实验3 化工原理实验传热膜系数的测定

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1、化工原理实验报告实验三传热膜系数的测定课程名称：化工原理实验实验日期：2012.11.30班级：化工1001班姓名：陈双全同组人：李泽州、杨政鸿学号：2010011018一、摘要本实验用牛顿冷却定律作为对流传热实验的测试原理,通过建立不同体系的传热系统,即水蒸汽—空气传热系统、分别对普通管换热器和强化管换热器进行了强制对流传热实验研究。确定了在相应条件下冷流体对流传热膜系数的关联式。此实验方法可以测出蒸汽冷凝膜系数和管内对流传热系数。本实验测量了孔板压降、进出口温度和两个壁温，计算了传热膜系数α，并通过作图确定了传热膜系数准数关系式中的系数A和指数m（n取0

2、.4），得到了半经验关联式。实验还通过在内管中加入混合器的办法强化了传热，并重新测定了α、A和m，并比较增加混合器前后管路的压降。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.通过实验提高对数准数关系式的理解，并分析影响α的值，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形式为mnpNuARePrGr（3-1）对于强制对流而言，Gr可忽略，即mnNuARePr（3-2）本实验中，可用图解法和最小二乘法计

3、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，式（3-1）即变为单变量方程，在两边去对数得到直线方程为NulglgAmlgRe（3-3）0.4Pr在双对数坐标纸中作图，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代入方程中，则可得到系数A，即NuA（3-4）0.4mPrRe使用图解法，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

4、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页1化工原理实验报告ducpdRe,Pr,Nu.试验中改变空气的流量，以改变Re的值。根据定性温度（空气进出口温度的算式平均值）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，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*℃);Q—传热量，W；2A—传热总面积，m;Δtm—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)/3600（3-6）p21sp21式中W----

5、质量流量，kg/h;cp----流体的比容，J/(kg*K)；t1,t2----流体进出口温度，℃；3ρ-----定型温度下流体密度，kg/m;3Vs-----流体体积流量，m/h。空气的体积流量有孔板流量计测得，其流量Vs与孔板流量计压降Δp的关系为0.54Vs=26.2Δp式中Δp---孔板压降，kPa；3Vs-----空气流量，m/h。四、装置与流程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，d=0.020m。有效长度l=1.25。空气进出口和管壁温由铂电阻和热电偶测得。使用的空气蒸发器由不锈钢制成，风机采3用XGB型漩涡气泵，最

6、大压力17.5kPa,最大流量100m/h。2.采集系统说明（1）压力传感器：采用ASCOM5320型传感器，测量范围为0~20kPa。（2）显示仪表，实验中的温度和压差参数可有人工智能仪表直接读取，并实现在线采集与控制，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，冷空气由抽风机输送，惊恐版流量计计量后，进入换热管，与环隙中的水蒸气换热。空气被加热后，排入大气。空气的流量由流量调节阀控制。蒸汽由蒸发器上升进入环隙，与内管中冷空气换热后冷凝，回流至蒸发器。放气阀门用于排放不凝气，在铜管两端用塑料管与管路相连，用于消除热效应。页2化工原理实验

7、报告1、蒸汽发生器2、蒸汽管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、风机图1套管式换热实验装置和流程五、操作流程1.了解并学会正确开启按钮。2.检查蒸发器中水位，使其保持在高度的0.5~0.67.3.打开电源开关。4.实验开始，启动风机，接通蒸发器加热电源，打开排气阀。5.调节频率，待各仪表读数稳定后，读数记录数据，要记录的数据分别为：频率f,冷空气出入口温度t1、t2，壁温Tw1、Tw2，孔板压降Δp，管路压降Δp’。6.检查试验装置，关掉空气调节阀，在内管

8、中加混合器，重复5步骤，记录数据。7.关掉蒸发器、风