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1、传热膜系数测定实验报告 - 图文 - 北 京 化 工 大 学 化 工 原 理 实 验 报 告 实验名称： 对流给热系数测定实验 班 级： 姓 名： 学 号： 序 号： 同 组 人： 设备型号： 对流给热系数测定实验设备-第X套 实验日期： 对流给热系数测定实验XXX 一、【摘要】：p 选用牛顿冷却定律作为对流传热实验的测试原理,通过建立水蒸汽空气传热系统，分别对普通管换热器和强化管换热器进展了对流传热实验研究。确定了在相应条件下冷流体对流传热膜系数的关联式。此实验方法可测出蒸汽冷凝膜系数和管内对流传热系数。本实验采用由风机、孔板流量计、蒸汽发生器等装置，空气走内管、蒸汽走环隙，用计算机在线采集
2、与控制系统测量了孔板压降、进出口温度和两个壁温，计算传热膜系数，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mn取0.4，得到了半经历关联式。实验还通过在内管中参加混合器的方法强化了传热，并重新测定了、A和m。 二、实验目的 1、掌握传热膜系数及传热系数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、通过实验进步对准数关系式的理解，并分析p 影响的因素，理解工程上强化传热的措施。 三、实验原理 热量的传递方式有传导、对流、辐射三种。流体流经固体外表的传热包含壁面薄层的热传导和主体的热对流，总称为对流给热。计算对流给热过程的热量Q和热流密度q等
3、，通常需先确定给热系数。 本实验以间壁式换热器中最简单的套管换热器为研究对象，令壳程走热水蒸汽，管程强迫逆流走冷空气，跟据牛顿冷却定律可以测得圆管内空气一侧的给热系数1。进一步可以将无因次准数Nu，Re，Pr等按经历形式联络起来，并回归其中的参数A,a。根据A,a的通用关联式确定给热系数，也可到达一定的精度要求，是当前工程上确定的重要方法。 牛顿冷却定律： Q-?A-tm =?1?A1?(tw,1?t1)?(tw,2?t2) tw,1?t1lntw,2?t2 式中： 内外表给热系数，W/(m2)； Q传热量，W； A总传热面积m22； tm管壁温度与管内流体温度的对数平均温差，； t1进口温度
4、，； 对流给热系数测定实验XXX t2出口温度，； tw,1壁温，； tw,2壁温，。其中传热量 ，可由下式求得： Q?W?Cp?t2?t1?/3600-?V?Cp?t2?t1?/3600 式中： W质量流量，kg/h； Cp流体定压比热，J/(kg)； t1、t2流体进、出口温度； 定性温度下流体密度，kg/m33； V流体体积流量，m33/h。 通过测量p、t1、t2、tw1、tw2，并根据定性温度t1+t2/2和设备尺寸计算Cp1、A1，即可确定1。空气一侧的截面温度变化大于壁和水蒸气侧，测量t1、t2时，温度计要放在管道中心偏上位置且气体湍动程度足够，才能测出空气主体平均温度，否那么误
5、差很大。内外外表壁温差异很小，实验中将热电偶温度计焊接在管壁中心，测量出壁面温度tw1、tw2.空气流量通过孔板流量计测得，计算方法如下： 测量点体积流量： ?4qv，1=0.62?3.14?10?3600?2?P?1000?空气，测量点 m3?h?1 工作点体积流量：qv，1=qv，1?空气，测量点3?1 m?h ?空气，工作点 式中：p孔板流量计压降，kpa； 3?1qv，1空气流量，m?h。 强化传热增加Q的方法有增加K、A和tm。由于套管换热器内外表热阻1/?1 ?1/102 远远大于壁阻?/?铜?1/104及外外表热阻1/?2滴状冷凝且排除不凝气体等干扰，因此向套管内参加静态混合器，
6、可以较大进步?1 ，明显增加K，增加热流量?1/104 Q。测量强化后的给热系数?1的方法以及回归参数A，a的关联式形式同上。强化Q付出的代价是空气在管内流动的阻力损失增大，由于空气可压缩等原因，总能量损失除考虑机械能减少外，还应考虑内能的减少等。 四、实验装置 对流给热系数测定实验XXX 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
7、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17.50kpa，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AS5320型压力传感器，其测量范围为020kpa。 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列图所示，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
8、，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1 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 对流给热系数测定实验XXX 五、实验操作 1、实验开场前，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1/22/3。 3、翻开总电开关红色按
9、钮熄灭，绿色按钮亮，以下同。 4、实验开场时，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，翻开放气阀。 5、将空气流量控制在某一值。待仪表数值稳定后，记录数据，改变空气流量810次，重复实验，记录数据。 6、实验完毕后，先停蒸汽发生器电，再停风机，清理现场。 注意： a、实验前，务必使蒸汽发生器液位适宜，液位过高，那么水会溢入蒸汽套管；过低，那么可能烧毁加热器。 b、调节空气流量时，要做到心中有数，为保证湍流状态，孔板压差读数不应从0开场，最低不小于0.1kpa。实验中要合理取点，以保证数据点均匀。 c、切记每改变一个流量后，应等到读数稳定后再测取数据。 六、实验数据记录及处理 本实验内管内径为0.020m，有效长度为1.25m。 一空气强迫湍流给热系数 第 页 共 页
