空气-蒸汽对流给热系数测定.docx

空气蒸汽对流给热系数测定紫铜管规格：直径212.5mm，长度L=1000mm外套玻璃管规格：直径1005mm，长度L=1000mm1、原始数据记录如下表：序号 12345678水蒸气压强P(MPa) 0.030.030.030.030.030.030.030.03冷流体流量m3/h2220181512963冷流体进口温度t147.846.045.645.144.443.641.640.4冷流体出口温度t280.679.979.879.780.080.480.980.4蒸汽进口温度T1103.1102.8102.8103.0103.3103.2103.7103.5蒸汽出口温度T2103.9103.5103.4103.7104.1103.6104.4104.02、根据 将冷热流体的进出口温度换算成冷热流体间的对数平均温差,数据总结如下表.序号12345678冷流体流量m3/h2220181512963冷流体进口温度t147.846.045.645.144.443.641.640.4冷流体出口温度t280.679.979.879.780.080.480.980.4蒸汽进口温度T1103.1102.8102.8103.0103.3103.2103.7103.5蒸汽出口温度T2103.9103.5103.4103.7104.1103.6104.4104.0tm36.776737.582237.764838.274638.687238.446339.479139.98893、在0100之间，冷流体的物性与温度的关系有如下拟合公式。（1）空气的密度与温度的关系式：（2）空气的比热与温度的关系式：60以下 J / (kg ), 70以上 J / (kg )。（3）空气的导热系数与温度的关系式： （4）空气的黏度与温度的关系式：按以上公式，并以标准单位换算，得到如下数据结果表：序号12345678空气质量流率m(kgs) 1037.03376.41295.7754.8173.8582.8971.9380.971空气进口密度(Kg/m3)1.09931.10581.10721.10901.11151.11441.12171.126空气比热Cp(J/kg)10051005100510051005100510051005空气导热系数（W/m）1022.94535672.93572.93372.93142.92992.92832.92252.9159空气粘度(PaS) 1052.032.0232.022.022.022.022.022.01对流传热系数（Wm）125.4877115.7145104.6247104.624771.011955.471338.585719.42422理论w/(m2)125.7769116.9923107.629693.124978.031762.110945.118225.9808误差0.23%1.09%2.79%6.47%9.00%10.69%14.48%25.24%4、对于流体在圆形直管内作强制湍流对流传热时，若符合如下范围内：Re=1.01041.2105,Pr0.7120，管长与管内径之比l/d60,则传热准数经验式为， （49）式中：Nu努塞尔数，无因次；Re雷诺数，无因次；Pr普兰特数，无因次；当流体被加热时n0.4，流体被冷却时n0.3； 按以上公式，并以标准单位换算，得如下数据结果表。 序号12345678雷诺数Re26353.8024168.3721792.5218202.7214602.1810985.337384.543714.26普兰特数Pr0.69250.69280.69290.69290.69290.69300.69310.6933努塞尔数Nu68.168463.066757.060147.541538.779630.308921.124810.6584Nu理论68.325463.763158.698950.8286742.6131833.9367924.7011514.25606ln(Nu理论/Pr0.4)4.37124.30194.21924.07523.89893.67123.35352.8037ln(Nu/Pr0.4)4.36894.29094.19094.00833.80463.55813.19712.5129lnRe10.179410.09289.98939.80939.58899.30438.90718.21995、由式 ，实验测定、并查取下冷流体对应的、换热面积A，即可由上式计算得总给热系数K如下表。序号t2-t1()换热面积A(m2)总给热系数K(W/m2)132.80.05024125.4877233.90.05024115.7145334.20.05024104.6247434.60.0502487.1024535.60.0502471.0119636.40.0502455.4713738.40.0502438.5857840.00.0502419.4242按上面计算结果,作Re-NuPr0.4曲线图如下：ln(Nu/Pr0.4)=lnA+mlnRe，所以，由上图可知lnA=-5.196，则A=0.005539，m=0.939.分析：教材中Nu/Pr0.4=0.023Re0.8，即理论值为：m=0.8;A=0.023。误差比较大。这与实验数据的温差及Re数没有全在要求的范围内有关系。如果温差不符合范围的采用齐德泰勒公式以及其他修正，误差可以减小。六、 思考题1|管中空气的流速对传热系数有何影响？当空气流速增大时，空气离开热交换器的温度 将会升 高还是降低？为什么？答：根据实验数据显示：流速增大，传热系数增大；当空气流速增大的时候，空气离开换热器的温度是降低的。因为尽管流速增大，传热系数增大，但是同时由于流速增大导致了空气换热的时间就减少了，而明显可以看出，随着流速的增大，换热时间变化的快些。2、 如果采用不同压强的蒸汽进行实验，其对流给热系数h的关联式有无影响？答：采用不同压强的蒸汽进行实验，对h关联式基本无影响。因为h(2g3r/dt)1/4，当蒸汽压强增加时，r和均增加，其它参数不变，故(2g3r/dt)1/4变化不大，所以认为蒸汽压强对h关联式无影响。3.如何评价强化传热的效果？常采用什么作为评价的指标？答：,换热器换热过程中的能量损失包含两个方面:一是推动流体流动达到一定速度时所消耗的动力;二是温