实验C 3 对流传热系数及准数关联式常数的测定.docx

实验 C 3 对流传热系数及准数关联式常数的测定学号 082N57 姓名D6第二套装置 组别同组人姓名实验日期实验目的1. 了解套管换热器的构造2. 掌握用热电偶温度计测量温度的方法3. 通过对空气一水蒸气简单套管换热器的实验研究，掌握对流传热系数％的测 定方法，加深对其概念和影响因素的理解并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4. 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中常数B、m的值和强化比Nu/NuO, 了解强化传热 的基本理论和基本方式二、实验原理1•对流传热系数«值的测定：空气传热膜系数«可以通过测定总传热系数（K）进行测取 （4-27）因管壁很薄，可将圆壁看成平壁，这里因是空气，故不计污垢热阻，上述两 项热阻均可忽略，111= + -K a a2a q K =—S Ati mi其中Atm(T -1 进)-(T -1出)进 4T -1In 进T-t出t -t=7 进T -1In 进T-t出Q = q c (t - t ) = q c (t - t )m,c p,c c 2 c1 m,h p,h h1 h 2m,c=qv,ctm=(t1+t2)/2式中： Vs空气体积流量，ms/s （由流量计测取）P——流经流量计处的空气密度，kg/m3；CP——空气定压比热J/kg・K］（可取于空气在1O1.3kPa下的数值）; t、t——空气进、出口温度，°C；进出A 换热面积，m2，a = “dl。

2. 对流传热系数准数关联式的实验确定Nu=f(Re,Pr)空气在圆形直管中作湍流流动的给热准数方程N = A Rem Pro.4 u两边取对数，一般可写成lg — = m lg Re + lg APr0,4可简写成 Y=mX+B在对数坐标纸上为一直线，所得直线的斜率等于待求的常数m,截据为B.三、装置及流程本实验装置及流程实际此装置由两套套管换热器组成，1、普通套管换热器；2、内插有螺旋线圈的强化套管换热器；3、蒸汽发生器；4、旋涡气泵；5、旁路调节阀；6、孔板流量计；7、风机出口温度(冷流体入口温度)测试点；8、9 空气支路控制阀；10、11、蒸汽支路控制阀；12、13、蒸汽放空口；14、蒸汽上升主管路；15、加水口；16、放水口；17、液位计；18、冷凝液回流口传热管参数: 表 1 实验装置结构参数实验内管内径d. (mm)i20.00实验内管外径d (mm)o22.0实验外管内径D. (mm)i50实验外管外径D (mm)o57.0测量段(紫铜内管)长度l (m)1.20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W200 伏操作电流W10安四、实验方法及步骤1、准备工作1) 接通电源总闸2) 检查鼓风机运转是否正常，检查空气进口阀是否正常；3) 向电加热釜加水至液位计上端红线处；4) 放掉管路及分离器内的冷凝水2、实验步骤1) 水沸腾后，水蒸气自行进入套管换热器外管，观察蒸汽排出口有恒量蒸汽排 出2) 约加热十分钟后，启动鼓风机3) 调节空气流量旁路阀的开度4) 稳定5-8分钟可转动各仪表读取t1 t2 t3各值5) 重复 3)与 4)共做6 个空气流量值6) 最大、最小值必须做7) 换成强化管重复以上操作。

3、实验结素1) 关闭加热器开关2) 待套管温度下降至 50oC 以下后关闭鼓风机，并将旁路阀全开3) 切断总电源五．实验数据记录普通套管123456流量(Kpa)0.461.151.82.373.013.86泵出口温度 to(°C)23.223.623.823.823.823.8流量计处流 量弘0如3他14.7623.3429.2133.5237.7842.78• 71 -传热管内流量 q / m3/h丄v tm15.1824.0530.1134.5839.0644.41-(C)24.729.530.932.134.437.6t2(C)56.154.153.753.554.156.3tw(C)99.899.899.899.899.999.7tm(C)40.441.842.342.844.247.0At")58.0057.1256.7456.3255.0652.19Q/W151.41187.13216.80233.29241.48258.778a ./(W/m2 ・°C)i34.6343.4550.6854.9358.1665.76u(m/s)13.4221.2626.6230.5834.5439.27P t (kg/ m3)1.1271.1221.121.1181.1131.104入；xioo27.5927.6927.2127.7627.8528.05Cp t101510151015101510151016p t X10000019.119.219.219.219.319.4Re1583424850.0531061.8535610.4239834.2644695.08Nu25.1031.3837.2539.5841.7746.89Pr0.70270.70380.71620.70200.70340.7027强化套管123456流量（Kpa）0.280.71.081.592.12.56泵出口温度 t0（C）24.224.224.424.825.025.0流量计处流量%/m3/h11.5318.2322.6627.5031.6234.911 7v ~传热管内流量q / m3/h丄v tm12.0719.0523.6428.7333.0936.74-（°C）31.432.933.835.437.843.1t2(C)73.569.868.268.268.770.5tw(°C)52.451.45151.853.256.8t (°C)52.451.45151.853.256.8△ t (C) m44.0545.9046.7145.8644.6841.40Q/W155.71216.08250.45289.35312.55304.60a ./ (W/m2 ・°C) i46.8862.4371.1183.6892.7797.58u(m/s)10.6716.8520.9025.4029.2632.48P t (kg/ m3)1.0851.0881.091.0871.0821.07入 t X10028.4328.3628.3328.3928.4828.74cp t101710171017101710171018p ； X10000019.719.619.619.719.719.9Re11751.9818702.1123251.5728030.4732139.5934933.49Nu32.9844.0350.2058.9565.1567.90Pr0.70470.70290.70360.70570.70350.7049实验数据的计算过程（以普通管第一列数据为例）。

1. 已知数据及有关常数:孔板流量计压差P =0.46Kpa、进口温度匕=24.7°C、出口温度=56.1 °C 壁面温度热电势99.8C 1 2⑴传热管内径d (mm)及流通断面积A(m2).idi = 20.0(mm), =0.0200 (m);A=n (d2)/ 4 = 3.142X (0.0200)2 / 4 = 0.0003142( m2).i(2) 传热管有效长度L(m)及传热面积s (m2). L=1.20 (m)is = n L d =3.142X1.20X0.0200 = 0.07541(m2).ii(3) t0 ( °C )为孔板处空气的温度，为由此值查得空气的平均密度Pq，例 如：t =23,2C，查得 P 右=1.192 Kg/m31 t1(4) 传热管测量段上空气平均物性常数的确定.先算出测量段上空气的定性温度t (C)为简化计算，取t值为空气进口温度ti(C)及出口温度t2(C)的平均值，即J二宁二兰乎二40-4(C)此查得：测量段上空气的平均密度p =1.127 (Kg/m3); 测量段上空气的平均比热Cp=1005 (J/Kg • K);测量段上空气的平均导热系数入=0.02759 /m・K);测量段上空气的平均粘度M =19.1(》pa - s );2•对流传热系数«值的计算传热管内平均体积流量 q 由下面校正计算：vq 二 c A :空 二 0.65x0.0003142x3600x '2X460 二 14.76(m3 /h) Vt0 0 0 P 1.1921 10q 二 q #0 二 14.76x 1.192 二 15.18 (ms/h)v 人,#0 p 1.0851 m冷热流体间的平均温度差At(t _#进)_(# _#出)w 进 w 出t — tIn w 进t —tw 出(99.8 — 24.7) — (99.8 — 56.1)1 99.8 — 24.7In99.8 — 56.1=58.00 (C)传热速率(W)x p x CV ,c t p ,c3600x 14.76x 1.085 x 1005 x (56.1 — 24.7) _ & 71 (W)3600a _ Q/(At x S )_ 155.71/(58.00 x 0.07541) _ 34.63 (W/m2 ・°C)i m i3. 对流传热系数准数关联式的有关计算传热管内流速u _ q /(Ax3600)_ 15.18/(0.0003142x3600) _ 13.42 (m/s)v怒赛尔数 Nu _a x d / X_ 34.63 x 0.0200/0.02759 _ 25.10ii雷诺数 Re _ d x up / y_ 0.0200x 13.42x 1.085/0.000。