對流傳熱實驗實驗報告

1、實驗三對流傳熱實驗、實驗?zāi)康? .掌握套管對流傳熱系數(shù)四的測定方法,加深對其概念和影響因素的理解,應(yīng)用線性回歸法,確定關(guān)聯(lián)式Nu=ARemPr0.4中常數(shù)A、m的值;2 .掌握對流傳熱系數(shù)(隨雷諾準(zhǔn)數(shù)的變化規(guī)律;3 .掌握列管傳熱系數(shù)Ko的測定方法.二、實驗原理套管換熱器傳熱系數(shù)及其準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式的測定1.對流傳熱系數(shù)四的測定在該傳熱實驗中,冷水走內(nèi)管,熱水走外管.對流傳熱系數(shù)叫可以根據(jù)牛頓冷卻定律,用實驗來測定:iQitSi(1)式中：叫一管內(nèi)流體對流傳熱系數(shù),W/(m2?C)；Qi管內(nèi)傳熱速率,W；Si管內(nèi)換熱面積,m2；t內(nèi)壁面與流體間的溫差,C.t由下式確定:t=Tw(2)式中：t1,t2

2、一冷流體的入口、出口溫度,C；Tw一壁面平均溫度,C；由于換熱器內(nèi)管為紫銅管,其導(dǎo)熱系數(shù)很大,且管壁很薄,故認(rèn)為內(nèi)壁溫度、外壁溫度和壁面平均溫度近似相等,用tw來表示.管內(nèi)換熱面積:Si=二diLi(3)式中：di內(nèi)管管內(nèi)徑,m；Li一傳熱管測量段的實際長度,mo由熱量衡算式：Qi=WmCPm(t2-t1)(4)其中質(zhì)量流量由下式求得：Vm：m-Wm=(5)3600式中：Vm冷流體在套管內(nèi)的平均體積流量,m3/h;Cpm冷流體的定壓比熱,kJ/(kg.；Pm冷流體的密度,kg/m3.CPm和Pm可根據(jù)定性溫度tm查得,露=1為冷流體進(jìn)出口平均溫度.2tl,t2,Tw,Vm可采取一定的測量手段得

3、到.2.對流傳熱系數(shù)準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式的實驗確定流體在管內(nèi)作強制湍流,被加熱狀態(tài),準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式的形式為(6)Nu=ARemPrn.idiumdimCpmm其中：Nu二,Re=1,Pr=mim'm物性數(shù)據(jù)兒m、CPm、Pm、4可根據(jù)定性溫度tm查得.經(jīng)過計算可知,對于管內(nèi)被加熱的空氣,普蘭特準(zhǔn)數(shù)Pr變化不大,可以認(rèn)為是常數(shù),那么關(guān)聯(lián)式的形式簡化為：Nu=ARemPr0.4(7)這樣通過實驗確定不同流量下的Re與Nu,然后用線性回歸方法確定A和m的列管換熱器傳熱系數(shù)的測定管殼式換熱器又稱列管式換熱器.是以封閉在殼體中管束的壁面作為傳熱面的間壁式換熱器.這種換熱器結(jié)構(gòu)較簡單,操作可靠,可用各種結(jié)構(gòu)材料

4、主要是金屬材料制造,能在高溫、高壓下使用,是目前應(yīng)用最廣的類型.由殼體、傳熱管束、管板、折流板擋板和管箱等部件組成.殼體多為圓筒形,內(nèi)部裝有管束,管束兩端固定在管板上.進(jìn)行換熱的冷熱兩種流體,一種在管內(nèi)流動,稱為管程流體；另一種在管外流動,稱為殼程流體.實驗裝置采用雙管程.傳熱系數(shù)Ko用實驗來測定KoQitsm°.(1)式中：Ko一列管傳熱系數(shù),W/(m2?C);Qi管內(nèi)傳熱速率,W;So管外換熱面積,m2；(2)口一平均溫度差,C.&tm逆加由下式確定:(3)T2-ti式中：tl,t2一冷流體的入口、出口溫度,C；Ti,T2一熱流體的入口、出口溫度,C；逆一逆流時平均溫度差

5、,C；中一溫差校正系數(shù),由R、P的查到課本Pi.,=fP,RT2/-T1/冷流體的溫升P二T-：一、：-T1-T；兩流體的最初溫度差dT1-T2熱流體的溫降r=T2t/管外換熱面積：So=nndoL.(4)式中：do內(nèi)管管外徑,m；Lo一傳熱管測量段的實際長度,m0由熱量衡算式:(5)Qi9CPm&T)Wm其中質(zhì)量流量由下式求得:(6)式中：Vm冷流體在套管內(nèi)的平均體積流量,m3/h;Cpm冷流體的定壓比熱,kJ/(kg.；Pm冷流體的密度,kg/m3.ttcCPm和Pm可根據(jù)定性溫度tm查得,=二/為冷流體進(jìn)出口平均溫度t1,t2,T1,T2,Vm可采取一定的測量手段得到.三、實驗流

6、程和設(shè)備主要技術(shù)數(shù)據(jù)1,設(shè)備主要技術(shù)數(shù)據(jù)見表1表1實驗裝置結(jié)構(gòu)參數(shù)紫銅內(nèi)管內(nèi)徑di(mm)10.0(列管)；8.0(套管)紫銅內(nèi)管外徑do(mm)12.0套管玻璃外管內(nèi)徑Di(mm)37.0套管玻璃外管外徑Do(mm)43.0列管玻璃外管內(nèi)徑Di(mm)70.0歹管玻璃外管外徑Do(mm)76.0測量段(紫銅內(nèi)管)長度L(m)1.20玻璃轉(zhuǎn)子流量計型號：LZB25泵型號：WB50/0252 .實驗流程如圖1所示.3 .實驗的測量手段溫度的測量冷水熱水進(jìn)出口溫度采用熱電阻溫度計測得.套管壁溫采用熱電偶溫度計測量.加熱熱水箱內(nèi)裝有2組加熱器,熱水箱為雙層保溫設(shè)計.加熱方式采用溫度限制加熱圖1水-水

7、傳熱綜合實驗裝置流程圖四、實驗方法及步驟1 .實驗前的準(zhǔn)備,檢查工作.向水箱中加滿水.接通電源總閘,設(shè)定加熱表溫度為60oC,啟動電加熱器開關(guān),開始加熱.關(guān)閉熱水端轉(zhuǎn)子流量計閥門,啟動熱水泵,翻開轉(zhuǎn)子流量計閥門,選擇一個換熱器,使熱水循環(huán)流動.2 .實驗開始.選擇套管換熱器.調(diào)節(jié)熱水流量為一定值920L/ho啟動冷水泵用轉(zhuǎn)子流量計調(diào)節(jié)流量,調(diào)好某一流量后穩(wěn)定3-5分鐘后,分別測量冷水的流量,進(jìn)、出口的溫度及壁面溫度.然后,改變流量測量下組數(shù)據(jù).一般從小流量到最大流量之間,要測量46組數(shù)據(jù).做完套管換熱器的數(shù)據(jù)后,要進(jìn)行列管換熱器實驗.分別記錄熱水進(jìn)出口溫度冷水進(jìn)出口溫度.實驗方法同步驟.3 .

8、實驗結(jié)束后,依次關(guān)閉加熱、泵和總電源.一切復(fù)原.五、實驗考前須知1、檢查加熱箱中的水位是否在正常范圍內(nèi).特別是每次實驗結(jié)束后,進(jìn)行下一次實驗之前,如果發(fā)現(xiàn)水位過低,應(yīng)及時補給水量.2、實驗管路內(nèi)部不能有氣泡,高位槽一定要有溢流,以保持冷流體流量穩(wěn)定.R十克過程例如“(均以第一坦敦?fù)?jù)為例)“二.對流傳熱系數(shù)七的測定內(nèi)壁面與流體間的溫差：8=小=44.6-衛(wèi)江=23.2,22tnt?一冷沆體的人口、出口洛叟.C;2；一空國平均溫度.C,管內(nèi)換熱面積：Sj=TTdjLj=3.14*0.0081.2=0.030144m24一內(nèi)管管內(nèi)徑,m；“一傳熱管洌量段的實際長度,m質(zhì)量流量：Wm=%&=Q

9、嘖=100,998=0.02772kg/s,m36003600U0003600*10000管內(nèi)傳熱速率：Qt=WmCpm(t2-tJ=0.02772*4.182*1300*(27.5-15.3)=1414.40-Q沌丸Lh：Pg；立體瓊氏.kgW:Cpg一冷流體的定壓比Mi.kJ(kgC),Cpn和/可根據(jù)定性擺艮上得,匕卒尹)為冷淀體送出口平均溫度°,100流迎.9I000>3b000-055291血理.一人一打:一§Q流量.Ll):A管的痕囪枳.m2.,對流傳熱系數(shù):Q,_141440At*St-23.2-0.0301442022.47Wznrp努賽爾數(shù)：Ni】=

10、號=.貝=26.9215.At0.601雷諾數(shù)：Re=*=端黑等=26.9215.二.列管換熱器傳熱系數(shù)的測定.=268382°G逆流時平均溫度差：逆=(,號苫油=3；二%ST2TlS7-14.7t】.匕一冷流怵的人.、出口溫殳.C:TbT1一熱流體的人口出？溫度9.平均溫度差:Atm=3Atm逆=0.98»26.8382=26.3014%群一片靈校正系乩由R、P的立以課本PmUp=f(P,R),口=籌怒假設(shè)管外換熱面積：S.=mrd0L0=6/3.14*0.012*1.2=0.2713m2,do內(nèi)管管外徑.m:Lo一傳播管瀏量段的實際長度.加,質(zhì)量流量:wm=VmPm_Q

11、Pm100*9963600360010003600*1000=0.02767kg/s管內(nèi)傳熱速率：Qt=WmCpm(t2-tj=0.02767*4.175今1000*(44.714.7)=3465.25W,Q:無量.Lh:ps一流怵宙樂kgm3:Cpm-冷淡體的定壓比熱,kJ/(kgC),Cpm和可根據(jù)定於以及*交仔,j=(")為冷及體道出o平均祟比,/4傳熱系數(shù)：跖=帚=益篝=485.63V/(m2)<«雷諾數(shù)：Re=*=喘翳詈=4288.92No.123456a#(L/h)100150200250300350ti(C)15.314.614.214.013.813.

12、6t2(C)27.526.324.322.821.820.7Tw(C)44.638.835.633.431.532.3tm(C)21.4020.4519.2518.417.817.15(2m(kg/m3)998998.2998.4998.5998.7998.7加*10060.159.959.759.459.259.2Cpm4.1824.1834.1844.854.1854.185卬*100009.837510.0410.34210.64410.94610.946t(C)23.2018.3516.3515.013.7015.15Wm(kg/s)0.02770.04150.05540.06930.

13、08320.0971u(m/s)0.55290.82941.10581.38231.65871.9352Qi(W)1414.42035.52343.92959.42786.32885.0aii(W/m2C)2022.43679.94755.86545.16747.16317.4Re4487.26596.48540.210373.12107.14124.Nu26.92149.14863.72988.14991.17785.370Pr6.84537.01127.24818.69087.73807.7380Nu/(Pr0.4)12.47222.55228.85737.11940.21937.658N

14、o.123456a#(L/h)100150200250300350T1(C)60.460.360.460.160.560.3T2(C)5756.255.955.054.454.0t1(C)14.714.113.913.713.613.5t2(C)44.737.533.831.630.529.5tm(C)29.725.823.8522.6522.0521.5fm(kg/m3)996997997.5997.7997.7998加*10061.660.960.560.360.360.1Cpm4.1754.1794.184.1814.1814.182w*100008.21759.02759.43259.

15、6359.6359.8375Wm(kg/s)0.027670.041540.055420.069280.083140.09703u(m/s)0.35390.53080.70770.88461.06161.2385Qi(W)13465.254062.304609.675185.265874.706492.32A26.301430.840433.378733.815134.421235.0747甲0.980.980.990.980.980.99tm逆26.838231.469833.715934.505235.123735.4290K0(W/m2：C)485.63485.52509.04565.21629.09682.27Re4288.925862.017484.179160.4410992.5212564.40R0.11330.17520.22610.28490.36090.3938P0.65650.50650.42800.38580.36030.3419實驗分析一.Nu/(Pr0.4)ARem曲線通過實驗確定不同流量下的Re與Nu值,并將公式Nu=ARemPr0.4轉(zhuǎn)換為Nu/(Pr0.4)=ARem,以Nu/(Pr0.4)為縱坐標(biāo),Re為橫坐標(biāo)做線性回K0Re曲線歸得右圖,并確定出方程為y=0.0