6-流体流量及对流传热系数测定

1、专业：生物系统工程湖y乂学实验报告姓名：邵建智学号：3110100122日期：2013.10.28地点：紫金港农生组团D-228课程名称：生物系统传输过程指导老师：沈明卫成绩：实验名称：流体流量及对流传热系数测定同组学生姓名：.一、实验目的和意义二、实验原理三、实验材料和主要仪器四、实验方法和步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果和分析七、实验讨论和心得一、实验目的及意义对流体的流量、温度进行测量和计算机数据采集并对冷流体出口温度进行控制，能测定对流传热系数并整理成准则数关联式方程。本实验装置是以空气和水蒸汽为介质，对流换热的简单套管换热器和强化内管的套管换热器。通过对本换热器的实验研究，可以

2、掌握对流传热系数a.的测定方法，加深对其概念和1影响因素的理解。并应用线性回归分析方法，确定关联式Nu=ARemPro.4屮常数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=BRem屮常数B、m的值和强化比Nu/Nui，了解强化传热的基本理论和基本方式。二、实验原理强化传热又被学术界称为第二代传热技术，它能减小初设计的传热面积，以减小换热器的图1螺旋线圈内部结构体积和重量；提高现有换热器的换热能力；使换热器能在较低温差下工作；并且能够减少换热器的阻力以减少换热器的动力消耗，更有效地利用能源和资金。强化传热的方法有多种，本实验装置是采用在换热

3、器内管插入螺旋线圈的方法来强化传热的。螺旋线圈的结构图如图1所示，螺旋线圈由直径3mm以下的铜丝和钢丝按一定节距绕成。将金属螺旋线圈插入并固定在管内，即可构成一种强化传热管。在近壁区域，流体一面由于螺旋线圈的作用而发生旋转，一面还周期性地受到线圈的螺旋金属丝的扰动，因而可以使传热强化。由于绕制线圈的金属丝直径很细，流体旋流强度也较弱，所以阻力较小，有利于节省能源。螺旋线圈是以线圈节距H与管内径d的比值技术参数，且长径比是影响传热效果和阻力系数的重要因素。科学家通过实验研究总结了形式为NuBRem的经验公式，其屮B和m的值因螺旋丝尺寸不同而不同。采用实验3-1屮的实验方法确定不同流量下得Rei与

4、Nui，用线性回归方法可确定B和m的值。单纯研究强化手段的强化效果（不考虑阻力的影响），可以用强化比的概念作为评判准则，它的形式是：NU;：NU0,其中Nu是强化管的努塞尔准数，Nu0是普通管的努塞尔准数,显然，强化比NUNU01,而且它的值越大，强化效果越好。三、实验材料与主要仪器1.传热管参数：表1实验装置结构参数实验内管内径d.(mm)20.00实验内管外径d(mm)22.0实验外管内径D；(mm)50实验外管外径D(mm)57.0测量段(紫铜内管)长度l(m)1.00强化内管内插物(螺旋线圈)尺寸丝径h(mm)1节距H(mm)40加热釜操作电压200伏操作电流1.0002时，强化比大于

5、1,即：空L1NuNuoo七、讨论、心得1、实验前将加热器内的水加到指定的位置，防止电热器干烧损坏电器。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。2、计算机数据采集和过程控制实验时应严格按照计算机使用规程操作计算机.采集数据和控制实验时要注意观察实验现象。3、刚刚开始加热时，加热电压在(16oV)左右。4、约加热十分钟后，可提前启动鼓风机，保证实验开始时空气入口温度t(C)比较稳定。5、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

6、汽压力过大突然喷出。6、必须保证空气管线的畅通。即在接通风机电源之前，两个空气支路控制阀之一和旁路调节阀必须全开。在转换支路时，应先关闭风机电源，然后开启和关闭控制阀。7、注意电源线的相线，零、地线不能接错。经查阅资料知，有三种方法可以增加传热：1、增强传热系数(K)。增强换热器传热效果最积极的措施就是设法提高设备的传热系数K)。换热器传热系数(K)值越低，换热器传热效果也就越差。换热器传热系数K)值也就越高，换热器传热效果也就越好。2、加大传热温差t0加大换热器传热温差At是加强换热器换热效果常用的措施之一。但是，增加换热器传热温差At是有一定限度的，我们不能把它作为增强换热器传热效果最主要的手段，使用过程中我们应该考虑到实际工艺或设备条件上是否允许。3、扩展传热面积F。扩展传热面积是增加传热效果使用最多、最