强制对流下空气传热膜系数的测定.docVIP

强制对流下空气传热膜系数的测定 一、实验目的????1、掌握空气在强制对流条件下，传热膜系数的测定。????2、比较圆形光滑管和螺纹管强化传热效率 二、实验任务????无三、实验原理????流体在圆形直管中强制对流时的给热系数（亦称对流传热膜系数）的关联式为 （1） 对空气而言，在较大的温度和压力范围内Pr准数实际上保持不变，取Pr=0.7。因流体被加热，故取b＝0.4，Prb为一常数，则上式可简化为： （ ） （2） 将上式两边取对数得： (3) 上式中～作图为一直线。实验中改变空气的流速以改变值，同时根据牛顿冷却定律求出不同流速下的给热系数a ，得出数Nu和数Re之间的函数关系，由式（3）确定出式中的系数A与指数a。 在套管换热器中传热达稳定后，根据牛顿冷却定律和热衡算式有如下的关系：（4） 式中：Q：传热速率, W； 　　　V：空气的体积流量, m3/s； 　　 　r ：空气的密度, kg/m3； 　　 ：空气的平均比热, J/kg× ℃； 　　 t1：空气的进口温度, ℃； 　　 t2：空气的出口温度, ℃； 　　　a ：空气在管内的给热系数, W/m2× ℃； 　　　A：传热面积，以管内表面计, m2； 　　　Δtm：内管管壁与空气温差的对数平均值 （5） 式中T 为内管管壁的温度, ℃。 传热面积A已知，V、T、t1、t2均可测得，由（4-20）求出a ，即可算出Nu准数。 四、实验装置介绍????本实验设备由两组黄铜管（其中一组为光滑管，另一组为波纹管）组成平行的两组套管换热器，黄铜管内由鼓风机送人气体，钢管作外套管，饱和蒸汽由阀门11通人套管换热器的夹套内，其冷凝放出热量通过黄铜管壁被传递到管内流动的空气。蒸汽放出热量后冷凝成水，冷凝水由下侧疏水器13排出。饱和蒸汽由配套的电加热蒸汽发生器产生。饱和蒸汽温度、壁温以及空气的进出口温度由热电偶7送到电位差计15测量，冰瓶16维持热电偶的冷端温度为0℃。压强及压差分别由压差计10测取。空气的流量由阀门3调节。该实验流程图如图所示。????五、实验操作演示????略六、实验分析思考????1、热电偶的冷端温度对本实验有何影响？若冷端温度不为0摄氏度，能否测试？为什么？????2、在蒸汽冷凝时，若存在不凝性气体，你认为将会有什么影响？应该采取什么措施？????3、本实验中所测定的壁面温度是靠近蒸汽侧的温度，还是接近空气侧的温度？为什么？????4、在实验中有哪些因素影响实验的稳定性？????5、影响传热膜系数的因数有哪些？