换热器传热系数测定实验报告.docVIP

化工实验报告 姓名： 学号： 报告成绩： 课程名称 化工原理实验 实验名称 换热器传热系数的测定实验 班级名称 组长 同组者 指导教师 实验日期 教师对报告的校正意见 一、实验目的 1、了解传气—汽对流热的基本理论，掌握套管换热器的操作方法。 2、掌握对流传热系数?αi?测定方法，加深对其概念和影响因素的理解。 3、应用线性回归分析方法，确定关联式中常数?A、m的值。 4、了解强化换热的基本方式，确定传热强化比。 二、实验内容与要求 1、测定不同空气流速下普通套管换热器的对流传热系数?αi。 2、不同空气流速下强化套管换热器的对流传热系数?αi。 3、分别求普通管、强化管换热器准数关联式中常数A、m的值。 4、根据准数关联式,计算同一流量下的传热强化比?。 5、分别求取普通套管换热器、强化套管换热器的总传热系数。 实验原理 1、对流传热系数的测定： （5-1） 式中：—管内流体对流传热系数，w/（m2·℃）；Qi—管内传热速率，w； （5-2） 式中：—空气流过测量段上平均体积，m3/h； —测量段上空气的平均密度，kg/m； —管内传热面积，?m； 1 页 —测量段上空气的平均比热，J/（kg.g）； —管内流体空气与管内壁面的平均温度差，℃。 （5-3） 当2/0.5时，可简化为 （5-4） 式中：，—冷流体（空气）的入口、出口温度，℃； —壁面平均温度，℃。 2、对流传热系数准数关联式的实验确定： 流体在管内作强制对流时，处于被加热状态，准数关联式的形式为： （5-5） 其中，传热准数：（5-6） 雷诺准数：（5-7） 其中：u-测量段上空气的平均流速：（5-8） 普朗特准数：（5-9） 对于管内被加热的空气，普朗特准数变化不大，可认为是常数，关联式简化为： （5-10） 通过实验确定不同流量下的与。 3、关联式中的常数A，m的确定： 以纵坐标，Re为横坐标，在对数坐标上绘关系，作图、回归得到准数关联式中的常数A，m。 同理得到强化管准数关联式中的常数A，m。 4、强化比的确定 2 页 将强化套管换热器求得的Re、Pr数值分别带入强化管和普通管换热器所得的准关联式中，可以得到Nu及Nu0,强化比=。 5、换热器总传热系数的确定： 试验中若忽略换热器的热损失，在稳态传热过程中，空气升温获得的热量与对流传递热量及换热器的总传热量均相等，则以外表面为基准的总传热系数： （5-11） 式中S0-传热管外表面传热面积，m2。因为本实验中αiα0(αi、α0分别为管内，外壁传热系数)，故传热管内的对流传热系数αi≈冷热流体间的总传热系数K0。 实验装置 气-汽传热综合测定实验装置流程图(一）实验装置流程图 气-汽传热综合测定实验装置流程图 设备参数 实验内管内径d1(mm) 20.00 实验内管外径d2(mm) 22.00 实验外管内径D1(mm) 50.0 实验外管外径D2(mm) 57.0 测量段（紫铜内管）长度L（m) 1.20 强化内管内插物(螺旋线圈）尺寸 丝径h(mm) 1 截距H(mm） 40 加热釜 操作电压 ≤200V 操作电流 ≤10A 3 页 （三）、空气流量测量 空气流量测量由孔板流量计测量，由以下公式计算： （m3/h）（5-12） （m3/h）（5-13） （m3/h）（5-14） 式中，V—空气实际流量，m3/h；Vt1—入口温度下的空气体积流量，m3/h； V20—20℃时体积流量，m3/h。 五、实验方法与步骤 （一）实验前的准备及检查工作 1、向电热釜中加水至标志线上端处。 2、向冰水保温瓶中加入适量冰水，并保证整个实验过程中热电偶冷端均处于0℃。 检查空气流量旁路调节阀是否全开，检查普通套管换热器的空气支路控制阀是 否打开，使其分别与蒸汽上升支管和大气相通，并将强化套管换热器的进出口的阀门全部关闭。 接通电源总开关，设定加热电压185V，启动电加热器开关，开始加热。 （二）实验过程 1、一段时间后水沸腾，观察蒸汽排出口有恒量蒸汽排出，标志着实验可以开始。 2、约加热10ming后，可提前启动鼓风机，保证开始时空气入口温度t1比较稳定。 3、调节空气流量旁路阀的开度，使压差计的读数为所需的空气流量值。从最小到最大流量依次测量,每改变一次流量，稳定5～8min,，读取孔板流量计压差Δp,入口温度t1,出口温度t2,和TW值，并记录下读数，测量6组数据。 4、测量完毕后，先打开强化套管的空气和蒸汽支路控制阀，再关闭普通套管空气和蒸汽支路控制阀，重复步骤3，进行强化套管换热器的实验。测定6组实验数据。 5、实验中应注意观察储水罐中水位，若水位降至液位计下端处线，应及时补水。 （三）实验结束 关闭加热开关，过5min