传热综合试验.ppt

传热综合实验 一 实验目的 通过对空气 水蒸气简单套管换热器的实验研究 掌握对流传热系数的测定方法 加深对其概念和影响因素的理解 并应用线性回归分析方法 确定关联式Nu ARemPr0 4中常数A m的值 通过对管程内部插有螺旋线圈的空气 水蒸气强化套管换热器的实验研究 测定其准数关联式Nu ARem中常数A m的值 了解强化传热的基本理论和基本方式 二 实验内容实验1 测定5 6个不同流速下简单套管换热器的对流传热系数 对的实验数据进行线性回归 求关联式Nu ARemPr0 4中常数A m的值 实验2 测定5 6个不同流速下强化套管换热器的对流传热系数 对的实验数据进行线性回归 求关联式Nu ARem中常数A m的值 三 实验原理1 对流传热系数的测定 在空气和蒸汽冷凝传热过程中 热阻主要集中在管内空气一侧 而管外一侧蒸汽冷凝和铜管热阻远比空气侧小得多 所以取圆管内传热膜系数 1 K 式中Q 单位时间内的传热量 J s W 空气流量 kg s Cp 空气进出口温度下的平均比热 J kg K t1 空气进口温度 K t2 空气出口温度 K Pa 大气压强 mmHg 可取当地全年平均大气压 Rp 流量计前端被测介质表压强 mmHg t 流量计前介质温度 可取t t进 K 总传热系数 W m2 K A 以圆管内径为基准的传热面积 m2 对流传热系数准数关联式的实验确定 根据广泛的实验研究 对流体无物态变化的稳定对流传热而言 给热准数方程式的一般式为Nu f1 Re Pr Gr L1 L0 强制对流时 因为Gr准数可以忽略 因此Nu f2 Re Pr L1 L0 对气体而言 从理论上分析 原子数相同的气体 Pr准数应为一常数 不随温度压力而变 根据实际测定 基本上符合理论分析 干空气在各不同温度下的Pr基本不变 因此Nu f3 Re L1 L0 通常L0为管径 L1为管长 根据前人的研究 L1 L0 50 L d的影响已无关重要 因此Nu f4 Re 其中导热系数 可按下式计算 定性温度在40 80 0 02494Re 0 002491t定 w m 将以上算出的一组组Re Nu值在双对数座标纸上标绘 用作图法求出常数A和m 并与下面的计算公式进行比较 算出误差 Nu 0 199Re0 8 t式中 t 温度修正系数 当气体被冷却时 t 1 当气体被加热时 t Tf TW 0 5Tf 定性温度 TW 管壁温度 四 实验装置 实验流程图 2 流程说明如图所示 实验装置的主体是两根平行的套管换热器 内管为紫铜材质 外管为不锈钢管 两端用不锈钢法兰固定 实验的蒸汽发生釜为电加热釜 内有3根2 5kW螺旋形电加热器 用200伏电压加热 可由固态调压器调节 空气由旋涡气泵吹出 由旁路调节阀调节 经孔板流量计 由支路控制阀选择不同的支路进入换热器 管程蒸汽由加热釜发生后自然上升 经支路控制阀选择逆流进入换热器壳程 由另一端蒸汽出口自然喷出 达到逆流换热的效果 五 注意事项 由于采用热电偶测温 所以实验前要检查冰桶中是否有冰水混合物共存 检查热电偶的冷端 是否全部浸没在冰水混合物中 检查蒸汽加热釜中的水位是否在正常范围内 特别是每个实验结束后 进行下一实验之前 如果发现水位过低 应及时补给水量 必须保证蒸汽上升管线的畅通 即在给蒸汽加热釜电压之前 两蒸汽支路控制阀 见图3 2所示 之一必须全开 在转换支路时 应先开启需要的支路阀 再关闭另一侧 且开启和关闭控制阀必须缓慢 防止管线截断或蒸汽压力过大突然喷出 必须保证空气管线的畅通 即在接通风机电源之前 三个空气支路控制阀之一和旁路调节阀 见图3 2所示 必须全开 在转换支路时 应先关闭风机电源 然后开启和关闭控制阀 调节流量后 应至少稳定5 10分钟后读取实验数据 实验中保持上升蒸汽量的稳定 不应改变加热电压 且保证蒸汽放空口一直有蒸汽放出 六 报告内容 实验3 1的操作步骤 原始数据表 数据结果表 换热量 传热系数 各准数以及重要的中间计算结果 准数关联式的回归过程 结果与具体的回归方差分析 并以其中一组数据的计算举例 实验的操作步骤 原