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传热膜系数试验报告.doc

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传热膜系数试验报告.doc

化工原理实验报告 实验三 传热膜系数测定实验 实验日期:2015年12月30日 班级: 学生姓名: 学号: 同组人: 报告摘要 本实验选用牛顿冷却定律作为对流传热实验的测试原理,通过建立不同体系的传热系统,即水蒸汽—空气传热系统、分别对普通管换热器和强化管换热器进行了强制对流传热实验研究。确定了在相应条件下冷流体对流传热膜系数的关联式。此实验方法可以测出蒸汽冷凝膜系数和管内对流传热系数。采用由风机、孔板流量计、蒸汽发生器等组成的自动化程度较高的装置,让空气走内管,蒸汽走环隙,用计算机在线采集与控制系统测量了孔板压降、进出口温度和两个壁温,计算了传热膜系数α,并通过作图确定了传热膜系数准数关系式中的系数A和指数m(n取0.4),得到了半经验关联式。实验还通过在内管中加入混合器的办法强化了传热,并重新测定了α、A和m。 二、 目的及任务 1.掌握传热膜系数α及传热系数K的测定方法; 2.通过实验掌握确定传热膜系数准数关系式中的系数A和指数m的方法; 3.了解工程上强化传热的措施。 三、基本原理 对流传热的核心问题是求算传热膜系数α,当流体无相变时对流传热准数mnpNu?ARePrGr 关系式的一般形式为:Gr数可忽略,即对于强制湍流而言。 mnPrReNu?A m、n和本实验中,可用图解法和最小二乘法计算上述准数关系式中的指数A。系数 RePr分别回归。和本实要对不同变量用图解法对多变量方程进行关联时,。这样,上式即变为单变量方程,在两)流体被加热n=0.4(验可简化上式,即取. 边取对数,得到直线方程为 Nu?lgA?mlglgRe 0.4Pr m。在直线上任取一在双对数坐标中作图,求出直线斜率,即为方程的指数A,即 点函数值带入方程中,则可得系数NuA? m0.4RePr 用图解法,根据实验点确定直线位置有一定人为性。而用最小二乘法回归,可得到最佳关联结果。应用计算机辅助手段,对多变量方程进行一次回归,就能A、m、n。的道道 Nu、Re、Pr的数据组。其特征数定义式分别为 对于方程的关联,首先要有?du??dCp?Re?Pr?Nu ? ?? ,,Re值。根据定性温度(实验中改变空气的流量,以改变空气进、出口温度的Pr值。同时,由牛顿冷却定律,算数平均值)计算对应的求出不同流速下的传热Nu值。膜系数值,进而求得 牛顿冷却定律为 Q=αA△tm 2.℃)W/(m; 式中α——传热膜系数,Q——穿热量,W ; 2A; ——总传热面积,m △t ——管壁温度与管内流体温度的对数平均温差,℃。 m穿热量可由下式求得 ?Vc(t?t)tt?)/3600?/3600(Q?Wc 11sp22pW——质量流量,kg/h式中; c——流体的比定压热容,J/(kg.℃) ; pt,t——流体进、出口温度,℃; 213; ρ——定性温度下流体密度,kg/m3V/h; ——流体体积流量,m sVp的关系空气的体积流量由孔板流量计测得,其流量与孔板流量计压差△s式为0.54 pV=26.2△sp ;——孔板流量计压降,式中△kPa3V 。/h——空气流量,ms 实验流程示意图四. 1.设备说明,×2)mm本实验空气走内管,蒸汽走环隙。内管为黄铜管,其管径为Ф(25。空气进出口温度和壁温分别由铂电阻和热电偶测得。测量空有效长度为1.25m测量管壁温度用一支铂电阻和一支气进出口温度的铂电阻应置于进出管的中心。 热电偶分别固定在管外壁的两端。孔板流量计的压差由压差传感器测得。实验使用的蒸汽发生器由不锈钢材料制成,装有玻璃液位计,加热功率为3 。/hXGB型漩涡气泵,最大鸭梨17.50kPa,最大流量100 m。风机采用1.5kW 2.采集系统说明 1)压力传感器( 。—20kPa0本实验装置采用ASCOM5320型鸭梨传感器,其测量范围为 2)显示仪表(孔板压降,测量点分别为:本实验中所有温度和压差均由人工智能仪表读取, 进出口温度,壁温。 流程说明3. 流程图如下:8.4 6 75 3 11912 2 10 1 13 、空气入口、空气流量调节阀补水口 41、风机 2、孔板流量计 3 5、空气出口测温点测温点 、冷凝液回流管、套管换热器 7 8、放气阀 96、水蒸气入口壁温 、排水阀 12、补水阀 13 1110、蒸汽发生器、补水漏斗 、 五、 实验操作要点 1.实验开始前,先弄清配电箱上各按钮与设备的对应关系,以便正确开启按钮。 2/3。2.检查蒸汽发生器中的水位,使其保持在水罐高度的1/2— 3.打开总电源开关。并接通蒸汽发生器的加热电启动风机,4.实验开始时,关闭蒸汽发生器补水阀, 源,打开放气阀。(105.将空气流量控制在某一值。待仪表数值稳定后,记录数据,改变空气流量 ),重复实验,记录数据。组数据 实验结束后,先停蒸汽发生器电源,再停风机,清理现场。6. 六、实验数据处理 1. 原始数据记录如下 传热膜系数测定原始数据表(直管传热) d=0.02m,l=1.25m 频率f T进口/℃ T出口/℃ 壁温t1/℃ 壁温t2/℃ △p孔/kpa △p管/kpa 50 35.6 64.1 101.1 100.1 4.25 46 36.4 65 101 100.1 3.63 42 35.7 65.1 101 100.2 3.04 38 34.3 64.8 101 100.2 2.51 34 32.9 64.4 101.3 100.3 2.03 30 29.7 64.3 101.1 100.4 1.57 1.91 25 27.9 64.2 101.1 100.4 1.09 1.34 20 26.8 64.6 101 100.4 0.71 0.86 15 25.8 65.2 100.9 100.4 0.4 0.54 传热膜系数测定原始数据表(加混合器) 频率f T进口/℃ T出口/℃ 壁温℃ t1/ 壁温t2/℃ △p孔/kpa △p管/kpa 50 37.4 79.2 101 100.1 1.66 45 38.9 80.4 101.1 100.1 1.35 40 38.7 80.9 101.1 100.2 1.08 35 37.5 81.2 101.1 100.3 0.83 30 35.9 81.5 101.1 100.3 0.62 25 34.1 81.8 101 100.3 0.43 20 32.4 82.3 101.1 100.4 0.26 1.82 15 30.5 83 101.1 100.5 0.15 1.04 2.数据处理 传热膜系数测定计算数据表(物性计算) d=0.02m,l=1.25m Cp=1005J/(Kg.K) 热导率 定性温度 密度 黏度 流量 qv(m3/h) μ( ρ(℃Δλ(W/m.K) t

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