传热综合试验

传热综合实验一、试验目的及任务

2、通过实验掌握确定传热膜系数准数关联式中系数和指数的方法。1、掌握传热膜系数及总传热系数K的测定方法

3、通过实验提高对关联式的理解，并分析的影响因素，了解工程上强化传热的措施。

二、基本原理

1、对流传热的核心问题是求算传热膜系数，当流体无相变化时对流传热准数关联式的一般形式为：

对强制湍流，准数可以忽略。

则

2、本试验中，可用图解法和最小二乘法计算准数关联式中的指数m、n和系数A。

◆用图解法对多变量方程进行关联时，可取n=0.4，这样就简化成单变量方程。两边取对数，得到直线方程：◆在双对数座标系中作图，找出直线斜率，即为方程的指数m。在直线上任取一点的函数值代入方程中得到系数A，即：◆用图解法，根据实验点确定直线位置，有一定的人为性。而用最小二乘法回归，可以得到最佳关联结果。

◆应用自编程序和一些计算软件在电子计算机上对多变量方程进行一次回归，就能同时得到A、m、n。◆要想得到关联式中的指数m、n和系数A

，首先要有Nu、Re、Pr的数据组。（试验中改变空气的流量以改变准数Re之值,根据定性温度计算对应的准数Pr值。）

一定流速下对流传热系数的计算过程

★牛顿冷却定律：式中：——传热膜系数——传热量A——总传热面积(圆管内表面积)——管内壁面温度和管内流体温度的对数平均温差。

传热量Q可由下式求得:式中：W—质量流量—流体定压比热，—流体进出口温度

◆

以空气为介质的实验及其传热量Q计算中的质量流量W为:

其中：

式中：V—空气转子流量计在操作状态下示值;m3/hV0—标准状态下气体流量;m3/hT0、P0—标准状态下温度273K和压力1atmT1、P1—转子流量计标定状态下温度293K和压力1atmT2、P2—转子流量计使用状态下温度和压力公式来源3、总传热系数的计算过程

式中：K——总传热系数——传热量A——总传热面积(内管外表面积)——冷热流体进出口温度的对数平均温差。

传热量Q可由下式求得:对数平均温差三、装置和流程

◆本试验装置共6套，内管均为黄铜管，管内径为12mm有效长度均为1.2m。

◆壁温的测定是将热电偶焊在内管的外管壁的槽内，其值可由数字显示表直接读取。

1.设备及测量仪表：见图2、实验流程：

流程符号设备2.流量调节阀3.转子流量计4.备用阀5.温度计6.黄铜管7.外套管8.放气咀9.压力表10.蒸汽流量调节阀11.热电偶12.放气咀13.泄水阀14.温度计15.排气阀18.热电偶示值21.鼓风机符号说明★

冷空气由风机21经传子流量计3计量后，流入内管并与套管环隙中之蒸汽换热。空气流量靠控制阀2调节，空气的进出口温度由温度计5、14测量。

★加热蒸汽由定压蒸汽锅炉或总蒸汽管道经过自动调节系统稳压后，再经阀门10进入套管环隙，与内管中冷空气换热。流程四、操作要点

1、实验开始时，先通空气。再通加热蒸汽。并打开放气咀8，待空气排净后再关小，但在整个实验过程中，它始终微开（以冒少量蒸汽为宜），以便不凝性气体能连续排除。

2、待蒸汽压强，空气流量以及进、出口温度都稳定后，记录数据。维持蒸汽压强不变，改变空气的流量（8~10次）。重复实验。同时记录数据。

3、结束后，先关蒸汽阀门，再停空气。清理。

注意事项：

◆调节空气流量时，保证管内流速呈湍流状态；取点时，使其在双对数坐标系上描点均匀。。

◆

特别注意每改变一流量，要使操作稳定后再读取数据。特别是小流量时尤是如此。

◆空气调节阀要缓缓开启，以免转子上升过快，撞碎玻璃管。

五、报告要求（1）整理出流体在圆管内作强制湍流流动时的传热膜系数半经验关联式。（2）将实验得到的半经验准数关联式和公认式进行比较。并分析造成偏差的原因。（3）计算不同流速下的总传热系数K值。六、讨论题

⒈本实验中管壁温度应接近加热蒸汽温度还是空气温度？为什么？

⒉以空气为被加热介质的实验中，当流量增大时，管壁温度将发生什么变化？为什么？

3.管内空气流动速度对传热膜系数有何影响？当空气流量增大时，空气离开热交换器时的温度将升高还是降低？为什么？

⒌

测取数据前，为什么