对流给热系数的测定王君烂.docVIP

实验目的 1、测定空气（或水）在圆直管内强制对流给热系数αi； 2、应用线性回归分析方法，确定关联式Nu=ARemPr0.4中常数A、m的值。 实验原理 1、在套管换热器中，环隙通以水蒸气，内管管内通以空气或水，水蒸气冷凝放热以加热空气或水，在传热过程达到稳定后，有如下关系式： VρCp (t 2 -t 1 )=αiA i (tw-t)m 式中：V—被加热流体体积流量，m3/s； Cp—被加热流体平均比热，J/(kg.℃)； t1、t2—被加热流体进、出口温度，℃； ρ—被加热流体密度，kg/m3； A i—内管的外壁、内壁的传热面积，m2； (tw-t)m—内壁与流体间的对数平均温度差，℃； 当内管材料导热性能很好，即λ值很大，且管壁厚度很薄时，可认为T w1 ＝ t w1 ， T w2 ＝ t w2 ，即为所测得的该点的壁温。 2、流传热系数准数关联式的实验确定 流体在管内作强制湍流，被加热状态，准数关联式的形式为： Nui=AReimPrin 其中： 物性数据λi，CP i，ρi，μi可根据定性温度tm查得。对于管内被加热的空气，普兰特准数 Pri变化不大，可以认为为常数，则关联式的形式简化为： Nui=AReimPri0.4 通过实验确定不同流量下的Rei与Nui，然后用回归方法确定A和m的值。这样，上式即变为单变量方程，在两边取对数，即得到直线方程： ln(Nu/Pr0.4)=lnA + mlnRe 实验装置流程 空气-水蒸气传热综合实验装置流程图 1-水泵或漩涡气泵 2-蒸汽发生器 3、4-旁路阀 5-电动调节阀 6-蒸汽总阀 7-蒸汽调节阀 8、9-冷凝水排放阀 10-水或空气流量调节阀 11-惰性气体排放阀 2.设备与仪表规格 （1）紫铜规格：直径φ20×1.5mm，长度L=1000mm （2）外套玻璃管规格：直径φ100×5mm，长度L=1000mm （3）压力表规格：0~0.1Mpa 实验步骤及注意事项 1、打开总电源空气开关，打开仪表及巡检仪电源开关。 2、打开仪表台上的风机电源开关，让风机工作，同时打开冷流体入口阀门，让套管换热器里充有一定量的空气。 3、打开冷凝水出口阀，注意只开一定的开度，开的太大会让换热桶里的蒸汽跑掉，关的太小会使换热玻璃管里的蒸汽压力集聚而产生玻璃管炸裂。 4、在做实验前，应将蒸汽发生器到实验装置之间管道中的冷凝水排除，否则夹带冷凝水的蒸汽会损坏压力表及压力变送器。 5、刚开始通入蒸汽时，要仔细调节蒸汽进口阀门的开度，让蒸汽徐徐流入换热器中，逐渐加热，由“冷态”转变为“热态”，不得少于10分钟，以防止玻璃管因突然受热、受压而爆裂。 6、当一切准备好后，打开蒸汽进口阀，蒸汽压力调到 0.01Mpa ，并保持蒸汽压力不变。 7、通过改变不同空气流量，等稳定后记录不同流量下的实验数值。 8、记录6组实验数据，完成实验，关闭蒸汽进口阀与冷流体进口阀，关闭仪表电源和风机。 9、关闭蒸汽发生器。 注意事项： 1、一定要在套管换热器内管输以一定量的冷流体后，方可开启蒸汽阀门，且必须在排除蒸汽管线上原先积存的凝结水后，方可把蒸汽通入套管换热器中。 2、刚开始通入蒸汽时，要仔细调节蒸汽的开度，让蒸汽徐徐流入换热器中，逐渐加热，由“冷态”转变为“热态”，不得少于10分钟，以防止玻璃管内因受热、受压而爆裂。 3、操作过程中，蒸汽压力一般控制在0.02MPa（表压）以下，否则造成玻璃管爆裂和填料损坏。 4、确定各参数时，必须要在稳定传热状态下，随时注意惰气的排空和压力表读数的调整。 五、原始实验数据（附页） 实验数据处理 定性温度t=（t1 +t2）/2 壁温tw=（tw1+tw 2）/2 用内插法算出定性温度下的ρ，CP ，λ，μ 不同温度下空气的物理常量 序号 壁温tw /℃ 定性温度t /℃ 密度ρ kg/m3 CP J/(kg ?℃) 导热系数λ W/(m?℃) 黏度μ×105 Pa?s 1 100.9 45.8 1.108 1005 0.02797 1.939 2 101.0 47.0 1.103 1005 0.02805 1.945 3 101.05 47.5 1.102 1005 0.02809 1.948 4 101.1 48.0 1.100 1005 0.02812 1.950 5 101.2 49.4 1.095 1005 0.02821 1.947 6 101.1 51.35 1.089 1005 0.02835 1.967 计算冷空气给热系数α S=π