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《油-水列管换热实验指导书(仅供参考,不是同一套设备)》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、油一水列管换热实验实验指导书油一水列管换热实验一、实验目的1.了解间壁式传热元件，测定列管式换热器的总传热系数，测定管内a与Re之间的关系。2.观察列管换热器结构，考察冷流体流速对总传热系数的影响。3.比较并流传热和逆流传热的流程特点和实验效果。4.了解热电阻测温方法、涡轮流量计测流量方法，学会使用变频器。二、基本原理在工业生产过程屮，人最情况下，冷、热流体系通过固体壁面(传热元件)进行热最交换，称为间壁式换热。如图(4-1)所示，间壁式传热过程由热流体对固体壁面的对流传热，固体壁而的热传导和固体壁而对■冷流体的对流传热所组成。Tw图4—1间壁式传热过程示意图达到传热稳
2、定时，启（4-1）Q=mCpi（T1~T2）=叫Cp2“2-人）=axAl（T—Tw）w=cc2A2（tw-t）m式中：Q—传热量，J/s；m—热流体的质量流率，kg/s；—热流体的比热,J/(kg・°C)；7}—热流体的进口温度，°C；T2一热流休的出口温度，°C；m2-冷流体的质量流率，kg/s；Cp2一冷流体的比热，J/(kg「C)；6—冷流体的进口温度，°C；(2-冷流体的出口温度，°C；a—热流体与固体壁面的对流传热系数，W/(mJ-°C)；—热流体侧的对流传热面积，m2；了-“),”一热流体与固体壁面的对数平均温差，°C；如一冷流体与固体壁面的对流传热
3、系数，W/(m2-°C)；A2—冷流体侧的对流传热面积，m2；(Q-/)”一固体壁面与冷流体的对数平均温差，°C；K一以传热面积A为基准的总给热系数，W/(m2-°C)；AJ—冷热流体的对数平均温差，°C；热、冷流体间的对数平均温差可由式(4—2)计算，(4-2)2=(拆一乙)一(錢一厶)加——Tr^i.—in———-T2~f下血通过两种方法來求対流给热系数。1.近似法求算対流给热系数內以管内榷面积为基准的总给热系数与对流给热系数间的关系为，(4-3)丄=丄+匕么+丄Ka,Aa.A.1ffl厶厶实验中的传热元件(列管)材料采用不锈钢，若忽略换热管壁的导热热阻处和换热管
4、内侧的污垢热阻7?S2,则由式(4—3)得，a2K(4—4)山此可见，被忽略的传热热阻与冷流体侧対流传热热阻相比越小，此法所得的准确性就越高。1.传热准数式求算対流给热系数a?对于流休在圆形直管内作强制湍流对流传热时，若符合如F范围内：Re=1.0X1()4〜1.2X105,Pr=0.7〜120,管长与管内径之比l/d>60,则传热准数经验式为，Nu=0.023Re08Prn(4-5)式中：Nu—努塞尔数，Nu=叫，无因次；XRe—雷诺数，Rc=2里，无因次；Pr—普兰特数，Pr=-^-,无因次；X当流体被加热时n=0.4,流体被冷却时n=0.3；对于本实验，主要是管间
5、的冷水被管内的热汕加热，故取n为0.4。a-流体与固体壁面的对流传热系数,W/(m2-D；d—换热管内径，m：九一流体的导热系数，W/(m-°C)；u-流体在管内流动的平均速度，m/s；p一流体的密度，kg/m3；p—流体的粘度，Pa-s；Cp—流体的比热,J/（kg・°C）。对于水被加热时，可将式（4-5）改写为,£__1Ka】+“°=2C0Re严£(4-6)Xo.4o.根据拟介宜线斜率求得Go当测定管内不同流屋下的对流给热系数吋，由式（4-14）计算所得的C1值为一常数。因此，实验吋测定不同流量所对应的G仆人、T"由式（4-6）求収一系列X、Y值，再在X〜Y图上作图
6、或将所得的X、Y值回归成一直线，该直线的斜率即为C1。任一热流体流量下的给热系数他可用卞式求得，(4-12)(4-13)⑦二G^Re严Pr,041.冷流体质量流量的测定（1）若用转子流量计测定冷空气的流量，还须用下式换算得到实际的流量,Vppf-p)式屮：厂—实际被测流体的体积流量，n?/s；//—实际被测流体的密度，kg/n?；均可取f平均=丄（Z,+12）下对应水或空气的密度,2见冷流体物性与温度的关系式；1/—标定用流体的体积流量，m3/s；P一标定用流体的密度，kg/m3；对水p=1000kg/m3；对空气p=1.205kg/m3；Pf—转子材料密度，kg/m
7、于是m2=Vfpf(4-14)（2）若川孔板、涡轮流量计测冷流体的流量，则,(4-15)式中，y为冷流体进口处流量计读数，〃为冷流体进口温度下对应的密度。2.冷流体物性与温度的关系式在0〜100°C之间，冷流体的物性与温度的关系有如卜拟合公式。(1)水的密度与温度的关系式：0=10^2—4.5x107+1.2916(2)水的比热与温度的关系式：60°C以下C“=1005J/(kg-°C),70°C以上Cp=1009J/(kg-°C)o(3)空气的导热系数与温度的关系式：2=-2xl0-8r2+8xl0-5/+0.0244(4)空气的黏度
