化工原理實(shí)驗(yàn)總傳熱系數(shù)及熱損失

化工原理實(shí)驗(yàn)總傳熱系數(shù)及熱損失2023/4/27第1頁(yè)，共21頁(yè)，2023年，2月20日，星期一一、

實(shí)驗(yàn)?zāi)康募叭蝿?wù)1、定裸管及保溫管的熱損失，比較二者大小。2、測(cè)定保溫管保溫材料（聚胺酯泡沫塑料）的導(dǎo)熱系數(shù)λ。3、掌握管壁對(duì)空氣自然對(duì)流傳熱膜系數(shù)的測(cè)定方法。4、熟悉幾種蒸汽加熱設(shè)備傳熱系數(shù)的簡(jiǎn)便測(cè)定方法，并比較它們的大小。2023/4/27第2頁(yè)，共21頁(yè)，2023年，2月20日，星期一二、基本原理工業(yè)生產(chǎn)中，若設(shè)備的外壁溫度高于周圍環(huán)境（大氣）溫度，則設(shè)備壁面將以對(duì)流和輻射方式向外散熱，造成熱損失。如果設(shè)備內(nèi)為水蒸氣冷凝，則只要測(cè)量設(shè)備內(nèi)蒸汽的冷凝量即可算出熱損失量。2023/4/27第3頁(yè)，共21頁(yè)，2023年，2月20日，星期一℃設(shè)蒸汽在其飽和溫度℃下冷凝，產(chǎn)生凝液的體積為，密度為，在飽和溫度下水蒸氣的汽化潛熱為，凝液溫度也為則設(shè)備的熱損失可由下式求得：2023/4/27第4頁(yè)，共21頁(yè)，2023年，2月20日，星期一對(duì)于置于大空間的小設(shè)備的自由放熱情況而言，若其傳熱面積為，設(shè)備內(nèi)蒸汽的溫度為

℃，周圍空氣的溫度為

℃，并假設(shè)保持不變，則其傳熱系數(shù)可按傳熱基本方程式求得，即：

2023/4/27第5頁(yè)，共21頁(yè)，2023年，2月20日，星期一對(duì)于強(qiáng)制對(duì)流換熱設(shè)備，其傳熱系數(shù)仍可用上式計(jì)算，但其中應(yīng)為對(duì)數(shù)平均值，就本實(shí)驗(yàn)裝置水或空氣經(jīng)套管換熱而言=2023/4/27第6頁(yè)，共21頁(yè)，2023年，2月20日，星期一式中表示水（或空氣）的出口溫度，表示水（或空氣）的進(jìn)口溫度，表示設(shè)備中蒸汽的飽和溫度。計(jì)算熱損失的對(duì)流輻射聯(lián)合傳熱膜系數(shù)?？捎上率角蟮茫?023/4/27第7頁(yè)，共21頁(yè)，2023年，2月20日，星期一式中Q為按式1求得到熱損失量，為設(shè)備的外壁面積，為壁溫。為環(huán)境空氣的溫度。保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)可由下式求得。

2023/4/27第8頁(yè)，共21頁(yè)，2023年，2月20日，星期一式中：--為保溫層長(zhǎng)度；--為保溫層內(nèi)表面溫度；

--為保溫層外表面溫度

--為保溫層的內(nèi)半徑；

--為保溫層的外半徑；

--通過(guò)壁面散失的熱量可按式1求得2023/4/27第9頁(yè)，共21頁(yè)，2023年，2月20日，星期一三、裝置和流程

本實(shí)驗(yàn)裝置如圖5－1所示。設(shè)備共有五根傳熱管，管徑為Φ34×4㎜，管長(zhǎng)1000㎜，外套管管徑為Φ60×3.5㎜。裝置和流程見(jiàn)2023/4/27第10頁(yè)，共21頁(yè)，2023年，2月20日，星期一圖5—1熱損失實(shí)驗(yàn)裝置圖123456789(1--4)10(1--4)111212121212111111111516171819水蒸氣去地溝來(lái)自風(fēng)管排入大氣來(lái)自高位水槽去地溝1413數(shù)字表示2023/4/27第11頁(yè)，共21頁(yè)，2023年，2月20日，星期一1.加熱蒸汽調(diào)節(jié)閥;2.壓力表；3.排水閥；4.翅片管（翅片為裝）5.水夾套管；6.裸管；7.空氣夾套管；8.保溫管；9.（1～4）液封管；10.（1～4）量筒；11.（1～5）凝液收集閥；12.（1～5）不凝性氣體排氣閥；13.空氣調(diào)節(jié)閥；14.水調(diào)節(jié)閥；15、16.U型壓差計(jì)；17.保溫瓶；18.轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)；19.UJ36電位差計(jì)；20.鎧裝熱電偶2023/4/27第12頁(yè)，共21頁(yè)，2023年，2月20日，星期一四、操作要點(diǎn)

1、在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前必須掌握UJ－36電位差計(jì)的使用方法。2、調(diào)好冷卻風(fēng)速和水速：打開(kāi)空氣閥門(mén)13及水閥門(mén)14，參照壓差—流速圖，利用U型壓差計(jì)15.16，使風(fēng)速及水速保持在常用流速范圍。3、調(diào)好蒸汽流量；2023/4/27第13頁(yè)，共21頁(yè)，2023年，2月20日，星期一a）緩緩打開(kāi)總蒸汽閥1，五根管子同時(shí)進(jìn)氣，打開(kāi)排水閥3，排出氣包內(nèi)冷凝水，然后關(guān)閉。b）打開(kāi)各個(gè)放氣閥12，待空氣排凈后，再關(guān)小，但在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中始終微開(kāi)（以冒少量蒸汽為宜）。c）

細(xì)心地調(diào)節(jié)總蒸汽閥1，使各個(gè)U型液封管9內(nèi)保持40～60㎜水柱的液封，（不允許有夾帶蒸汽冒出），使之穩(wěn)定片刻，即可測(cè)取數(shù)據(jù)。

2023/4/27第14頁(yè)，共21頁(yè)，2023年，2月20日，星期一4、測(cè)定傳熱系數(shù)和熱損失：用量筒10接取凝液，并用秒表記錄時(shí)間。對(duì)空氣套管每15分鐘計(jì)量一次凝液量，水套管實(shí)驗(yàn)由于凝液量大，每2～3分鐘計(jì)量一次。測(cè)量凝液溫度、裸管壁溫、保溫管保溫層里外溫度、室內(nèi)空氣溫度，重復(fù)兩次。2023/4/27第15頁(yè)，共21頁(yè)，2023年，2月20日，星期一注意：為減少數(shù)據(jù)波動(dòng)，實(shí)驗(yàn)時(shí)不得開(kāi)啟門(mén)窗和盡量減少在室內(nèi)走動(dòng)。

5、實(shí)驗(yàn)結(jié)束停汽排凈氣包冷凝水，?？諝?、停水。并收拾整理現(xiàn)場(chǎng)，還清儀器設(shè)備，經(jīng)導(dǎo)師允許后方可離開(kāi)實(shí)驗(yàn)室。

2023/4/27第16頁(yè)，共21頁(yè)，2023年，2月20日，星期一五、報(bào)告要求1、計(jì)算保溫材料聚酯酯泡沫塑料的導(dǎo)熱系數(shù)。

2、計(jì)算裸管道對(duì)流輻射聯(lián)合傳熱膜系數(shù)，并于書(shū)中公式計(jì)算值進(jìn)行比較。

3、計(jì)算空氣套管，水套管道傳熱系數(shù)K并和經(jīng)驗(yàn)數(shù)值進(jìn)行比較。

2023/4/27第17頁(yè)，共21頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

4、比較保溫管與裸管道熱損失。

5、實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論。分秒必爭(zhēng)2023/4/27第18頁(yè)，共21頁(yè)，2023年，2月20日，星期一六、討論題

1、在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中為什么要保持排氣閥12有少量蒸汽冒出？為什么液封管又不允許夾帶蒸汽？2、在測(cè)定水套管或空氣套管傳熱系數(shù)k值時(shí)，為什么要保持冷卻水速和冷卻風(fēng)速恒定？3、所測(cè)同一管截面不同環(huán)向位置的壁溫是否相同進(jìn)？為什么？計(jì)算時(shí)應(yīng)怎樣去壁溫？壁溫應(yīng)接近蒸汽溫度還是空氣溫度？為什么?

2023/4/27第19頁(yè)，共21頁(yè)，2023年，2月20日，星期一4、你測(cè)得值與用教科書(shū)公式計(jì)算得的是否一致？分析一下出現(xiàn)差異的原因有哪些？

5、試比較幾根實(shí)驗(yàn)室的傳熱系數(shù)Ｋ值，并從中體會(huì)出Ｋ值主要受哪些因素影響。

持之以恒2023/4/27