传热膜系数实验陈远均

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1、传热膜系数测定实验姓名：陈远均班级：化工1103学号：2011011080同组人：汪双伟陆子泉周贤宝实验日期：2013年12月3日摘要本实验使用套管换热器进行换热实验，由风机、孔板流量计、蒸汽发生器等组成整套实验装置，让空气走内管，蒸汽走环隙，用计算机在线釆集与控制系统测量孔板压降、进出丨I温度和两端壁温，由此计算传热膜系数U,并通过作图确定了传热膜系数准数关系式中的系数A和指数m（n取0.4）,得到了半经验关联式。实验还通过在内管中加入静态混合器的办法强化了传热，并重新测定了a、A和肌并将实验

2、所得的半经验关联式与公认的关联式进行了相应的比较。整个实验进展顺利，成功完成了相关任务，达到了预期的目的。关键词:传热膜系数；准数关系式；半经验关联式；强化传热一、实验目的及任务1、掌握传热膜系数a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屮的系数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a的因素，了解工程上强化传热的拾施。二、基本原理对流传热的核心问题是求算传热膜系数«,当流体无相变吋对流传热准数关系式的一般形式为：Nu=ARe"Pr"Grp对于

3、强制湍流而言，Gr数可忽略，即Nu=ARe"Prn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，在两边収对数，得到直线方程为lgF^=lgA+mlgRe在双对数坐标屮作图，求出直线斜率，即为方程的指数im在直线上任取一点函数值代入方程中，则可得到系数A,即NuPr04Re"'用图解法，根据实验点确定直线位置有一定的人为性。而用最小

4、二乘法回归，可以得到最住关联结果。应用计算机辅助手段，对多变量方程进行一次回归，就能同时得到A、m、no对于方程的关联，首先要有Nu、Re>Pr的数据组。其准数定义式分别为：ddupCp“XTadRe=—,Pr=—^—,Nu=——//AA实验屮改变空气的流量，以改变Re值。根据定性温度（空气进、出II温度的算术平均值）计算对应的Pr值。同吋，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=必△:式中a—传热膜系数，W/（n?・°C）；Q——传热量，w；A总传热面积

5、，n?；——管壁温度与管内流体温度的对数平均温差，°C。传热量可由下式求得：Q=WCp（（2-4）/3600二°叫亿-G/3600式中W质量流量，kg/h；Cp——流体的定压比热容，J/（kg・°C）；tbt2——流体进、出口温度，°C；p——定性温度下流体密度，kg/m3；Vs——流体体积流量，n?/ho空气的体积流量由孔板流量计测得，其流量与孔板流量计压降AP的关系为Vs=26.2△严式中ap—孔板流量计压降，kPa,Vs——空气流量，n?/ho三、装置和流程1、设备说明本实验空气走内管，蒸

6、汽走环隙（玻璃管）。内管为黄铜管，内径为0.020m,有效长度为1.25m。空气进、出口温度和管壁温度分别由钠电阻（PtlOO）和热电偶测得。测量空气进出口温度的钳电阻应置于进出管的中心。测得管壁温度用一支钳电阻和一支热电偶分别固定在管外壁两端。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，装有玻璃液位讣，加热功率为1.5kwo风机采用XGB型漩涡气泵，最大压力17.50kPa,最大流量100m3/ho2、采集系统说明(1)压力传感器木实验装置采用ASCOM5320型压

7、力传感器，其测量范围为0〜20kPa。(2)显示仪表在实验中所有温度和压差等参数均可由人工智能仪表直接读取，并实现数据的在线釆集与控制，测量点分别为：孔板压降、进出口温度和两个壁温。3、流程说明本实验装置流程如下图所示，冷空气由风机输送，经孔板流量计计量后，进入换热器内管(铜管)，并与套管环隙中的水蒸气换热，空气被加热后，排入大气。空气的流量由空气流量调节阀调节。蒸汽由蒸汽发生器上升进入套管环隙，与内管中冷空气换热后冷凝,再由冋流管返冋蒸汽发生器，用于消除端效应。铜管两端用塑料管与管路相连，用于

8、消除热效应。1、风机；2、孔板流量计；3、空气流量调节阀；4、空气入口测温点；5、空气岀口测温点；6、水蒸气入口壁温；7、水蒸气出口壁温；8、不凝气体放空阀；9、冷凝水回流管；10、蒸气发生器；11、补水漏斗；12、补水阀；13、排水阀四.实验操作要点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(红色按钮熄灭，绿色按钮亮，以下同)。4、实验开始时，关闭蒸汽发生器补水阀，启动风机，并接通蒸