传热膜系数测定实验报告.pdf

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1、北京化工大学化工原理实验报告实验名称：传热膜系数测定实验班级：学号：姓名：同组人：实验日期：2010.12.6传热膜系数测定实验m0.4Nu一、报告摘要：本实验通过对公式NuARePr的变形，得lglgAmlgRe，0.4Pr通过实验测得壁温t；空气进出口温度t、t；孔板压降p。查表及由已知公式得到不同w12温度下空气的密度、黏度、管壁材料的热导率、普朗特数Pr、比定压热容C。再p0.54根据公式tm（[twt1)(twt2)]/ln[(twt1)/(twt2)]、Vs26.2p、QVC(tt)/3600Qdd

2、usp21、、Nu、Re，这样即可得到Atm0.4lg(Nu/Pr)与lgRe的关系，再利用图解法或最小二乘法拟合出m、lgA。这样就能得出传热膜系数的半经验关联式。二、目的及任务①掌握传热膜系数α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中的系数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α的因素，了解工程上强化传热的措施；三、基本原理对流传热的核心问题是求算传热膜系数α，当流体无相变时对流传热准数关系式的一般mnp形式为：NuARePrGrmn对于强制湍流而言。Gr数可忽略，即：NuA

3、RePr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，在两边取对数，得到直线Nu方程为：lglgAmlgRe0.4Pr在双对数坐标中作图，求出直线斜率，即为方程的指数m。在直线上任取一点函数值带Nu入方程中，则可得系数A，即：A0.4mPrRe用图解法，根据实验点确定直线位置有一定人为性。而用最小二乘法回归，可得到最佳关联结果。应用计算机辅助手段，对多变量方程进行一次回归，就能的

4、道道A、m、n。对于方程的关联，首先要有Nu、Re、Pr的数据组。其特征数定义式分别为duCpdRe，Pr，Nu实验中改变空气的流量，以改变Re值。根据定性温度(空气进、出口温度的算数平均值)计算对应的Pr值。同时，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Atm2式中α—传热膜系数，W/(m.℃)；2传热膜系数测定实验Q—传热量，W；2A—总传热面积，m；tm—管壁温度与管内流体温度的对数平均温差，℃。传热量可由下式求得：QWc(tt)/3600Vc(tt)/3600p21s

5、p21式中W—质量流量，kg/h；cp—流体的比定压热容，J/(kg.℃)；t1,t2—流体进、出口温度，℃；3ρ—定性温度下流体密度，kg/m；3Vs—流体体积流量，m/h；空气的体积流量由孔板流量计测得，其流量Vs与孔板流量计压降△p的关系式为0.54V26.2ps式中△p—孔板流量计压降，kPa；3Vs—空气流量，m/h。四、装置和流程1、设备说明本实验空气走内管，蒸汽走环隙（玻璃管）。内管为黄铜管，其管径为0.020m,有效长度为1.25m。空气进、出口温度和壁温分别由铂电阻（Pt100）和热电偶测得。测量空气进出口温度的铂电阻应置于进、

6、出管的中心。测量管壁温度用一支铂电阻和一支热电偶分别固定在管外壁的两端。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，装有玻璃液位计，加热功率为1.5kW。风机3采用XGB型漩涡气泵，最大鸭梨17.50kPa，最大流量100m/h。2、采集系统说明(1)压力传感器本实验装置采用ASCOM5320型压力传感器，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读取，并实验数据的在线采集与控制，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3传热膜系数测定实验1、蒸汽发生器2、蒸

7、汽管3、补水漏斗4、补水阀5、排水阀6、套管换热器7、放气阀8、冷凝水回流管9、空气流量调节阀10、压力传感器11、孔板流量计12、空气管13、风机本实验装置流程图如下所示，冷空气由风机输送，经孔板流量计计量以后，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，再由回流管返回蒸汽发生器。放气阀门用于排放不凝性气体，在铜管之前设有一定长度的稳定段，用于消除端效应。铜管两端用塑料管与管路相连，用于消除热效应。五、操作要点1、实验开始前，

8、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/