《热工综合实验》课程实验指导书-1

《《热工综合实验》课程实验指导书-1》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、《热工综合实验》课程实验指导书实验三、大容器沸腾换热实验课程编号：20S509Q适用专业：热能与动力工程课程层次与学位课否：专业课程/必修学时数：16/1实验序号：3课内实验学时数：16执笔者：何涛编写时间：2011.1一、实验目的通过本试验观察水在大容器内沸腾的现象。建立起水泡状沸腾的感性认识。改变试件的热负荷，同时测定加热功率及表面温度，即可绘制大容器内水泡状沸腾区的沸腾曲线。二、实验原理大容器沸腾换热系数h曲下式定义：(W/m2.K)其中：q——试件表面的热流密度，W/m2；匚一一试件表面温度，°Cts——工作介质的饱和温度，°C本试验装

2、置所用的试件是不锈钢管，放在饱和温度状态下的蒸谓水中。利用电流流过不锈钢管对其加热，可以认为这样就构成了表面有恒定热流密度的圆管。测定流过不锈钢圆管的电流及其两端的电压降即可准确地确定表面的热流密度。表而温度的变化直接反映出表而放热系数的大小。三、实验装置图I为试验设备的本体，其试件为不锈钢管I,其两端引入低压直流大电流,将不锈钢管加热。管了放在盛有蒸镭水的玻璃容器3中，在饱和温度下，改变管子表面的热负荷，能观察到泡泡的形成，扩大，跃离过程；泡状核心随着管子热负荷提高而增加的现象。管子的发热量由流过它的电流及其工作段的电压降来确定。为减小试件端

3、部的影响，在a、b対点测量工作段的电压降，以确定通过a、b之间表面的散热量Q。试件外壁测度匚，很难直接测定，对不锈钢管试件，可利用插入管内的铜一—康铜热电偶2测出管内壁温度h，再通过计算求出匚（详见后面的计算）。要达到上述基本更求，整个试验装置见图2。加在管子两端的直流低压大电流由硅整流器2供给，改变硅整流器的电压可调节铜管试件两端的电压及流过的电流。测定标准电阻3两端的电压降可测立流过不锈钢管试件1的工作电流。木试验台中为方便起见，省略了冰瓶，测量管内壁温度的热电偶的参数点温度不是摄氏零度，而是容器内水的饱和温度-，即具热端7放在管子内，冷端

4、8放在蒸谓水中，所以热电偶反映的是管内壁温度与容器内水温之差的热电势输出Ey容器内水温―用水银温度计测量。为了能用一台电位差计6同时测定管内壁热电偶的毫伏值、试件间电压降及标准电阻的电压降，有一转换开关5。在测量试件a・b间电压降时，由于电位差计量程不够，故在电路屮接入一台分压箱4。为使蒸憾水达到饱和温度，试验前先用辅助电热器9将水加热沸腾，并保持其沸腾状态，即可进行试验。表1试件的几何参数参数单位试件编号1#2#管了内半径耳管子外半径卩mm管子壁厚5mm丁作段a-b间长度Lmm工作段外表面F=2岔2厶m2系数m二1（1-尹2】/）47rLAr

5、；-匚rx°c/w作泡状沸腾换热试验时，选用其中任何一种直径的不锈钢管皆可。四、试验步骤1、准备与启动。按图2将试验装置测量线路接好，调整好电位差计，使其处于工作状态。玻璃容器内充满蒸憎水至4/5高度。接通辅助电加热器。将蒸镭水烧开，并维持其沸腾温度。启动硅整流器，逐渐加大工作电流。2、观察大容器内水沸腾的现象。缓慢加大管子的工作电流，注意观察下列的沸腾现象；在不锈钢管试件的某些固定点上逐渐形成气泡，并不断扩大，达到一定大小后，气泡跃离管壁，渐渐上升，最后离开水面。产生气泡的固定点称为汽化核心。气泡跃离后，又有新的气泡在汽化核心产生，如此周而复

6、始，有一定的周期，随管子工作电流增加，热负荷加人，管壁上汽化核心的数目增加，气泡跃离的频率也相应加人，如热负荷增大至一定程度后，产生的气泡就会在壁面逐渐形成连续的汽膜，这时，就开始由泡态沸腾向膜态沸腾过渡。此时壁温会迅速升高，以至将管子烧毁。（试验中,工作电流不允许过高，以防出现膜态沸腾而烧坏试件。）。3、测定换热系数力为了确定换热系数力，需要测定下列参数（1）容器内水的饱和温度匚，°C；（2）标准电阻两端电压降V],mV；（3）管子工作段a・b段的电压降V,V；（4）反映管内壁温度与容器内水温Z差的热电势输出£（"-〈），并由E（tx-ts）

7、确定管外壁温度匚。为了测定不同热负荷下换热系数h的变化，工作电流在30〜100安培范用内变化，共测试7・8个工况。每改变一个T况，待稳定后才记录上述数据。4、试验结束前先将硅整流器旋至零值，然后切断电源。5、必要时可调换不同直径的不锈钢管子，进行上述试验。五、实验数据整理1、电流流过试验管，在工作段a・b间的发热量Q；Q=IXVW式屮：V——丁作段间电压降，V；I——流过管了试件的电流，Ao2、试件表面热负荷q：q=QIFW/m2式中F——工作段间的表面积，m23、管子外表面温度匚的计算试件为圆管时，按有内热源的长圆管，其管外表面为对流放热条件

8、，管内壁面绝热时，根据管内壁面温度可以计算外壁面温度：=tl~-4学（1了2屏）7藐r2-r,厂]式中：几——不锈钢管导热系数，A=16.3W/（m.