传热系数测定实验
3页1、实验四 传热系数测定实验1 .实验目的(1)观察水蒸汽在水平管外壁上的冷凝现象;(2)测定空气一水蒸汽在套管换热器中的总传热系数;(3)测定空气在圆形直管内强制对流时的传热膜系数及其与雷诺数Re的关系。2 .基本原理在套管换热器中,环隙通以水蒸汽,内管管内通以空气,水蒸汽冷凝放热以加热空 气,在传热过程达到稳定后,有如下热量衡算关系式(忽略热损失):Q = VpC(I t )= K S At =a S (t t)p 21i i m i i W mPS ZaPCP (LS 队 fmK = VP C *)由此可得总传热系数i(传热膜系数)空气在管内的对流传热系数m3/s;上式中Q:传热速率,w;V:空气体积流量(以进口状态计),p :空气密度(以进口状态计),kg/m3;Cp :空气平均比热,J/(kg C);K:以内管内表面积计的总传热系数,W/(m2C);a.:空气对内管内壁的对流传热系数,W/(m2 C);,、t2 :空气进、出口温度,C;S.:内管内壁传热面积,m2;乙t :水蒸气与空气间的对数平均温度差,C;At =(T 一T-12)T t ln i T t2 T:蒸汽温度(取进
2、、出口温度相同),C。(tw-t)m :空气与内管内壁间的对数平均温度差,C; (t t) (t t ) (t t ) = w 1W2 _w mt tIn 1 t tt r 12 :内管内壁上进、出口温度,wC。2当内管材料导热性能很好,且管壁很薄时,可认为内管内外壁温度相同,即测得的外 壁温度视为内壁温度。流体在圆形直管内作强制湍流(流体流动的雷诺数Re10000)时,对流传热系数a.i 与雷诺数Re的关系可近似写成a = A Re n式中A和n为常数。两边取对数得:ln a = ln A + n In Rei根据原始实验数据计算出不同雷诺数Re (要求Re10000)下的对流传热系数以i,以lnRe 为横坐标,ln a i为纵坐标,作图得一直线,其斜率即为n。3 .实验装置与流程本实验装置由风机(旋涡气泵)、变频器、孔板流量变送器、蒸汽发生器、套管换热器、 温度传感器等构成,其流程如图2-5所示,其仪控柜面板如图2-6所示。来自蒸汽发生器的水蒸汽进入套管换热器,与来自风机的空气进行热交换,冷凝水经管 道排入地沟。冷空气经孔板流量计进入套管换热器内管(紫铜管,直径p 16 X 1.5
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