液-液热交换总传热系数和膜系数-模板剖析

1、湖州师范学院化工原理实验报告 液- 液热交换总传热系数和膜系数的测定 一、实验内容： 1、测定液液热交换过程的总传热系数 2、测定流体在水平管内作强制湍流时的对流传热膜系数 3、根据实验数据统计估计传热膜系数准数关联式中的参数 二、实验基数 1实验设备参数 （ 1） 内管（铜管） 外径 do 0.012m 内径 di 0.008m 22 内管横载面积 Sdi2 0.00005027m2 4 内管测试长度 l 1m （ 2） 外管（玻璃管） 外径 Do 0.02m 内径 Di 0.016m （3）环隙横截面 A（Di2 do2） 0.00008792m2 4 （ 4）内管内壁横截面 Aw di

2、l 0.02513m2 （ 5）内管外壁横截面 Aw do l 0.03770m2 A A2 （ 6）平均热交换面积 A w w 0.03142m2 2 2、实验操作参数 冷水流量 V 450L/ h 冷水温度 20 三、实验数据 班级： 20130923 日期： 2015 年 12 月 9 日周三 湖州师范学院化工原理实验报告 1. 实验测得数据可参考如下表格进行记录 实验序号 热水流量 温 度 测试截面 测试截面 V V w T1 Tw1 t1 Tw2 Tw2 t2 L/h 105m3/s 10班级： 20130923 日期： 2015 年 12 月 9 日周三 kg/s （ mV ） （

3、 mV ） （ mV ） （ mV ） （ mV ） （ mV ） 1 140 3.89 3.84 （ 2.11 ） 51.7 （ 2.03 ） 49.9 （1.13 ） 29.0 （2.01 ） 49.4 （1.48 ） 36.9 （ 0.59 ） 15.0 2 120 3.33 3.29 （ 2.12 ） （2.04 ） （1.18 ） （2.00 ） （1.46 ） （ 0.61 ） 52.0 50,1 29.6 49.2 36.4 15.5 3 100 2.78 2.75 （ 2.12 ） （ 2.05 ） （1.17 ） （1.98 ） （1.43 ） （ 0.62 ） 52.0 5

4、0.3 29.4 48.7 35.7 15.8 4 80 2.22 2.19 （ 2.12 ） （2.04 ） （1.18 ） （1.96 ） （1.40 ） （ 0.62 ） 52.0 50,1 29.6 48.2 34.9 15.8 5 60 1.67 1.65 （ 2.12 ） （ 2.03 ） （1.16 ） （1.90 ） （1.32 ） （ 0.63 ） 52.0 49.9 29.1 46.8 33 16.0 6 40 1.11 1.10 （ 2.10 ） （ 2.01 ） （1.12 ） （1.83 ） （1.20 ） （ 0.64 ） 51.5 49.4 29.0 45.2 3

5、0.1 16.3 7 20 0.56 0.55 （ 2.06 ） 50.6 （ 1.98 ） 48.7 （1.05 ） 28.9 （1.68 ） 41.6 （1.07 ） 26.9 （ 0.65 ） 16.5 湖州师范学院化工原理实验报告 2实验数据整理 (1)管内热水平均温度 Tm T1 T2 , 例如，序号 1的 Tm1 54.8 45.2 50以 2 1 2 此类推，求出各序号的平均温度，以平均温度查相应的(kg/m3)， (PaS) ， Cp( j /kg )， (W /m )。 列表 实验序号 1 2 3 4 5 6 7 管内热水平均温 度 50.6 50.6 50.4 50.1 4

6、9.4 48.4 46.1 管内热水的密度 (kg/m3) 987.8 987.8 987.9 988.0 988.3 9893 9898 管内热水的粘度 (10 4 PaS) 535 535 546 549 555 565 587 管内热水的比热容 Cp(103 j /kg) 4184 4 184 4184 4183 4183 4183 4 182 管内热水的导热系 数 (W /m ) 0649 0 649 0648 0648 0647 0646 0 643 2)根据各序号的流量求出各内管管内流速，根据对应的u， ， ， d求出管内 cpV 雷诺数 Re ，普朗特准数， Pr p ，例如 u

7、 s S VS6.67 10 5 u1S1.33m / s ， 1 S 0.00005027 diu1 1 0.008 1.33 988.1 5.49 10 4 1.909 104 ， Pr1 p1 4.183 103 5.49 10 4 0.648 3.55 列表 班级： 20130923 日期： 2015 年 12 月 9 日周三 3 湖州师范学院化工原理实验报告 实验序号 1 2 3 4 5 6 7 管内流速( m/s ) 0.77 0.66 0.55 0.44 0.33 0.22 0.11 管内 Re 104 1.137 0.975 0.796 0.633 0.470 0.308 0.

8、148 管内 Pr 3.45 3.45 3.53 3.54 3.59 3.66 3.82 3) 根据各序号的质量流量，管内进出口温度， cp 求出各内管传热速率 Q ， Tm ，热水与壁面间的平均温度差 Q wc p (T1 T2) ，求出各序号冷热水平均温度差 Tm ， T1 T1 t1 T2 T2 t2 T1T2 T1 ln T2 当 TT1 2时 , TmT1 T2 T2 T1 当 T12 2时 , T 当 TT21 2时, Tm T1TW1T2T2TW2 当 TT21 2时 , Tm T1 T2 ln T1 ln T2 T1T2 2 54.8 25 29.8 T2 45.2 17.8

9、27.4 Tm 2 热水与壁温间， 29.8 27.4 29.8 27.4 28.6 T1 T1 Tw1 54.8 37.9 16.9 T2 T2 Tw2 45.2 32.7 12.5 Tm 16.9 12.5 2 14.7 Q1 qmC p (T1 T2) 6.59 10 2 4.183 103 (54.8 45.2) 2647W K1 mscp T1 T2 A Tm Q 2647 A Tm 0.03142 28.6 2946 班级： 20130923 日期： 2015 年 12 月 9 日周三 4 湖州师范学院化工原理实验报告 Q1 Ai Tm 2647 0.02513 14.7 7165

10、 实 验 序 号 流体间温度差 流体与壁面温 度差 传热速率 总传热系数 对流传热 系数 努塞尔特 准数 Tm Tm Q （ W） K Nu 1 28.55 7.15 370 412 2057 25.4 2 28.05 7.35 385 437 2087 25.7 3 27.75 7.35 380 435 2056 25.4 4 27.4 7.6 348 404 1823 22.5 5 26.85 7.95 359 425 1796 22.2 6 25.7 8.6 290 359 1341 16.6 7 23.4 8.3 207 282 992 12.3 71640.008 88.5 0.64

11、8 Nu11 di 1 列表 3实验结果 1）对流传热系数 根据量纲分析法得 Nu cRem Pr n ，取对数 lg Nu mlg Re A ，其中 A lgcPrn， 设 y lg Nu ， x lgRe ，则可作直线 y mx A ， 求出斜率 k m ， Pr 变化不大， 可设为定值，取 n 0.3，在获得 A 值的情况下，求得 c ，这样就获得了求的经验公 式。 1、用回归法求解 y mx A 中的 m 、 A 列表 实验序号 1 2 3 4 5 6 7 管内 Re 104 1.137 0.975 0.796 0.633 0.470 0.308 0.148 Nu 25.4 25.7

12、25.4 22.5 22.2 16.6 12.3 x(lg Re) 4.056 3.989 3.901 3.801 3.672 3.489 3.170 y(lg Nu) 1.405 1.410 1.405 1.352 1.346 1.220 1.090 2 x 16.45 15.91 15.22 14.45 13.48 12.17 10.05 xy 5.70 5.62 5.48 5.14 4.94 4.26 3.46 2 y 1.97 1.99 1.97 1.83 1.81 1.49 1.19 班级： 20130923 日期： 2015 年 12 月 9 日周三 5 湖州师范学院化工原理实验报告 (uN (gL 1.600 1.400 1.200 1.000 0.800 0.600 0.400 0.200 0.000 水平圆管内水冷却对数图 由上图可知， m=0.3762,a=0.5633