傳熱綜合試驗

1、2、 通過實驗掌握確定傳熱膜系數(shù)準數(shù)關(guān)聯(lián)式中系數(shù)和指數(shù)的方法。1、掌握傳熱膜系數(shù) 及總傳熱系數(shù)K的測定方法 3、通過實驗提高對關(guān)聯(lián)式 的理解，并分析 的影響因素，了解工程上強化傳熱的措施。 1、對流傳熱的核心問題是求算傳熱膜系數(shù) ，當(dāng)流體無相變化時對流傳熱準數(shù)關(guān)聯(lián)式的一般形式為： 對強制湍流， 準數(shù)可以忽略。 rGprnrmuGPAN RenrmuPReAN則 2、本試驗中，可用圖解法和最小二乘法計算準數(shù)關(guān)聯(lián)式中的指數(shù)m、n和系數(shù)A 。 用圖解法對多變量方程進行關(guān)聯(lián)時，可取n=0.4，這樣就簡化成單變量方程。兩邊取對數(shù)，得到直線方程：RelgmAlgPNlg.ru40 在雙對數(shù)座標系中作圖，找

2、出直線斜率，即為方程的指數(shù)m。在直線上任取一點的函數(shù)值代入方程中得到系數(shù)A，即：m.ruRePNA40用圖解法，根據(jù)實驗點確定直線位置，有一定的用圖解法，根據(jù)實驗點確定直線位置，有一定的人為性。而用人為性。而用最小二乘法最小二乘法回歸，可以得到最佳關(guān)聯(lián)回歸，可以得到最佳關(guān)聯(lián)結(jié)果。結(jié)果。 應(yīng)用自編程序和一些計算軟件在電子計算機上應(yīng)用自編程序和一些計算軟件在電子計算機上對多變量方程進行對多變量方程進行一次回歸一次回歸，就能同時得到，就能同時得到A A、m m、n n。要想得到要想得到關(guān)聯(lián)式中的指數(shù)關(guān)聯(lián)式中的指數(shù)m m、n n和系數(shù)和系數(shù)A A ，首先要首先要有有NuNu、ReRe、PrPr的數(shù)據(jù)組

3、。（的數(shù)據(jù)組。（試驗中試驗中改變空氣的流量改變空氣的流量以改以改變準數(shù)變準數(shù)Re之值之值, 根據(jù)根據(jù)定性溫度定性溫度計算對應(yīng)的準數(shù)計算對應(yīng)的準數(shù)Pr值。值。） 一定流速下對流傳熱系數(shù)的計算過程一定流速下對流傳熱系數(shù)的計算過程 牛頓冷卻定律：mtAQ式中： 傳熱膜系數(shù) 傳熱量 A 總傳熱面積 (圓管內(nèi)表面積) 管內(nèi)壁面溫度和管內(nèi)流體溫 度的對數(shù)平均溫差。 CmW2 Q W 2mmtC傳熱量Q可由下式求得:3600Q12ttCWp式中：W 質(zhì)量流量 流體定壓比熱 ， 流體進出口溫度hkgPCCkgJ1t2t C02931V.W 以空氣為介質(zhì)的實驗及其傳熱量Q計算中的質(zhì)量流量W為: 其中： 2121

4、000TTPPPTVV式中：式中： V V空氣轉(zhuǎn)子流量計在操作狀態(tài)下示值空氣轉(zhuǎn)子流量計在操作狀態(tài)下示值; m; m3 3/h/h V V0 0標準狀態(tài)下氣體流量標準狀態(tài)下氣體流量; m; m3 3/h/h T T0 0、P P0 0 標準狀態(tài)下溫度標準狀態(tài)下溫度273 K273 K和壓力和壓力1atm 1atm T1 T1、P1 P1 轉(zhuǎn)子流量計標定狀態(tài)下溫度轉(zhuǎn)子流量計標定狀態(tài)下溫度293K293K和壓力和壓力1atm1atm T2 T2、P2 P2 轉(zhuǎn)子流量計使用狀態(tài)下溫度和壓力轉(zhuǎn)子流量計使用狀態(tài)下溫度和壓力公式公式來源來源3、總傳熱系數(shù)的計算過程、總傳熱系數(shù)的計算過程 mtAKQ 式中：

5、K 總傳熱系數(shù) 傳熱量 A 總傳熱面積 (內(nèi)管外表面積) 冷熱流體進出口溫度的對數(shù)平均溫差。 CmW2 Q W 2mmtC傳熱量傳熱量Q Q可由下式求得可由下式求得: : 12ttCWpcc Q 出進出進tTtTtTtTtm ln對數(shù)平均溫差對數(shù)平均溫差 本試驗裝置共本試驗裝置共6 6套，內(nèi)管均為黃銅管，管內(nèi)徑為套，內(nèi)管均為黃銅管，管內(nèi)徑為12 mm12 mm有效長度均為有效長度均為1.2 m1.2 m。 壁溫的測定是將熱電偶焊在內(nèi)管的外管壁的槽壁溫的測定是將熱電偶焊在內(nèi)管的外管壁的槽內(nèi)，其值可由數(shù)字顯示表直接讀取內(nèi)，其值可由數(shù)字顯示表直接讀取。 1. 設(shè)備及測量儀表：設(shè)備及測量儀表：見圖見圖

6、2、實驗流程：、實驗流程： 流程符號設(shè)備2.流量調(diào)節(jié)閥 3.轉(zhuǎn)子流量計 4.備用閥 5.溫度計 6.黃銅管 7.外套管 8.放氣咀 9.壓力表 10.蒸汽流量調(diào)節(jié)閥 11. 熱電偶 12.放氣咀 13.泄水閥 14.溫度計 15.排氣閥 18.熱電偶示值 21.鼓風(fēng)機符號說明符號說明 冷空氣由風(fēng)機冷空氣由風(fēng)機2121經(jīng)傳子流量計經(jīng)傳子流量計3 3計量后，流入內(nèi)計量后，流入內(nèi)管并與套管環(huán)隙中之蒸汽換熱?？諝饬髁靠靠刂崎y管并與套管環(huán)隙中之蒸汽換熱?？諝饬髁靠靠刂崎y2 2調(diào)節(jié)，空氣的進出口溫度由溫度計調(diào)節(jié)，空氣的進出口溫度由溫度計5 5、1414測量。測量。 加熱蒸汽由定壓蒸汽鍋爐或總蒸汽管道經(jīng)過自

7、加熱蒸汽由定壓蒸汽鍋爐或總蒸汽管道經(jīng)過自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)穩(wěn)壓后，再經(jīng)閥門動調(diào)節(jié)系統(tǒng)穩(wěn)壓后，再經(jīng)閥門1010進入套管環(huán)隙，與進入套管環(huán)隙，與內(nèi)管中冷空氣換熱。內(nèi)管中冷空氣換熱。流程流程1、 實驗開始時，先通空氣。再通加熱蒸汽。并打開放氣咀8，待空氣排凈后再關(guān)小，但在整個實驗過程中，它始終微開（以冒少量蒸汽為宜），以便不凝性氣體能連續(xù)排除。 2、 待蒸汽壓強，空氣流量以及進、出口溫度都穩(wěn)定后，記錄數(shù)據(jù)。維持蒸汽壓強不變，改變空氣的流量（810次）。重復(fù)實驗。同時記錄數(shù)據(jù)。 3、 結(jié)束后，先關(guān)蒸汽閥門，再?？諝?。清理。 注意事項： 調(diào)節(jié)空氣流量時，保證管內(nèi)流速呈湍流狀態(tài)；取點時，使其在雙對數(shù)坐標系上描點均

8、勻。 特別注意每改變一流量，要使操作穩(wěn)定后再讀取數(shù)據(jù)。特別是小流量時尤是如此。 空氣調(diào)節(jié)閥要緩緩開啟，以免轉(zhuǎn)子上升過快，撞碎玻璃管。 （1 1）整理出流體在圓管內(nèi)作強制）整理出流體在圓管內(nèi)作強制湍流流動湍流流動時的傳熱時的傳熱膜系數(shù)半經(jīng)驗關(guān)聯(lián)式膜系數(shù)半經(jīng)驗關(guān)聯(lián)式。（2 2）將實驗得到的半經(jīng)驗準數(shù)關(guān)聯(lián)式和公認式進）將實驗得到的半經(jīng)驗準數(shù)關(guān)聯(lián)式和公認式進行比較。并分析造成偏差的原因。行比較。并分析造成偏差的原因。（3 3）計算）計算不同流速不同流速下的總傳熱系數(shù)下的總傳熱系數(shù)K K值。值。 本實驗中管壁溫度應(yīng)接近本實驗中管壁溫度應(yīng)接近加熱蒸汽溫度還是空氣加熱蒸汽溫度還是空氣溫度溫度？為什么？為什么？ 以空氣為被加熱介質(zhì)的實驗中，當(dāng)流量增大時，以空氣為被加熱介質(zhì)的實驗中，當(dāng)流量增大時，管壁溫度管壁溫度將發(fā)生什么變化？為什么？將發(fā)生什么變化？為什么？ 3.3.管內(nèi)空氣流動速度對管內(nèi)空氣流動速度對傳熱膜系數(shù)傳熱膜系數(shù)有何影響？當(dāng)有何影響？當(dāng)空氣流量增大時，空氣離開熱交換器時的空氣流量增大時，空氣離開熱交換器時的溫度溫度將升將升高還是降低？為什么？高還是降低？為什么？ 測取數(shù)據(jù)前，為什么要測取數(shù)據(jù)前，為什么要排不凝性氣體排不凝性氣體？如果輸？如果輸水器操作不良，會導(dǎo)致什么后果？水