对流传热实验实验报告

PAGEPAGE10实验三对流传热实验一、实验目的1.掌握套管对流传热系数 的测定方法，加深对其概念和影响因素的理解，iNuARemPr0.4、m2.掌握对流传热系数随雷诺准数的变化规律；i3．掌握列管传热系数Ko的测定方法。二、实验原理㈠套管换热器传热系数及其准数关联式的测定⒈对流传热系数的测定i在该传热实验中，冷水走内管，热水走外管。对流传热系数可以根据牛顿冷却定律，用实验来测定ii Qii t Si

（1）式中：—管内流体对流传热系数，W/(m2·℃)；iQi—管内传热速率，W；Si—管内换热面积，m2；t—内壁面与流体间的温差，℃。t由下式确定： tTw

t t122 （2）式中：t1，t2—冷流体的入口、出口温度，℃；Tw—壁面平均温度，℃；因为换热器内管为紫铜管，其导热系数很大，且管壁很薄，故认为内壁温度、外壁温度和壁面平均温度近似相等，用tw来表示。管内换热面积： Si式中：di—内管管内径，m；

dLi i

（3）Li—传热管测量段的实际长度，m。由热量衡算式：其中质量流量由下式求得：

QWCp(ti m m

t) （4）1V W m m （5）m 3600式中：V—冷流体在套管内的平均体积流量，m3/h；mCp —冷流体的定压比热，kJ/(kg·℃)；m —冷流体的密度，kg/m3。mCp 和m m

查得，tm

tt11 2t，12mt2，Tw，V可采取一定的测量手段得到。m⒉对流传热系数准数关联式的实验确定流体在管内作强制湍流，被加热状态，准数关联式的形式为NuARemPrn. （6）d u d Cp 其中：Nu

i i

，Re mi m ， Prm

mm物性数据 、Cp 、 、可根据定性温度t 查得。经过计算可知，对于管mm m m mPr简化为：NuARemPr0.4 （7）这样通过实验确定不同流量下的ReNuAm值。㈡列管换热器传热系数的测定是金属材料内部装有管束，管束两端固定在管板上。进行换热的冷热两种流体，一种在管内流动，称为管程流体；另一种在管外流动，称为壳程流体。实验装置采用双管程。传热系数Ko用实验来测定iQKot SiQm O

（1）式中：Ko—列管传热系数，W/(m2·℃)；OQi—管内传热速率，W；SOt —平均温度差，℃。mt 由下式确定： t tm m m逆

（2）t

t）m逆

1 2 1T t2ln1 22

（3）Tt2 1式中：t1，t2—冷流体的入口、出口温度，℃；T1，T2—热流体的入口、出口温度，℃；t —逆流时平均温度差，℃；m逆100—温差校正系数，由R、P的查到（课本P 。100=fP，RT/P 2TT1TR 1

T1T/11T2

冷流体的温升两流体的最初温度差热流体的温降T/T2 1

冷流体的温升管外换热面积： S dLoo oO式中：d—内管管外径，m；OOL—传热管测量段的实际长度，m由热量衡算式：O

（4）其中质量流量由下式求得：

QWCp(ti m m

t)1

（5）V mW 60m （6）m式中：Vm

—冷流体在套管内的平均体积流量，m3/h；Cp —冷流体的定压比热，kJ/(kg·℃)；m —冷流体的密度，kg/m3。mCp 和m m

查得，tm

t t122为冷流体进出口平均温度。t1，mt2，T1，T2，V 可采取一定的测量手段得到。m三、实验流程和设备主要技术数据

表1 实验装置结构参数紫铜内管内径di（mm）10.0（列管；8.0（套管）紫铜内管外径do（mm）12.0套管玻璃外管内径Di（mm）37.0套管玻璃外管外径Do（mm）43.0列管玻璃外管内径Di（mm）70.0列管玻璃外管外径Do（mm）76.0测量段（紫铜内管）长度L（m）1.20玻璃转子流量计型号：LZB—25泵型号：WB50/025⒉实验流程如图1所示。⒊实验的测量手段⑴温度的测量量。⑵加热热水箱内装有2组加热器，热水箱为双层保温设计。加热方式采用温度控制加热。图1水-水传热综合实验装置流程图四、实验方法及步骤⒈实验前的准备，检查工作。⑴向水箱中加满水。器，使热水循环流动。2.实验开始.⑴选择套管换热器。调节热水流量为一定值920L/h。3-5分钟后，4～6组数据。⑶做完套管换热器的数据后，要进行列管换热器实验。分别记录热水进出口温度冷水进出口温度。实验方法同步骤⑵。⒊实验结束后，依次关闭加热、泵和总电源。一切复原。五、实验注意事项1、检查加热箱中的水位是否在正常范围内。特别是每次实验结束后，进行下一次实验之前，如果发现水位过低，应及时补给水量。2、实验管路内部不能有气泡，高位槽一定要有溢流，以保持冷流体流量稳定。表1 套管换热器原始数据及数据整理表No.123456流量（L/h)100150200250300350t1(℃）15.314.614.214.013.813.6t2(℃）27.526.324.322.821.820.7Tw(℃）44.638.835.633.431.532.3tm(℃）21.4020.4519.2518.417.817.15ρm(kg/m3)998998.2998.4998.5998.7998.7λm*10060.159.959.759.459.259.2Cpm4.1824.1834.1844.854.1854.185μm*100009.837510.0410.34210.64410.94610.946△t(℃）23.2018.3516.3515.013.7015.15Wm(kg/s)0.027720.041590.055470.069340.083230.09710u(m/s)0.55290.82941.10581.38231.65871.9352Qi(W)1414.402035.542343.932959.442786.372885.06（W/m2·℃）i2022.473679.964755.836545.126747.116317.44Re10373.4Re06060Nu26.921549.148063.729788.149891.177285.3708Pr6.84537.01127.24818.69087.73807.7380Nu/(Pr0.4)12.472122.552228.857137.119140.219337.6580

12107.0

14124.9表2 列管换热器原始数据及数据整理表No.123456流量（L/h)100150200250300350T1(℃）60.460.360.460.160.560.3T2(℃）5756.255.955.054.454.0t1(℃）14.714.113.913.713.613.5t2(℃）44.737.533.831.630.529.5tm(℃）29.725.823.8522.6522.0521.5ρm(kg/m3)996997997.5997.7997.7998λm*10061.660.960.560.360.360.1Cpm4.1754.1794.184.1814.1814.182μm*100008.21759.02759.43259.6359.6359.8375Wm(kg/s)0.027670.041540.055420.069280.083140.09703u(m/s)0.35390.53080.70770.88461.06161.2385Qi(W)3465.254062.304609.675185.265874.706492.3226.301430.840433.378733.815134.421235.07470.980.980.990.980.980.9926.838231.469833.715934.505235.123735.4290K0(W/m2·℃)485.63485.52509.04565.21629.09682.27Re4288.925862.017484.179160.4410992.5212564.40R0.11330.17520.22610.28490.36090.3938P0.65650.50650.42800.38580.36030.3419三．i三．i—Re曲线根据实验数据绘出管内对流传热系数Re系数ReRe的增大，i减小。二．K0—Re曲线计算出不同流量下的传热系K0K0与ReRe值对K0R