给热系数的测定.doc

.WORD完美.格式编辑. .技术资料.专业整理. 序号： 03 化 工 原 理 实 验 报 告 实 验 名 称： 传热系数的测定 学 院： 化学工程学院 专 业： 化学工程与工艺 班 级： 化工093班 姓 名： 朱秀玲 学 号 09402010303 同 组 者 姓 名： 王科媛、阮小琳、朱佳佳 指 导 教 师： 张亚静 日 期： 2011年10月18日 一、实验目的 1. 观察水蒸气在换热管外壁上的冷凝现象，并判断冷凝类型； 2. 测定空气在园直管内强制对流给热系数αi； 3. 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； 4. 掌握热电阻测温的方法。 二、实验原理 在套管换热管器中，环隙通以水蒸气，内管管内通以空气，水蒸气冷凝放热以加热空气，在传热过程达到稳定后，有如下关系式： VρCp（t2-t1）=αiAi(tw-t)m (1) 式中：V-------被加热流体体积流量，m3/s ρ--------被加热流体密度，kg/m3 Cp--------被加热流体平均比热，J/(kg·℃) αi --------流体对内管内壁的对流给热系数，W/(m2·℃) t1、t2------被加热流体流进、出口的温度，℃； Ai--------内管的外壁、内壁的传热面积，m2 (T-Tw)m-------水蒸气与外壁间的对数平均温度差，℃。 (T-Tw)m=（T1-Tw1）-（T2-Tw2）/ ln[(T1-Tw1)/(T2-Tw2)] (2) (tw-t)m-------内壁与流体间的对数平均温度差，℃ (tw-t)m=[(tw1-t1)-(tw2-t2)]/ln[(tw1-t1)/(tw2-t2)] (3) 式中：T1、T2-------蒸汽进、出口温度，℃； Tw1、Tw2、tw1、tw2-------外壁和内壁上进出口温度，℃； 当内管材料的导热性能很好，即λ值很大时，且管壁厚度很薄时，可认为Tw1=tw1，Tw2=tw2，即为所测该点的壁温。 由(3)式可得：αi= VρCp（t2-t1）/Ai(tw-t)m (4) 若能测得被加热流体的V、t1、t2，内管的换热面积Ai，水蒸汽温度T，壁温Tw1、Tw2，就可以通过上式计算出对流给热系数αi。 流体在只管内强制对流时的给热系数，可以按下列半经验公式求得： αi =0.023λRe0.8Pr0.4/di 式中：αi ------流体在直管内强制对流时的给热系数，W/(m2.℃)； λ ------流体的导热系数，W/(m2.℃)； di-------内管直径，m； Re-------流体在管内的雷诺数，无因次； Pr -------流体的普朗克常数，无因次； 上式中，定性温度均为流体的平均温度，即tf=(t1+t2)/2。 对流传热系数准数关联式的实验确定 流体在管内做强制湍流，被加热状态，准数关联式的形式为： Nui=AReimPrin 其中：Nui =αi di /λi，Rei =uidiρi/μi ，Pr i=Cpiμi/λi 物性数据λi、Cpi、ρi、μ可以根据定性温度查的，经过计算可知，对于内管被加热的空气，普兰特准数变化不大，可以认定是常数Pr i =0.4，这样通过实验测定不同流量下的Rei与Nui，将上式转化为：ln（Nui/ Pr0.4）=mlnRe+lnA，然后用线性回归方法确定A和m的值。 三、