非穩(wěn)態(tài)傳熱平均總傳熱系數(shù)的測(cè)定

1、非穩(wěn)態(tài)傳熱平均總傳熱系數(shù)的測(cè)定0422102 李建國(guó)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?.通過對(duì)不同轉(zhuǎn)速下平均總傳熱系數(shù)的測(cè)定，掌握使用夾套熱轉(zhuǎn)換器實(shí)驗(yàn)的組織方法。2.初步建立平均總傳熱系數(shù)和轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系，加深對(duì)經(jīng)驗(yàn)公式的了解。實(shí)驗(yàn)原理：套管式換熱器是化工生產(chǎn)中常用傳熱設(shè)備。其基本實(shí)驗(yàn)原理如下?lián)Q熱器的傳熱速率Q可以表示為：Q=K*Am*Tm式中 ： Q單位時(shí)間傳熱量， J；K總傳熱系數(shù)，W/m2K；Am傳熱面積， m2；DTm平均溫差，K或oCDTm =（T蒸-T進(jìn)）-（T蒸-T出）/（lnT蒸-T進(jìn)）/（T蒸-T出 ）如圖所示，夾套式反應(yīng)器中盛有質(zhì)量為m kg的反應(yīng)物，加熱用水蒸汽壓力為101.3kPa，使反應(yīng)物

2、由室溫升至80，在該溫度范圍內(nèi)平均比熱為Cp，熱交換器傳熱面積為A，攪拌漿可在0-600r/m可無級(jí)調(diào)速。本實(shí)驗(yàn)采用夾套式反應(yīng)釜測(cè)定平均總傳熱系數(shù)及平均總傳熱系數(shù)與轉(zhuǎn)速的關(guān)系，由于攪拌漿不斷攪拌，為非穩(wěn)態(tài)過程，反應(yīng)所需的時(shí)間：式中：反應(yīng)加熱所需時(shí)間/sT為蒸汽溫度/K或oCT1反應(yīng)物初始溫度/K或oCT2反應(yīng)物最終溫度/K或oCCp該溫度范圍內(nèi)平均比熱/J.kg-1.K-1K平均總傳熱系數(shù)/ W/m2KA熱交換面積/m2m反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)物質(zhì)量/kg 如圖，水蒸汽從夾套上部接管進(jìn)入，冷凝水從下部接管排出。在容器中加入攪拌漿，使液體強(qiáng)制對(duì)流，提高總傳熱系數(shù)。同時(shí)在反應(yīng)器溶液不同高度放置三個(gè)熱電偶以監(jiān)

3、測(cè)反應(yīng)過程中溫度變化情況。實(shí)驗(yàn)方法與步驟：1. 準(zhǔn)備工作 將m kg反應(yīng)物加入夾套式熱交換器中。 各處裝入熱電偶，記錄初始溫度T1，室溫T，大氣壓力P0 管外101.3kPa下蒸汽備用。2實(shí)驗(yàn)步驟方法一：緩慢開啟攪拌漿，設(shè)置轉(zhuǎn)速n為50r/m，自由轉(zhuǎn)動(dòng)5min，使反應(yīng)器內(nèi)攪拌均勻，避免剛開始啟動(dòng)，各處速率不一樣。調(diào)節(jié)蒸汽流量為一定值，保持不變，讀下蒸汽流量qv 和蒸汽壓P，反應(yīng)過程中觀察蒸汽流量變化，使其保持穩(wěn)定。管外蒸汽從上部接管進(jìn)入，開始計(jì)時(shí)，并讀下此時(shí)的溶液溫度和室溫。帶熱電偶溫度顯示為80時(shí)，停止計(jì)時(shí)，讀下此時(shí)所花費(fèi)的時(shí)間，同時(shí)停止通入蒸汽，待其自然冷卻。 待冷卻至室溫后，攪拌漿轉(zhuǎn)速加

4、快從50-600r/m，測(cè)12組數(shù)據(jù)，按照至操作，每次開始通蒸汽前先讓攪拌漿自由攪拌5min，根據(jù)蒸汽流量計(jì)的讀數(shù)，保證每次蒸汽的流量和蒸汽壓P不變。 測(cè)試完畢，緩慢關(guān)閉攪拌漿，切斷蒸汽發(fā)生器電源。該方法不足之處由于需要不斷的冷卻，所需時(shí)間較長(zhǎng)。方法二：緩慢開啟攪拌漿，設(shè)置轉(zhuǎn)速n為50r/m，自由轉(zhuǎn)動(dòng)5min，使反應(yīng)器內(nèi)攪拌均勻，避免剛開始啟動(dòng)，各處速率不一樣。調(diào)節(jié)蒸汽流量為一定值，保持不變，讀下蒸汽流量qv 和蒸汽壓P，反應(yīng)過程中觀察蒸汽流量變化，使其保持穩(wěn)定。管外蒸汽從上部接管進(jìn)入，開始計(jì)時(shí)，并讀下此時(shí)的溶液溫度和室溫。溶液溫度緩緩升高至比原來高5 ，停止計(jì)時(shí)，讀下此時(shí)所花費(fèi)的時(shí)間，同時(shí)停

5、止通入蒸汽。不冷卻，將攪拌漿轉(zhuǎn)速加快從50-600r/m，每次升溫約5測(cè)量一次，測(cè)12組數(shù)據(jù)。按照至操作，每次開始通蒸汽前先讓攪拌漿自由攪拌5min，根據(jù)蒸汽流量計(jì)的讀數(shù)，保證每次蒸汽的流量和蒸汽壓P不變。測(cè)試完畢，緩慢關(guān)閉攪拌漿，切斷蒸汽發(fā)生器電源。該方法不足之處：每次升溫的幅度不大，易造成較大的測(cè)量誤差。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理：原始數(shù)據(jù)記錄實(shí)驗(yàn)日期： 設(shè)備編號(hào)： 室溫： 大氣壓：平均總傳熱數(shù)據(jù)K與攪拌漿速率n關(guān)系實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)記錄表序號(hào) 轉(zhuǎn)速n/r*m-1蒸汽壓力P/Kpa蒸汽流量qv L/s初始溫度T1/K 最終溫度T2/K時(shí)間/s通過公式：計(jì)算不同轉(zhuǎn)速下的平均傳質(zhì)速率K，將平均傳質(zhì)速率K與攪拌漿速n作圖，初步估計(jì)K與n關(guān)系為對(duì)數(shù)關(guān)系，故也可考慮作lgK與n的關(guān)系圖，以確定K與n之間的關(guān)系。理論依據(jù)：傳熱系數(shù)K與湍動(dòng)程度成直接關(guān)系，湍動(dòng)程度越大對(duì)流傳質(zhì)系數(shù)就越大，而本實(shí)驗(yàn)中，通過攪拌漿的攪拌，使液體強(qiáng)制對(duì)流，從而湍動(dòng)的程度得到大大提高。轉(zhuǎn)速越快，湍動(dòng)程度越大，傳熱系數(shù)也越大，但傳熱系數(shù)的大