实验五、换热

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1、实验五换热器传热系数的测定实验(气一汽对流传热)一、实验装置：如下图传热管系数实验装置结构参数:实验内管内径d!(mm)20.00实验内管外径d2(mm)22.0实验外管内径D?(mm)50实验外管外径D2(mm)57.0测量段(紫铜内管)长度L(m)第一套1.00第二套1.20强化内管内插物(螺旋线圈)尺寸丝径h(mm)1截距H(mm)40加热釜操作电压<200伏操作电流<10安1、温度测量(1)空气入口温度S、空气出口温度t2，曲电阻温度计测量，曲数字显示仪表直接读出。第一套：切换开关挡位分别对应的测温点是：0——普通管空气入口温度、1——普通管空气岀口温

2、度、2——强化管空气入口温度、3——强化管空气出口温度、4——釜温。第二套：数字显示仪表显示的温度分别是：0——普通管空气入口温度、1——普通管空气出口温度、2——强化管空气入口温度、3——强化管空气出口温度。（2）壁面（外管内壁）平均温度Tw因为换热器内管为紫铜管，其导热系数很人，且管壁很薄，故认为内壁温度、外壁温度和壁面平均温度近似相等，用匚表示。第一套：由数字毫伏计测出与其对应的热电势E（mv,热电偶是由铜一一康铜组成），由公式Tf8・5+21・26xE（mv）计算得到。切换开关挡位分别对应的测温点是：0——普通管壁面热电势、1——强化管壁面热电势。笫二

3、套：由数字显示仪表直接读取。上一一普通管壁面温度，下——强化管壁面温度。2、空气流量测定V（m3/h）V=VtlX273+J（代/h）273+式中VS-空气入口温度（即流量计处温度）下的体积流量，m7h；t厂测量段上空气的定性温度（即圧匕1）,°C；tbt2—分别为空气的进口温度及出口温度，°C式中V20-20°C时体积流量，m7hV2O=13.909X（AP）0618Co-孔板流量计孔流系数，Co=O.65A。一孔的面积，m2；do—孔板孔径，do=O.017m；△P-孔板两端压差，kpa；空气入口温度（即流量计处温度）下的密度，kg/m3o3、电加热釜是生

4、产水蒸气的装置，使用体积为7升（加水至液位计的上端红外线），内装有一支2.5kw的螺旋形电热器，为了安全和t久使用，建议最高加热电压不超过200伏。4、气源（鼓风机）又称旋涡气泵，XGB-2型，电机功率约0.75kw,产生的最大和最小空气流量基木满足要求，使用过程屮，输出空气的温度呈上升趋势，5、稳定时间是指在外管内充满饱和蒸汽，在排出口有适量的不凝汽（气）体排出，空气流量调节好后，过15分钟，空气出口的温度可基本稳定。二、实验内容与要求1、测定5〜6个不同空气流速下普通套管换热器的对流传热系数ai。2、应用线性回归的方法，求普通套管换热器准数关联式N^ARe

5、Tr04屮常数A、ni的值。3、测定5〜6个不同空气流速下强化套管换热器的对流传热系数aio4、应用线性回归的方法，求强化套管换热器准数关联式中N^BReTr0'4常数B、m的值。5、同一流量下，根据所得准数关联式HFAReTr04求血,计算传热强化Nu/Nu。。6、在同一流量下分别求取普通套管换热器、强化套管换热器的总传热系数K。。三.实验原理1、对流传热系数Qi的测定：cr.=-^-(4-1)式中：ai一管内流体对流传热系数，w/(m"•°C);Ql管内传热速率，w；Si一管内传热而积，m2；△S-管内流体空气与管内壁面的平均温度并，°C；传热速率：Q严S

6、/(4_2)式中：V-空气流过测量段上平均体积，m7h；E-测量段上空气的平均密度，kg/m3；Cp泣-测量段上空气的平均比热，J/(kg-K)；△t-传热管出口温度与空气进口温度之差，°C；△g—内壁面与流体间的温差，°C。△g由下式确定：△tF⑺7叮⑴7）当2

7、Nu汙半匕雷诺准数：Re严亜幺，普朗特准数:1^=^A“A测量段上空气的平均流速：u=V/（Fx3600）物性数据入i、C“、Pi、「可根据定性温度匚查得。经过计算可知，对于管内被加热的空气，普朗特准数P「变化不大，可以认为是常数，关联式可简化为Nu=ARe,,,Pr°通过实验确定不同流量下的Rei与Nuio3、求关联式Nu=ARcTr04中的常数项以Nu/Pr0-4为纵坐标,Rc为横坐标，在对数坐标系上标绘誅〜Rc关系，作图、回归得到准数关联式Nuo=AReTr04中的常数。处理强化管的实验数据，以Nu/Pr"4为纵坐标,Rc为横坐标,在对数坐标系上标绘N

8、u/Pr04〜Re关系，作图回归得到准