装置和流程1.设备说明本实验空气走内管，蒸汽走环隙。内管为黄铜管，其管径为Ф(25×2)mm，有效长度为1.25m。空气进出口温度和壁温分

5、别由铂电阻和热电偶测得。测量空气进出口温度的铂电阻应置于进出管的中心。测量管壁温度用一支铂电阻和一支热电偶分别固定在管外壁的两端。孔板流量计的压差由压差传感器测得。实验使用的蒸汽发生器由不锈钢材料制成，装有玻璃液位计，加热功率为1.5kW。风机采用XGB型漩涡气泵，最大鸭梨17.50kPa，最大流量100m3/h。2.采集系统说明(1)压力传感器本实验装置采用ASCOM5320型鸭梨传感器，其测量范围为0—20kPa。(2)显示仪表本实验中所有温度和压差均由人工智能仪表读取，测量点分别为：孔板压降，进出口温度，壁温

6、。3.流程说明流程图如下：1、蒸汽发生器2、蒸汽管3、补水口4、补水阀5、排水阀6、套管换热器7、放气阀8、冷凝水回流管9、空气流量调节阀10、压力传感器11、孔板流量计12、空气管13、风机一、操作要点1.实验开始前，先弄清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1/2—2/3。3.打开总电源开关。4.实验开始时，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。待仪表数值稳定后，记录数据，改变空气流量(1

7、0组数据)，重复实验，记录数据。6.实验结束后，先停蒸汽发生器电源，再停风机，清理现场。二、数据处理原始数据记录如下：表1.直管传热数据记录表组数12345678910频率/Hz50474441383832292623壁温tw/℃96.496.396.796.696.996.896.696.896.796.9进口温度t1/℃40.847.048.648.346.744.642.239.937.435.7出口温度t2/℃68.571.973.073.172.772.171.370.870.269.9孔板压降△p/kP

8、a2.412.141.911.671.451.251.060.880.720.59空气压力/kPa2.272.011.841.641.451.271.100.940.780.65表2.强化传热数据记录表组数12345678910频率/Hz50474441383532292623壁温tw/℃96.696.496.696.796.596.896.796.896.