傳熱綜合試驗

傳熱綜合實驗一、試驗目的及任務

2、通過實驗掌握確定傳熱膜系數(shù)準數(shù)關聯(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。

二、基本原理

1、對流傳熱的核心問題是求算傳熱膜系數(shù)，當流體無相變化時對流傳熱準數(shù)關聯(lián)式的一般形式為：

對強制湍流，準數(shù)可以忽略。

則

2、本試驗中，可用圖解法和最小二乘法計算準數(shù)關聯(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：◆在雙對數(shù)座標系中作圖，找出直線斜率，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：◆用圖解法，根據(jù)實驗點確定直線位置，有一定的人為性。而用最小二乘法回歸，可以得到最佳關聯(lián)結果。

◆應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一次回歸，就能同時得到A、m、n。◆要想得到關聯(lián)式中的指數(shù)m、n和系數(shù)A

，首先要有Nu、Re、Pr的數(shù)據(jù)組。（試驗中改變空氣的流量以改變準數(shù)Re之值,根據(jù)定性溫度計算對應的準數(shù)Pr值。）

一定流速下對流傳熱系數(shù)的計算過程

★牛頓冷卻定律：式中：——傳熱膜系數(shù)——傳熱量A——總傳熱面積(圓管內表面積)——管內壁面溫度和管內流體溫度的對數(shù)平均溫差。

傳熱量Q可由下式求得:式中：W—質量流量—流體定壓比熱，—流體進出口溫度

◆

以空氣為介質的實驗及其傳熱量Q計算中的質量流量W為:

其中：

式中：V—空氣轉子流量計在操作狀態(tài)下示值;m3/hV0—標準狀態(tài)下氣體流量;m3/hT0、P0—標準狀態(tài)下溫度273K和壓力1atmT1、P1—轉子流量計標定狀態(tài)下溫度293K和壓力1atmT2、P2—轉子流量計使用狀態(tài)下溫度和壓力公式來源3、總傳熱系數(shù)的計算過程

式中：K——總傳熱系數(shù)——傳熱量A——總傳熱面積(內管外表面積)——冷熱流體進出口溫度的對數(shù)平均溫差。

傳熱量Q可由下式求得:對數(shù)平均溫差三、裝置和流程

◆本試驗裝置共6套，內管均為黃銅管，管內徑為12mm有效長度均為1.2m。

◆壁溫的測定是將熱電偶焊在內管的外管壁的槽內，其值可由數(shù)字顯示表直接讀取。

1.設備及測量儀表：見圖2、實驗流程：

流程符號設備2.流量調節(jié)閥3.轉子流量計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.鼓風機符號說明★

冷空氣由風機21經傳子流量計3計量后，流入內管并與套管環(huán)隙中之蒸汽換熱?？諝饬髁靠靠刂崎y2調節(jié)，空氣的進出口溫度由溫度計5、14測量。

★加熱蒸汽由定壓蒸汽鍋爐或總蒸汽管道經過自動調節(jié)系統(tǒng)穩(wěn)壓后，再經閥門10進入套管環(huán)隙，與內管中冷空氣換熱。流程四、操作要點

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（8~10次）。重復實驗。同時記錄數(shù)據(jù)。

3、結束后，先關蒸汽閥門，再?？諝狻Ｇ謇?。

注意事項：

◆調節(jié)空氣流量時，保證管內流速呈湍流狀態(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。

◆空氣調節(jié)閥要緩緩開啟，以免轉子上升過快，撞碎玻璃管。

五、報告要求（1）整理出流體在圓管內作強制湍流流動時的傳熱膜系數(shù)半經驗關聯(lián)式。（2）將實驗得到的半經驗準數(shù)關聯(lián)式和公認式進行比較。并分析造成偏差的原因。（3）計算不同流速下的總傳熱系數(shù)K值。六、討論題

⒈本實驗中管壁溫度應接近加熱蒸汽溫度還是空氣溫度？為什么？

⒉以空氣為被加熱介質的實驗中，當流量增大時，管壁溫度將發(fā)生什么變化？為什么？

3.管內空氣流動速度對傳熱膜系數(shù)有何影響？當空氣流量增大時，空氣離開熱交換器時的溫度將升高還是降低？為什么？

⒌

測取數(shù)據(jù)前，為什么