空气-蒸汽对流给热系数测定32891

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1、浙江科技学院实验报告课程名称:实验名称:学院:专业班:姓名:学号:同组人员:实验时间:指导教师:空气■蒸汽对流给热系数测定轻工学院轻化工程景小军1111420054张炼希林正提2013年6月9日诸爱士1.实验课程名称化工原理2.实验项IM名称空气一蒸汽对流给热系数测定3.实验冃的和要求1、了解间壁式传热元件，掌握给热系数测定的实验方法。2、掌握热电阻测温的方法，观察水蒸气在水平管外壁上的冷凝现象。3、学会给热系数测定的实验数据处理方法，了解影响给热系数的因素和强化传热的途径。4.实验内容和原理实验内容：测定不同空气流量下进出口端的相关温度，计算关联出相

2、关系数。实验原理：在工业牛产过程中，大量情况卜，冷、热流体系通过固体壁而（传热元件）进行热量交换,称为间壁式换热。如图（4-1）所示，间舉式传热过程由热流体对固体舉面的对流传热，固体壁面的热传导和固体壁面对冷流体的对流传热所组成。达到传热稳定时，有图4-1间壁式传热过程示遇图Q=SC”]（771-T2）=m2cp2（r2-ti）=aiAi（T-Tw）A/=a2A2（tw-t=KAtm（1）热流体与固体壁面的对数平均温差可由式（2）计算，(2)（卩-斥）=（卩】一几J-（笃-TW1）式中：帀一热流体进I」处热流体侧的壁而温度，°C；Tm—热流体出口

3、处热流体侧的壁而温度，°C。固体壁面与冷流体的对数平均温差可由式（3）计算，(3)（/_/）=（如1-/1）-（。2-厶）2式小：加I-冷流体进口处冷流体侧的壁面温度，°C；-冷流体出口处冷流体侧的壁面温度，°C。热、冷流体间的对数平均温差可由式（4）计算，(4)At=（T[-（2）-（丁2-t

4、）当在套管式间壁换热器中，环隙通以水蒸气，内管管内通以冷空气或水进行对流传热系数测定实验吋,则由式（4-1）得内管内壁而与冷空气或水的对流传热系数,(5)实验屮测定紫铜管的壁温心、也；冷空气或水的进出口温度Z2;实验用紫铜管的长度1、内径狂a2=nd2l:和冷

5、流体的质量流量，即可计算他。然而，直接测址固体壁而的温度，尤其管内壁的温度，实验技术难度人，而冃所测得的数据准确性差，带來较大的实验误差。因此，通过测虽相对较易测定的冷热流体温度來间接推算流体与固体壁而间的对流给热系数就成为人们广泛采用的一种实验研究手段。由式（1）得，实验测定加2、人、？2、人、T“并查取/平均二丄(/,+/2)下冷流体对应的J?、换热面积A,即町由上式计算得总给热系数K。1.近似法求算对流给热系数6^以管内壁血积为基准的总给热系数与对流给热系数间的关系为，川本装置进行实验时，管内冷流体与管壁间的对流给热系数约为几十到几百W/mK；

6、而管外为蒸汽冷凝，冷凝给热系数⑷可达~io5//.k左右，因此冷凝传热热阻“2可忽略,同时蒸汽冷凝较为清洁，因此换热管外侧的污垢热阻°d、也可忽略。实验屮的传热元件材料采用紫铜，导热系数为3E32Wlm・K,Rs'7?壁厚为2.5mm,因此换热管壁的-导热热阻也对忽略。若换热管内侧的污垢热阻也忽略不计，则由式(7)得，a2^K2(8)由此可见，被忽略的传热热阻与冷流体侧对流传热热阻相比越小，此法所得的准确性就越高。2.冷流体质量流量的测定用孔板流量计测冷流体的流量，贝IJ,m.^pV(9)式中，/为冷流体进口处流量计读数，为冷流体进口温度下対应的密度。

7、3.冷流体物性与温度的关系式在o〜ioo°c之间，冷流体的物性与温度的关系有如下拟合公式。(1)空气的密度与温度的关系式：/?=10"2-4.5x10"/+1.2916(2)空气的比热与温度的关系式：6()°C以下Cf)=1005J/(kg・°C),60°C以上^=1009J/(kg・°C)。(3)空气的导热系数与温度的关系式:2=-2x10_8r2+8xl0-5/+0.0244(4)空气的黏度与温度的关系式：=(-2xl0-6/2+5xl0_3/+1.7169)x10-51.主要仪器设备冷凝水经阀排入地沟。冷空气经孔板流量计进入套管换热器内管(紫铜管

8、)，热交换后排出装置外。2.设备与仪农规格(1)紫铜管规格：直径*21X2.5mm,长度L=1000mm；(2)外套不锈钢管规格：直径*100X5mm,长度L=1000mm；(4)钳热电阻及无纸记录仪温度显示；(5)全自动蒸汽发生器及蒸汽压力表。1.操作方法与实验步骤(一)实验步骤1、打开控制面板上的总电源开关，打开仪表电源开关，使仪表通电预热，观察仪表显示是否正常。2、在蒸汽发生器小灌装清水至水箱的球体中部，开启发生器电源，使水处于加热状态。到达符合条件的蒸汽压力后，系统会自动处于保温状态。3、打开控制而板上的风机电源开关，让风机工作，同时打开冷流体

9、进口阀，让套管换热器里充有一定量的空气。4、打开冷凝水出口阀，排出上次实验余留的冷凝水，在整个