化工原理-实训五对流给热系数测定

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1、实训五对流给热系数测定一、实训目的1.观察水蒸气在换热管外壁上的冷凝现象，并判断冷凝类型；2.测定空气(或水)在圆直管内强制对流给热系数少；3.应用线性回归分析方法，确定关联式皿=如?『口如中常数A.m的值。4.掌握热电阻测温的方法。二、基本原理对流传热系数少可以根据牛顿冷却定律，用实训来测定。因为少<<0。，所以传热管内的对流传热系数少-热冷流体间的总传热系数K=Q/(d,”xsJ(W/m2•°C)(1)式中：匕一管内流体对流传热系数，W/(m2-°C)；Q—管内传热速率，W；Si一管内换热面积，m3tm-对数平均温差，°C。对数平均

2、温差由下式确定：(2)A.=(5-5)-(几'--2)mi_(t-t}In(—-fi2)式屮:如,切一冷流体的入口、出口温度，°C；tw—壁面平均温度，°C；因为换热器内管为紫铜管，其导热系数很大，且管壁很薄，故认为内樂温度、外壁温度和壁而平均温度近似相等，用仏'来表示，由于管外使用蒸汽，近似等于热流体的平均温度。管内换热而积：(3)$=7idiLi式中：必一内管管内径，m；厶一传热管测量段的实际长度，m。由热量衡算式：Qi=WiCpi(ti2-g⑷其中质量流量由下式求得：vpW,(5)3600式中：％—冷流体在套管内的平均体积流量，n?

3、/h；一冷流体的定压比热，kJ/(kg•°C)；Pi一冷流体的密度，kg/m3o和刃可根据定性温度厶查得，tm=仏也为冷流体进出口平均温度。⑺，6-2,X可采取一定的测量手段得到。2.対流传热系数准数关联式的实训确定流体在管内作强制湍流，被加热状态，准数关联式的形式为Nui=ARe/Pr；.(6)—亠ad.ruid：p：c.u，-其中：Nu匚=,Re,=f,r,,Pr.=人“，’&物性数据2八卩卜丛可根据定性温度厶查得。经过计算可知，对于管内被加热的空气,普兰特准数Pl变化不大，可以认为是常数，则关联式的形式简化为：Nut=ARe/Pr,

4、04(7)这样通过实训确定不同流量下的与N%・，然后用线性回归方法确定力和m的值。三、实训装置与流程1.实训装置实训装置如图5・1所示。图5・1传热系数测定装置流程图1■空气流最调节闸阀12•空气流量调节旁路阀23■空气均匀分布器4■可移动实训框架5-防振软连接6-风机7-阀48-蒸汽进气管9-阀310-排不宁性气体阀门11-冷空气出口温度12-蒸汽压力表13-蒸汽喷汽管14-换热紫铜管15-空气孔板流量计16-压差变送器17•空气进口温度来自蒸汽发生器的水蒸气进入玻璃套管换热器，与来自风机（水泵）的风（水）进行热交换，冷凝水经疏水器排入

5、地沟。冷空气（水）经孔板（转子）流量计进入套管换热器内管（紫铜管），热交换后排出装置外。1.仪表箱面板图如5・2所示：6785图5-2仪表箱而板图1・1#液晶记录仪2•风机电源指示3■风机电源开关4-仪表电源开关5•仪表电源指示6•空气开关7■电源指示灯8・2#液晶记录仪1#液晶记录仪从1〜3通道分别为：空气流量、空气进口温度、空气出口温度；2#液晶记录仪1〜2通道分别为：蒸汽一端温度、蒸汽另一端温度，3通道空余。2.设备与仪表规格(1)紫铜管规格：直径20X1.5mm,长度L=1000mm(2)外套玻璃管规格：直径100X5mm,长度L

6、=1000mm(3)压力表规格：0〜0.1MPa(一)实训步骤1.打开总电源空气开关，打开仪表及巡检仪电源开关，给仪表上电。2.打开电脑，运行“传热系数实训软件.MCG”软件，输入“班级”、“姓名”、“学号”及“装置号”(只有一台装置时为1),单击“确定”按钮，选择“传热系数测定实训”进入实训界面。3.打开仪表台上的风机电源开关，让风机工作，同时打开冷流体入口阀门，让套管换热器里充有一定量的空气。4.打开冷凝水出口阀，注意只开一定的开度，开的太大会让换热桶里的蒸汽跑掉，关的太小会使换热玻璃管里的蒸汽压力集聚而产生玻璃管炸裂。5.在做实训前

7、，应将蒸汽发生器到实训装置之间管道屮的冷凝水排除，否则夹带冷凝水的蒸汽会损坏压力表及压力变送器。具体排除冷凝水的方法是：关闭蒸汽进口阀门，打开装置下面的排冷凝水阀门，让蒸汽压力把管道屮的冷凝水带走，当听到蒸汽响时关闭冷凝水排除阀，可进行实训。6.刚开始通入蒸汽时，要仔细调节蒸汽进口阀门的开度，让蒸汽徐徐流入换热器中，逐渐加热，由“冷态”转变为“热态”，不得少于10分钟，以防止玻璃管因突然受热、受压而爆裂。7.当一切准备好后，打开蒸汽进口阀，蒸汽压力调到O.OIMpa,并保持蒸汽压力不变。(可通过调节排不宁性气体阀以及蒸汽进口阀来实现。)8

8、.可通过调节空气的进口阀手动调节空气流流量，改变冷流体的流量到一定值，等稳定后在实训软件界面上单击“采集数据”按钮，实训软件会自动记录实训数值；改变不同流量，采集不同流量下的实训数值。9.记录