实验五传热实验报告..doc

化工基础实验 姓名 陈天游 学院 漓江学院 学号200913007325 班级 应用化学 实验五 传热实验 一、强化套管换热器实验简介 本实验装置是以空气和水蒸汽为介质，对流换热的简单套管换热器和强化内管的套管换热器。通过对本换热器的实验研究，可以掌握对流传热系数αi的测定方法，加深对其概念和影响因素的理解。并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。通过对管程内部插有螺旋线圈的空气-水蒸气强化套管换热器的实验研究，测定其准数关联式Nu=BRem中常数B、m的值和强化比Nu/Nu0，了解强化传热的基本理论和基本方式。 强化传热又被学术界称为第二代传热技术，它能减小初设计的传热面积，以减小换热器的体积和重量；提高现有换热器的换热能力；使换热器能在较低温差下工作；并且能够减少换热器的阻力以减少换热器的动力消耗，更有效地利用能源和资金。强化传热的方法有多种，本实验装置是采用在换热器内管插入螺旋线圈的方法来强化传热的。 螺旋线圈的结构图如图1所示，螺旋线圈由直径3mm以下的铜丝和钢丝按一定节距绕成。将金属螺旋线圈插入并固定在管内，即可构成一种强化传热管。在近壁区域，流体一面由于螺旋线圈的作用而发生旋转，一面还周期性地受到线圈的螺旋金属丝的扰动，因而可以使传热强化。由于绕制线圈的金属丝直径很细，流体旋流强度也较弱，所以阻力较小，有利于节省能源。螺旋线圈是以线圈节距H与管内径d的比值技术参数，且长径比是影响传热效果和阻力系数的重要因素。科学家通过实验研究总结了形式为Nu=BRem的经验公式，其中B和m的值因螺旋丝尺寸不同而不同。 采用实验方法确定不同流量下的Rei与Nui，用线性回归方法可确定B和m的值。 单纯研究强化手段的强化效果（不考虑阻力的影响），可以用强化比的概念作为评判准则，它的形式是：Nu/Nu0，其中Nu是强化管的努塞尔准数，Nu0是普通管的努塞尔准数，显然，强化比Nu/Nu0＞1，而且它的值越大，强化效果越好。 二、实验方法及步骤 1.实验前的准备,检查工作. (1) 向水箱中加水至液位计上端。 (2) 检查空气流量旁路调节阀是否全开。 (3) 检查蒸气管支路各控制阀是否已打开。保证蒸汽和空气管线的畅通。 (4) 接通电源总闸，设定加热电压，启动电加热器开关，开始加热。 2. 实验开始.人工实验操作；　 (1).合上电源总开关。 (2).打开加热电源开关,直至有水蒸气冒出,在整个实验过程中始终保持换热器出口处有水蒸气。 (3).利用变频器启动风机（按变频器上的 STOP 键）并用旁路调节阀来调节空气的流量,在一定的流量下空气出口温度稳定后分别记录由温度巡检仪测量显示的空气进、出口温度，换热器内管壁面的温度，空气流量。然后,再改变流量继续实验。 (4).实验结束后,依次关闭加热电源、风机和总电源。一切复原。 五．注意事项： (1). 实验前将加热器内的水加到指定的位置,防止电热器干烧损坏电器。特别是每个实验结束后，进行下一实验之前，如果发现水位过低（不得低于液位计的二分之一），应及时补给水量。 (2). 刚刚开始加热时,加热电压在(160V-180V)左右。 (3). 约加热十分钟后,可提前启动鼓风机,保证实验开始时空气入口温度t1(℃)比较稳定。。 （4）.必须保证蒸汽上升管线的畅通。即在给蒸汽加热釜电压之前，两蒸汽支路控制阀之一必须全开。在转换支路时，应先开启需要的支路阀，再关闭另一侧，且开启和关闭控制阀必须缓慢，防止管线截断或蒸汽压力过大突然喷出。 （5）.必须保证空气管线的畅通。即在接通风机电源之前，两个空气支路控制阀之一和旁路调节阀必须全开。在转换支路时，应先关闭风机电源，然后开启和关闭控制阀。 5．问题讨论 ①列出本次实验回归得到的光管、强化管传热准数关联式，并与文献上的准数关联式作对比和讨论。 对比光管、强化管的传热效果，讨论强化传热有哪些途径和方法。 数 据 整 理 表 （1）（光管） No. 1 2 3 4 5 6 7 8 流量（Kpa) 0.81 0.98 1.19 1.34 1.50 1.66 1.83 2.03 t1 (℃） 28.9 29.2 29.6 30.0 30.6 31.4 32.0 32.6 ρt1 (Kg/m3) 1.165 1.165 1.165 1.165 1.165 1.165 1.165 1.165 t2 (℃） 67.6 67.1 66.6 66.3 66.1 66.2 66.2 66.1 tw(℃） 98.9 98.9 98.8 98.9 98.9 98.8 98.8