传热膜系数实验 陈远均.docVIP

传热膜系数测定实验 姓名陈远均班级化工1103 学号： 2011011080 同组人：汪双伟 陆子泉 周贤宝 实验日期：203年1月日 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0.4），得到了半经验关联式。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。并将实验所得的半经验关联式与公认的关联式进行了相应的比较。整个实验进展顺利，成功完成了相关任务，达到了预期的目的。 关键词:传热膜系数；准数关系式；半经验关联式；强化传热 一、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。 二、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： 对于强制湍流而言，Gr数可忽略，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，在两边取数，得到直线方程为 在双对数坐标中作图，求出直线斜率，即为方程的指数m。在直线上任取一点函数值代入方程中，则可得到系数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。其准数定义式分别为： ，， 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。 牛顿冷却定律为 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——质量流量，kg/h； Cp——流体的定压比热容，J/（kg·）； t1t2——流体进、出口温度，； ρ——定性温度下流体密度，kg/m3；Vs——流体体积流量，m3/h。 空气的体积流量由孔板流量计测得，其流量与孔板流量计压降ΔP的关系为 式中 ΔP——孔板流量计压降，k Pa， Vs——空气流量，m3/h。 、装置和流程 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，内径为0.020m，有效长度为1.25m。空气进、出口温度和管壁温度分别由铂电阻（Pt100）和热电偶测得。测量空气进出口温度的铂电阻应置于进出管的中心。测得管壁温度用一支铂电阻和一支热电偶分别固定在管外壁两端。孔板流量计的压差由压差传感器测得。 实验使用的蒸汽发生器由不锈钢材料制成，装有玻璃液位计，加热功率为1.5kw。风机采用XGB型漩涡气泵，最大压力17.50ka，最大流量100m3/h。 2、采集系统说明 （1）压力传感器 本实验装置采用ASCOM5320型压力传感器，其测量范围为0～20ka。 （2）显示仪表 在实验中所有温度和压差等参数均可由人工智能仪表直接读取，并实现数据的在线采集与控制，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 本实验装置流程如下图所示，冷空气由风机输送，经孔板流量计计量后，进入换热器内管（铜管），并与套管环隙中的水蒸气换热，空气被加热后，排入大气。空气的流量由空气流量调节阀调节。蒸汽由蒸汽发生器上升进入套管环隙，与内管中冷空气换热后冷凝，再由回流管返回蒸汽发生器，用于消除端效应。铜管两端用塑料管与管路相连，用于消除热效应。 图 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、不凝气体放空阀； 9、冷凝水回流管； 10、蒸气发生器； 11、补水漏斗； 12、补水阀； 13、排水阀 、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。 2、检查蒸汽发生器中的水位，使其保持在水罐高度的1/2～2/3。 3、打开总电源开关（红色按钮熄灭，绿色按钮亮，以下同）。 4、实验开始时，关闭蒸汽发生器补水阀，启动风机，并接通蒸汽发生器的加热电源，打开放气阀。 5、将空气流量控制在某一值。待仪表数值稳定后，记录数据，通过调节频率改变空气流量，保证孔板压降不小于0.2kPa，重复实验8～10次，记录数据。 6、实验结束后，先停蒸汽发