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1、本文格式为Word版，下载可任意编辑试验三空气 测验三 空气水对流给热系数测定 一、测验目的 1. 测定套管换热器中空气水系统的传热系数； 2. 测定不同的热空气流量时，Nu与Re之间的关系，并得到准数方程式； 二、根本原理 1. 测定传热系数K 根据传热速率方程式 （1） （2） 测验时，若能测定或确定Q、tm和A，那么可测定K。 （1）传热速率 在不考虑热损失的条件下 （3） 式中： 空气的质量流量，kg/s， ， 为空气的容积流量，m3/s， 为空气的密度，kg/m3； 空气的定压比热，J/(kgK)； 空气的进、出口温度，。 （2）传热推动力tm （4） 式中：，冷却水出口温度， ，冷
2、却水进口温度， （3）传热面积 （5） 式中：L传热管长度，m ； d传热管内径，m 。 2. 求Nu与Re的定量关系式 由因次分析法可知，空气在圆形直管中强制湍流时的传热膜系数符合以下准数关联式： 或 式中：A，n待定系数及指数； 定性温度下空气的导热系数，W/(mK); 空气的流速,m/s, ; （6） 空气的粘度,kg/(ms); 管壁对空气的传热膜系数,W/(m2K)。 在水空气换热系统中，若疏忽管壁与污垢的热阻，那么总传热系数K与传热膜系数关系为: 式中： 管壁对水的传热膜系数,W/(m2K) 管壁对空气的传热系数,W/(m2K) 的 本测验中保持水在套管环隙间的高速滚动，且由于水的
3、比热较大，因此水的进、出口温度变化很小，管壁对水的传热系数较管壁对空气的传热系数大得多，即，这样总传热系数近似等于管壁对空气的传热系数： 测验中通过调理空气的流量，测得对应的传热系数，然后将测验数据整理为Re及Nu，再将所得的一系列Nu-Re数据，通过用双对数坐标纸作图或回归分析法求得待定系数A和指数n，进而得到准数方程式。 三、测验装置 如图1所示，测验装置由加热器1、夹套换热器14、15、风机7和流量计2、10等组成。换热器的内管14为302mm的铜管,有效长度为2000mm。由风机7送入风管的冷空气经电加热器1加热后，进入套管换热器的内管14。与环隙内的冷却水换热后排至大气中。系统内，空
4、气流量由玻璃转子流量计测量。进出换热器的水和空气的温度分别用铜电阻测温探头3、4、5、12、13和玻璃管温度计测定，并在数字显示仪16、17、18、19、20上读取。 1加热器风机；2空气流量计；3,4,5,12,13铜电阻测温探头压力计；6空气流量调理阀；7风机；8,9压力(差)计；10流量计；11水流量调理阀；14,15套管换热器；16,17,18,19,20温度显示仪；21总电源开关；22,23 加热器开关；24风机开关。 图1 空气水系统传热测验装置 四、测验步骤 1测验打定 （1）在使用本设备前应了解设备的根本布局（设备的根本布局如图1所示），并按正确的操作方法使用设备。 （2）测验
5、前检查进水、进风、是否操纵正常，并举行设备预热。 2预热操作 （1）开启操纵柜总电源21，调整温度操纵仪18的操纵温度（将温控仪设定-测量开关调至设定位置，设定80C；然后将温控仪设定-测量开关调至测量位；温控仪将以80C为均值举行自动操纵）。 （2）开启风机电源开关24，调理风量阀门4将进风流量调理至流量计2的中间读数位，开启电加热器开关22（温度操纵仪操纵加热器，加热是手操纵、备用加热用，如更加寒冷地区或耗热量大等）。 （3）开启冷却水阀门11，调理水的流量至流量计10的中间读数位；查看各温度仪表变化，使温度缓慢上升逐步加热设备各片面，待温度稳定后面可举行正常操作。 3测验操作 （1）经预
6、热稳定后，调整进风流量，即可读取空气流量计前表压，空气和冷却水的进、 出口测点的温度值。测验从大风量做起，共测68组不同风量的测验数据。 （2）操作中应留神：勿将进风调理阀关闭，以免造成风机损坏；勿在没有空气流量的处境下加热空气，以免造成加热器的损坏。 4关机操作 先关闭电加热电源，然后调大风量经10分钟以上，待设备温度降至30C以下再关闭风机电源开关和冷却水阀门及总电源，以保证设备及测验室安好。 五、测验记录与数据处理 1数据记录 参见表1 表1 传热测验数据记录表 管内径： mm 管长： m； 室温： 当地大气压： Pa 流量计计前表压 温度示值 示值 序 空气空气号 V pj 水进口 水出口 进口出口m3/hr mmHg t1 t2 T1 T2 1 2 3 4 5 计算结果 Nu Re 6 2. 数据处理 将所测得的空气流量换算为m3/s单位，然后计算其密度，在用前述式（1）（6）计算出Re和Nu并作图或回归出Re-Nu方程。 六、测验报告 1将原始测验数据列成表格； 2定量分析总传热系数K与空气流速的关系； 3将空气的传热系数整理成准数方程 七、斟酌题 1影响总传热系数K的因素有哪些? 2在本测验条件下，进一步地提高冷却水的用量，是否能达成有效强化传热过程的目的? 3影响传热系数 的因素有哪些?使用 的准数关系式时要留神些什么? 6
