传热膜系数测定实验.docxVIP

北京化工大学 实验报告课程名称：化工原理实验实验日期： 班 级：化工0802姓 名：王拓明同组人：马文燕王国键王硕 一装置型号：而OM型压力传酶 传热膜系数测定实验 一、摘要 本实验通过水蒸汽加热空气，来测量两组进出口温度，进而通过牛顿冷却定律求得传 热膜系数，在计算得出Nu, Re, Pr,最终得出传热膜系数准数关系式中的系数A和指数m、n。 比拟强化传热膜系数和无强化传热系数的关系，在分析两种情况下的准数关联式有何 差异。 关键词：传热膜系数a对流传热准数关联式牛顿冷却定律二、实验目的 1、掌握传热膜系数a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a的因素，了解工程上强化传热的措施。 4、测定层流直管道的、随Re变化关系。 三、实验原理 对流传热的核心问题是求算传热膜系数，当流体无相变时对流传热准数关联式的一般 形式为： Nu = ARe,,,Pr,,Grp 对于强制湍流而言，Gr准数可忽略，故 本实验中可用图解法和最小二乘法计算上述准数关联式中的指数m、n和系数Ao 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0.4（流体被加热）。这样，上式即变为单变量方程，再两边取对数，即得到直线方程: ,Nu 、 A ，c1g 奇■ = lgA + mlg Re 在双对数坐标中作图，找出直线斜率，即为方程得指数mo在直线上任取一点的函数 值代入方程中，那么可得到系数A,即： , Nii- Pr04 - Re,w 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 到最正确关联结果。应用计算机，对多变量方程进行一次回归，就能同时得到a、m、no 对于方程得关联，首先要有Nu、Re、Pr的数据组。其准数定义式分别为： dupCppadRe = —— , Pr = -L-L- , Nu =—— 实验中改变冷却水的流量以改变Re准数的值。根据定性温度（冷空气进，出口温度的 算术平均值）计算对应的Pr准数值。同时，由牛顿冷却定律，求出不同流速下的传热膜系 数值。进而算得Nu准数值。 牛顿冷却定律： Q = a ? A ?纯” 式中： a一一传热膜系数，【w/m2C】Q——传热量，【w】 A一一总传热面积，【m2】 Atm——管壁温度与管内流体温度的对数平均温差，1°C】 传热量Q可由下式求得： Q = W . C, T J / 3600 =0. V ? g ”2 7 J / 3600 式中： W质量流量，【kg/h】Cp——流体定压比热，【J/kg℃】 tn t2——流体进出口温度，【℃】P一一定性温度下流体密度，［kg/n?】 V流体体积流量，【n?/s】 四、实验流程 流程说明： 本实验装置流程如下列图，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，空气经加热后，排入大气。空气的流量由空气流量调 节阀调节。蒸气由蒸气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 返回蒸气发生器。放气阀门用于排放不凝性气体，在铜管之前设有一定长度的稳定段，用于 消除端效应。铜管两端用塑料管和管路相连，用于消除热效应。 2套管式换热实验装置和流程 1—风机2一孔板流量计3—空气流量调节阀4—空气入口测温点5一空气出口测温点 6—水蒸气入口壁温7—水蒸气出口壁温8—不凝性气体放空阀9一冷凝水回流管 10—蒸汽发生器11—补水漏斗12一补水阀13一排水阀 五、实验操作 1、熟悉设备，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、检查蒸气发生器中的水位，使其高度保持在水灌高度的1/2?2/3。液位过高，水会溢入 蒸气套管，过低那么可能烧毁加热器。 3、翻开总电源开关，启动风机，接通蒸气发生器的加热电源，翻开放气阀。开始实验操作。 4、将空气流量控制在某一值，仪表数值稳定后，记录数据。 5、通过改变频率，改变空气流量，重复上述实验操作，记录数据15组。为保证湍流状态, 孔板压差读数不应从0开始，最低不小于O』kp,实验中要合理取点，以保证数据点均匀。 6、强化传热，在上述实验完成后，将强化元件（静态混合器）插入铜管中，在改变空气流 量，方法同上，记录15组数据左右。 7、实验结束后，先停蒸汽发生器电源，再停风机，最后清理现场。 备注：本次实验操作简单，主要有一个同学控制流量变化即可，所以时间比拟短，但要注 意观察曲线的变化趋势，尽量选择合理有效的试验点。 六、实验数据处理 实验数据原始记录表1 （无强化过程）： 序号 空气入口温度 tyr 空气出口温度 t2/-c 壁温「 /℃ 壁温L /r 压降 /kpa 温差 /C 1 43.3 68