传热膜系数测定实验.docx

《传热膜系数测定实验.docx》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、一、实验题目传热膜系数测定实验二、实验摘要本实验利用传热实验室第6套实验装置，通过空气走内管，水蒸气走环隙的换热系统，测量流量qv，空气进出口温度t,管壁温度T等，以牛顿冷却定律为原理，计算出传热系数α。并通过作图法确定了对流传热准数关系式中的系数A和指数m（加热时n取0.4），得到关联式。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α、A和m。将不加静态混合器与加入静态混合器的关联式进行比较，进而得出强化传热与非强化传热的差异。关键词：传热系数α、系数A、指数m、Re、Nu、Pr三、实验目的及任务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

2、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。四、实验原理对流传热的核心问题是求算传热膜系数，当流体无相变时对流传热准数关联式的一般形式为：对于强制湍流而言，Gr数可以忽略，即本实验中，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，得到直线方程：在双对数坐标中作图，求出直线斜率，即为方程的指数m。在直线上任取一点的函数值代入方程中，则可得到系

3、数A，即：用图解法，根据实验点确定直线位置有一定的人为性。而用最小二乘法回归，可以得到最佳关联结果。应用计算机辅助手段，对多变量方程进行一次回归，就能同时得到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：,,实验中改变空气的流量，以改变Re值。根据定性温度（空气进、出口温度的算术平均值）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：式中：α——传热膜系数，W/(m²·℃)；Q——传热量，W；A——总传热面积，m2；∆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：式中：W——

4、质量流量，kg/h；Cp——流体比定压热容，J/(kg·℃)；t1、t2——流体进、出口温度，℃；ρ——定性温度下流体密度，kg/m³；V——流体体积流量，m3/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Δp的关系为式中Δp——孔板流量计压降，kpa；Vs——空气流量，m3/h。五、实验装置套管式换热实验装置和流程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-空气出口测温点6-水蒸气入口壁温7-水蒸气出口壁温8-不凝性气体放空阀9-冷凝水回流管10-蒸汽发生器11-补水漏斗12-补水阀13-排水阀实验介质：水蒸气、空气。研究对象：套管换热器内管：黄铜材

5、质，∅27×3.5mm,有效长度1.2m；外管：硬质钢化玻璃，∅57×3.5mm.可视长度0.7m；静态混合器：正、反螺旋结构交替排列，共6节，可自由放入内管。仪器仪表：风机，XGB-11，最大静风压17kpa，最大流量100m3·h-1；蒸汽发生器，1.5kw，可根据蒸汽用量的大小自动调整加热；孔板流量计，d0=20.0mm,精度等级4；温度计Pt100、热电偶，0-200℃,精度等级分别为0.2、0.5；孔板压差传感器，WNKB8型，0-20kpa,精度等级0.2；显示仪表：AI-708等，精度等级0.1变频仪：西门子MM420型控制系统：控制电柜+电脑+数据采集软件，380VAC+

6、VAC。六、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。检查电机和离心泵是否运转正常。2、打开电机的电源开关，观察电机和离心泵的运转情况，如无异常，就可切断电源，准备在实验时使用。3、打开电脑运行传热实验软件并熟悉使用。4、打开总电源开关（红色按钮熄灭，绿色按钮亮），通过改变频率来调节流量。5、将空气流量控制在某一值，待仪表数值稳定后，记录数据（每组数据需稳定至少3min，以减小实验误差），改变频率，重复实验，记录8~10组数据。观察两壁温数据是否相近，壁温数据相近则实验数据正常。6、做强化传热实验时，先通过电脑停风机，再向上拔出口温度计，然后旋转

7、放入混合器并用细线固定，最后将温度计顶端放回中心位置，实验方法同上。7、实验结束后通过电脑关闭风机及加热器，先向上拔出温度计，再旋转取出混合气放好，最后将空气出口温度计放回原位。五、实验数据与整理1、空气强制湍流给热系数实验数据（l=1.25md=0.02m）序号空气入口温度/℃空气出口温度/℃壁温1/℃壁温2/℃管路压降Δp/kPa孔板压降Δp/kPa122.8061.8099.6099.800.830.54224.4062.10