对流给热系数的测定实验
7页1、对流给热系数的测定一、实验目的1、观察水蒸气在换热管外壁上的冷凝现象,并判断冷凝类型;2、测定空气(或水)在圆直管内强制对流给热系数a .;3、应用线性回归分析方法,确定关联式Nu=AReE4中常数a、m的值。4、掌握热电阻测温的方法。二、基本原理在套管换热器中,环隙通以水蒸气,内管管内通以空气或水,水蒸气冷凝放热以加热空 气或水,在传热过程达到稳定后,有如下关系式:式中:VpCp(t2 一匕)=邕一t)mV被加热流体体积流量,m3/s;(1-1)P被加热流体密度,kg/m3;Cp被加热流体平均比热,J/(kgC);气一一流体对内管内壁的对流给热系数,W/(m2C); 匕、t2被加热流体进、出口温度,C;Ai内管的外壁、内壁的传热面积,m2;(1-2)(TTw)m水蒸气与外壁间的对数平均温度差,C;(T 一印)=(T1 T”1) %-七)7mT -Tln 1”1T2 - T”2(1-3)(twt)m一内壁与流体间的对数平均温度差,C;(t -1) = S”1T1)一 S” L 2)w mt”1 -11匕 2 - 12式中:T、T2蒸汽进、出口温度,C; 当内管材料导热性能很好,即4值很
2、大,且管壁厚度很薄时,可认为Tw1=tw1,Tw2=tw2, 即为所测得的该点的壁温。Tw1、Tw2、外壁和内壁上进、出口温度,。C。由式(1-3)可得:a = *(,2 一1)iA0(tw 一)m若能测得被加热流体的V、L、t,,内管的换热面积A,以及水蒸气温度T,壁温T .121w1(1-4)Tw2,则可通过式(1-4)算得实测的流体在管内的(平均)对流给热系数。流体在直管内强制对流时的给热系数,可按下列半经验公式求得:湍流时:(1-5)Xa. 0.023 Re0.8Pr0.4i式中:a.流体在直管内强制对流时的给热系数,W/ (m2C);入流体的导热系数,W/(m2 C);d内管内径,m;Re流体在管内的雷诺数,无因次;Pr一流体的普朗特数,无因次。上式中,定性温度均为流体的平均温度,即tf = (t1 + t2) / 2。过渡流时:_ :a. pa.(1-6)1 6 X10) 式中:中修正系数,中1一柘2.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Nu = A Re m Pr n(1-7)Nu =i 人其中:气经过计算可知,对于管内被加热
3、的空气,物性数据、cpi、p、吒可根据定性温度tm查得。普兰特准数Pr.变化不大,可以认为是常数,则关联式的形式简化为: iNu = A Re m Pr o.4(1-8)这样通过实验确定不同流量下的阴与叫然后用线性回归方法确定A和m的值。三、实验装置与流程1. 实验装置实验装置如图1所示。来自蒸汽发生器的水蒸气进入玻璃套管换热器,与来自水泵)的水进行热交换,冷凝水 经疏水器排入地沟。冷水经涡轮流量计进入套管换热器内管(紫铜管),热交换后排出装置 夕卜。图1传热系数测定装置流程图1-可移动框架2-中间储水箱3-液位控制浮球阀4-涡轮流量计5-水箱排水阀66-阀57-进水口 8-水泵9-脚轮10-冷凝水排放口 11-冷凝水排水阀4 12-蒸汽进汽口 13-冷凝水调节阀2 14-蒸汽调节阀3 15-冷流体出口温度16-蒸汽压力表17-壁面右端温度18- 排不宁性气体阀门19-蒸汽右端温度20-冷流体流量调节阀1 21-壁面左端温度22-蒸汽左 端温度23-排不宁性气体阀门24-冷流体进口温度25-换热外套管26-换热紫铜管27-可视 视窗2. 仪表箱面板图如2所示:15图2仪表箱面板图1-总
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