清华大学化工实验基础-传热系数实验报告.doc

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1、.化工基础实验报告实验名称传热系数的测定班级学号成绩实验时间同组成员一.实验预习1．实验目的a)掌握传热系数K、给热系数α和导热系数λ的测定方法；b)比较保温管、裸管、汽水套管的传热速率，并进行讨论；c)掌握热电偶测温原理及相关二次仪表的使用方法。2．实验原理根据传热基本方程、牛顿冷却定律及圆筒壁的热传导方程，已知传热设备的结构尺寸，只要测得传热速率Q以及各相关温度，即可算出（1）测定汽-水套管的传热系数式中：——传热面积，；——冷、热流体的平均温差，；——传热速率，W；式中：——为冷凝液流量，kg/s，r——为汽化潜热J/kg。（2）测定裸管的自然对流给热系

2、数[W/(m2·)]Word文档.式中：——壁温和空气温度，。（3）测定保温材料的导热系数λ[W/(m·)]式中：——保温层两侧的温度，；b——保温层的厚度，m；Am——保温层外壁的平均面积，m21．流程装置该装置主体设备为“三根管”：汽水套管、裸管和保温管。这“三根管”与锅炉、汽包、高位槽、智能数字显示控制仪等组成整个测试系统。如下图：4.实验操作Word文档.工艺流程为：锅炉加热的水蒸气送入汽包，然后在三根并联的紫铜管同时冷凝，冷凝液由计量管或量筒收集。三根管外情况不同：一根管外用珍珠岩保温；一根为裸管；还有一根为套管式换热器，管外有来自高位槽的冷却水。可

3、定性观察到三个设备冷凝速率的差异，并测定K、α和λ。具体实验步骤如下：1．熟悉设备流程，检查各阀门的开关情况，排放汽包中的冷凝水。2．打开锅炉进水阀，加水至液面计高度的2/3。3．将电热棒接上电源，并将调压器从0调至220V，满功率加热，待出口有蒸汽溢出时，一定要关闭其中的两个加热阀，将加热功率调至适宜值。4．然后，打开套管换热器冷却水进口阀，调节冷却水流量为某一值，并记录。5．待过程稳定（即热电偶15和16的温度相近）后，记录汽水套管、裸管、保温管单位时间的冷凝液量及各相关热电偶1~16数值。汽-水套管一般记录60s时间的冷凝液量，裸管及保温管一般记录90s

4、以上的冷凝液量。（注：热电偶温度与电压的关系：?=0.0185+25.8123u−0.7416u2+0.0375u3）6．重复步骤（5），直至数据重复性较好。注意：实验前后需各记录一个室温值。7．实验结束，切断加热电源，关闭冷却水阀。8．实验中注意观察锅炉水位，使液面不低于其1/2高度。9．注意系统不凝气及冷凝水的排放情况。10．锅炉水位靠冷凝回水维持，应保证冷凝回水畅通。5.数据处理与讨论实验中原始数据记录见表1。表1原始数据记录热电偶数据热电偶编号三组电压示数/u平均电压/u11.461.481.501.4821.561.581.601.5831.601.

5、621.611.6144.264.264.264.2654.274.274.274.2764.274.274.274.2774.264.264.264.2684.254.254.254.2594.254.254.254.25130.720.720.710.72141.401.391.401.40154.254.224.224.23164.264.264.264.26其他数据室温/℃25.2(起始)25.7（结束）25.5（平均）流量数据管道三组流量平均流量(ml/s)裸管(ml/90s)4.03.84.40.045Word文档.保温管(ml/90s)3.43.

6、23.80.039水汽管(ml/min)5254550.894其他数据室温/25.2（起始）；25.7（结束）；25.5（平均）冷却水流量90L/min根据热电偶电压和温度的数学关系，求算相关温度。表2相应温度数据管道位置平均电压/V温度/℃保温管外壁1.5638.6壁4.2799.6裸管管壁4.2599.2汽-水管冷却水进口0.7218.2△T1=80.6蒸汽出口4.2398.8冷却水出口1.4034.7△T2=64.7蒸汽进口4.2699.4△Tm=72.4（1）测定汽-水套管的传热系数汽-水套管的结构尺寸如下：管：外管：管长：查表知则又知Word文档.根

7、据可求得（2）计算裸管的自然对流给热系数裸管的结构尺寸：同理，可计算放热量为：传热面积为：壁温取热电偶⑦、⑧、⑨的平均值算，空气温度取实验前后室温的平均值算：故裸管的自然对流给热系数为：（3）计算保温材料的导热系数保温管的结构尺寸如下：管：外管：Word文档.管长：放热量为：保温层厚度为：保温层、外壁的面积分别为：保温层外壁的平均面积为：保温层壁温取热电偶④、⑤、⑥的平均值算：保温层外壁温取热电偶①、②、③的平均值算：故保温材料的导热系数为：Word文档.综上所算，结果如表3所示：表3数据处理结果系数名称传热系数自然对流给热系数导热系数λ计算值（4）结果综合分

8、析分析三种管的传热系数，可以发现，传热