液液传热实验讲义

1、传热冷水一热水综合实验一、实验目的：1、 通过对冷水一热水简单套管换热器的实验研究，掌握对流传热系数及总传热系数 Ko的测定方法，加深对其概念和影响因素的理解。2、 学会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；二、实验内容：1、 在套管式换热器中，测定 56个不同流速下，管内冷水与管间热水之间的总传热系数Ko;流体与管壁 面间对流传热系数。和i。2、 将测定值同运用 Ko与。，i之间关系式计算得出的i值进行比拟；计算得出Nu1实验和Nu2计算 的值2、对实验数据进行线性回归，求关联式Nu1实验=ARe mPr和Nu2计算=ARe mPr中常数A、m的值。三、实

2、验原理1、总传热系数 Ko的测定:由总传热速率方程式QKoKoSo tmQSo式中：Q传热速率，W;So换热管的外外表积，m2 ；tm对数平均温度差，C；Ko基于管外外表积的总传热系数，W/( m2由热量衡算式：Q WcCp& tj式中:WC-冷流体的质量流量，kg/s;Cp -冷流体的疋压比热，kJ/ kgC)；t1 , t2-分别为冷流体进、出口温度，C；Sod丄式中:do传热管的外径，m;L传热管的有效长度， m;tmt2h(t2) (T2t1)ln t2lnT1t2t1 T2t1式中：T1, T2分别为热流体进、出口温度，C;1-11-2C；1-31-41-52、对流传热系数

3、i ,°的测定对流传热系数 i,0可以根据牛顿冷却定律来实验测定:iS(twmtm)1-61-7S(t wmtm)式中：Si换热管的内外表积，S di Lm2；t1 t2 tm 冷流体平均温度，tm - C；2twm 换热管内壁外表的平均温度，C；同理：0 So (Tm Twm)式中：Tm 热流体平均温度，Tm TT-C；2Twm 换热管外壁外表的平均温度，C；因为传热管为紫铜管，其导热系数很大，加上传热管壁很薄故认为Ko1doidibdo1od m4、三个准数PrCpNudReud3、总传热系数计算式1-8Twm twm , Twm用热电偶来测量。1-91-101-111-12冷流

4、体在管内作强制湍流，准数关联式的形式为Nu ARemPrn其中：取冷流体的定性温度为定值，物性数据、Cp、可根据冷流体定性温度查得。那么普兰特准数Pr是常数，那么关联式的形式简化为：Nu ARem Pr0.4通过实验确定不同流量下的Re与Nu，然后用线性回归方法确定A和m的值。四、实验装置实验流程图及根本结构参数：如图2-1所示，实验装置的主体是一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。实验的热流体在电加热釜内加热，其KW螺旋形电加热器，用 220伏电压加热；经热流体循环泵进入换热器的壳程。冷流体由离心泵抽出，由流量调节阀调节，经转子流量计进入换热器的管程。至

5、U达逆流换热的效果。2315图2-1水-水热交换器流程及装备图实验装置:1给水阀；2 高位槽;3流量调节阀;4转子流量计；5、7、17铜康铜热偶;6、19 热敏电阻温度传感器；8二次仪表；9热电偶冷端温度补偿器；10热电偶接线板;11加水口； 12电加热釜；13液位计；14 加热釜电源；15热水循环泵；16泵电机电源;18数字温度计；20传热管；21套管；22 高位槽溢流。23离心泵；24热水流量调节阀;五、考前须知1、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。2、检查电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

6、行下一实验之前，如果发现水 位过低，应及时补给水量。3、调节流量后，应在流量计读数稳定后再读取实验数据。六、报告内容、准数关1传热实验的原始数据表、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 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。2、 在同一双对数坐标系中绘制Nu1Re和Nu2Re的关系图。3、对实验结果进行分析与讨论。七、传热实验仿真操作步骤传热实验仿真主要设备介绍图如以下图2-2所示:图2-2传热实验仿真设备介绍图到参数设置界面设置套管长度、套管外径、套管内径，设置冷水进口温度。点实验数据设置己录到实验报表中。注意：参数设置好后在本实验中不可更

7、改。 在 实验装置图中，检查电加热釜液位计， 假设发现水量较少， 翻开注水阀VA103，补充水量至2/3处;在仪外表板一 中，翻开电源总开关，启动冷水离心泵电源开关； 在 实验装置图中，翻开冷水给水阀VA101至最大；等待高位槽有溢流后， 再翻开流量调节阀VA102 ;在仪外表板一 中，启动电加热釜开关，加热电加热釜中的水；启动 热水循环泵电源开关；在实验装置图中，翻开热水给水阀VA104 ,设定阀门开度为50%，保持热水的流量固定不变； 通过调节 流量调节阀VA102的开度，调节流量所需值，在仪外表板一 界面查看流量，待数值稳定后，到实验数据一 面板点击实验数据记录一 和实验数据二面板点击实

8、验数据记录二按钮，记录实验 数据至实验报表。回到实验装置图中，调节阀门 VA102开度由小到大或由大到小，重复步骤7记录6组实验数据。考前须知：所有错误操作提示以动画灯泡为标志：VA102时，出现 假设翻开电源总开关、冷水离心泵开关，且高位槽液位没有恒定，就翻开流量调节阀 提示：请在高位槽有福流后, 冉翻开流量调节阀"为佻藤作11X 假设翻开电源总开关、电加热釜开关，未翻开注水阀VA103，但电加热釜液位较低时，出现提示:电加热善液位过低, 请补充水最至匸常“思考题1、间壁式换热器的传热机理是。A. 热传导；B.对流给热；C.热辐射;答案：A、B2、本实验传热过程中冷热流体的接触方式

9、是A. 直接接触式传热；B.间壁式传热； C.蓄热式传热;答案：B3、转子流量计的主要特点是。A. 恒截面，恒压差；B.变截面，变压差;C.恒流速，恒压差；D.变流速，恒压差;答案：C4、有关转子流量计，下面哪一种说法是错误的。A. 转子流量计为变截面的流量计；B. 通过转子流量计的流体压力降与流量无关;C. 只能用于测定液体的流量；D. 当所测流体的密度变化时需要校准；答案：D5、在多层壁中，温度差随热阻的变化是A. 热阻越大温度差越大； B. 热阻越大温度差越小； C. 温度差不随热阻的变化而变化； 答案： A6、影响传热系数的主要因素有 。A. 液体的状态：流体在传热过程中是否有相变化。有相变化时传热系数比无相变化时小。B. 流体的物理性质；C. 流体的运动状况：层流、过渡流或湍流；D. 流体对流的状况：自然对流、强制对流；E. 传热外表的形状、位置及大小； 答案： B、C、D 、E7、在本实验中，换热器中流体流动的方向是 。A. 并流； B. 逆流； C. 错流； D. 折流； 答案： B8、流体在管路中作稳态流动时 ,具有特点。A. 呈平缓的滞流；B. 呈匀速运动；C. 在任何截面处流速，流量，压强等物理参数都相等；D. 任一截面处的流速，流量，压强等物理参数不随时间而变化； 答案： D9、离心泵为什么要在出口