對流傳熱系數(shù)

學(xué)院化學(xué)化工年級專業(yè)化學(xué)112姓名韋高威學(xué)號1105100053實驗課程名稱化工基礎(chǔ)實驗成績學(xué)院化學(xué)化工年級專業(yè)化學(xué)112姓名韋高威學(xué)號1105100053實驗課程名稱化工基礎(chǔ)實驗成績實驗項目名稱對流傳熱系數(shù)測定實驗指導(dǎo)老師熱量衡算方程：Q—qc(T—T)—qc(t—t)mlpl12m2p321圓管傳熱牛頓冷卻定律：(t—t)—(t-1_)w2Q—a-Aw2—1wl11t—tln1-t—twl2d九圓筒壁傳導(dǎo)熱流量：Q_云oA—A21—

ln(A/A)21三、w2w2wlwl21廣州大學(xué)學(xué)生實驗報告開課學(xué)院及實驗室：年月日一、實驗?zāi)康亩?、實驗原理三、使用儀器與材料四、實驗步驟五、實驗數(shù)據(jù)記錄與處理六、實驗結(jié)果及分析一、實驗?zāi)康?、了解套管換熱器的結(jié)構(gòu)和壁溫的測量方法2、了解影響給熱系數(shù)的因素和強化傳熱的途徑3、體會計算機采集與控制軟件對提高實驗效率的作用4、學(xué)會給熱系數(shù)的實驗測定和數(shù)據(jù)處理方法二、實驗內(nèi)容1、測定空氣在圓管內(nèi)作強制湍流時的給熱系數(shù)al2、測定加入靜態(tài)混合器后空氣的強制湍流給熱系數(shù)al'3、回歸al和al'聯(lián)式Nu=A-Rea-Pr0.4中的參數(shù)A、a4、測定兩個條件下銅管內(nèi)空氣的能量損失二、實驗原理間壁式傳熱過程是由熱流體對固體壁面的對流傳熱，固體壁面的熱傳導(dǎo)和固體壁面對冷流體的對流傳熱三個傳熱過程所組成。由于過程復(fù)雜，影響因素多，機理不清楚，所以采用量綱分析法來確定給熱系數(shù)。1）尋找影響因素物性：p,卩，入，cp設(shè)備特征尺寸：1操作：u,卩gAT貝卩：a=f（p，卩，九，cp,1，u，PgAT）2）量綱分析p[ML-3],p[ML-1T-l],X[MLT-3Q-l]，cp[L2T-2Q-l],1[L]，u[LT-1],卩gAT[LT-2],a[MT-3Q-l]]3）選基本變量（獨立，含M,L,T,Q-熱力學(xué)溫度）p,1,p,九4）無量綱化非基本變量a：Nu=a1/九u:Re=p1u/pcp:Pr=cpp/九卩gAT:Gr=PgAT13p2/p25）原函數(shù)無量綱化al_F（Pluc卩0g△tl3p2、九—[□，兀，□2丿6）實驗Nu=AReaPrbGrc強制對流圓管內(nèi)表面加熱：Nu=AReaPr°-4圓管傳熱基本方程：Q—K-A_(T2—紅—K-A-At11ln1^2T—t21(T—T)—(T—T)1wl2w2—2iT—T

ln+宀T—T2w2(T-t)—(T-t)wlwlln[T—t)/(T—t)]i,2?2”：'空氣流量由孔板流量測量：q—26.2xAPo.54[m3h-1,kPa]v空氣的定性溫度：t=(t]+t2)/2[°C]實驗流程1、蒸汽發(fā)生器2、蒸汽管3、補水漏斗4、補水閥5、排水閥6、套管換熱器7、放氣閥8、冷凝水回流管9、空氣流量調(diào)節(jié)閥10、壓力傳感器11、孔板流量計12、空氣管13、風(fēng)機圖1、傳熱實驗流程套管換熱器內(nèi)管為Q27X3.5mm黃銅管，長1.25m,走冷空氣，外管為耐高溫玻璃管，殼程走100C的熱蒸汽。進、出口溫度由鉑電阻（PtlOO）測量，使用時測溫點位于管道中心。壁溫1、壁溫2由熱電偶測量，測溫點通過錫焊嵌入管壁中心，測量值為壁中心溫度。蒸汽發(fā)生器加熱功率為1.5kW,變頻器為西門子420型，風(fēng)機為XGB型旋渦氣泵，最大靜風(fēng)壓17kPa,最大流量100m3/h。此外，還用到了北京化工大學(xué)化工原理實驗室開發(fā)的數(shù)據(jù)采集與控制軟件。四、實驗操作1、檢查蒸汽發(fā)生器中的水位，約占液位計高度4/5左右，如不夠需加水；2、按下總電源、加熱器、風(fēng)機綠色按鈕，開儀表開關(guān)，等待20分鐘套管間充滿水蒸汽；3、約到15分鐘時，觀察壁溫1、壁溫2的變化以及水蒸汽的滴狀冷凝情況；4、當(dāng)有蒸汽和不凝性氣體從套管間排出時，全開流量調(diào)節(jié)閥，用鼠標(biāo)點擊上圖中綠色按鈕啟動風(fēng)機預(yù)熱設(shè)備5分鐘；5、通過計算機間隔3?4Hz調(diào)節(jié)頻率10—50—10Hz，每個點穩(wěn)定約1.5分鐘記錄數(shù)據(jù)，注意隨時查看結(jié)果，調(diào)整布點及發(fā)現(xiàn)錯誤等；6、加入靜態(tài)混合器進行強化傳熱實驗，先將出口溫度計拔出，旋轉(zhuǎn)放入混合器，再將溫度計放回中心位置。調(diào)節(jié)頻率10-50Hz，孔板壓降最小值大于O.lkPa；7、測完數(shù)據(jù)關(guān)風(fēng)機，2分鐘后，檢查壁溫100r基點偏差；8、關(guān)閉加熱器，與6步相同取出靜態(tài)混合器放好，檢查液位加水，關(guān)閉計算機。五、實驗數(shù)據(jù)表1選擇上行數(shù)據(jù)空氣普通對流給熱系數(shù)表(l=1.00,d=0.020m),100°C基點=99.9°C普通管壓差P入口溫度T1出口溫度T2壁面TwTmV20Vs,lVs,mu2.742.57499.358.250.0123060.012760.0141945.20389420.0132042.06182.3541.873.799.457.750.011480.0119791.9639.473.499.456.40.0104840.010820.0119638.11056711.6437.27399.455.10.009590.009860.0108634.60088551.363573.199.554.050.0087330.008950.0098231.29654761.083473.899.453.90.0077830.007960.0087327.83136910.006670.007320.763375.799.554.350.0065292923.34090.0055717.74730.4432.276.999.554.550.0049680.0050736QaiNuRePrNu/Pr0.4483.721187.638131.67649029.60.69997151.875583348455.815174.266122.29245621.70.69997141.052785944440.183163.006114.39041335.90.69997131.938276945420.803151.257106.14537529.20.69997122.428624844405.071141.91899.591633945.30.69997114.869216443376.293131.69092.414530186.80.69997106.591389142338.575119.40983.795925316.30.6999796.6504222543269.49595.468866.995719249.40.6999777.273037141|[2014/5/1923:27"/Graphl"(2456796)]1.inearRegressionData1_B:?-fi+B*X卩arameterUalueErrorA33.448262>30676B0.^32396.31417E-5RSDNP0.997921.696298<0-鶻禹ParameterUalueIa-1.684670.678450.694770.01731NP^,99814r.0.006268<0.0001K=m=0?69477,logA=-1?08467,所以A=0?0823,得NuO.O823Reo.69477Pro.4壓差P入口溫度T1出口溫度T2壁面TwTmV20Vs,lVs,mu3.8536.867.599.352.150.014690.015110.0164852.50404613.3535.268.399.351.750.013700.014050.0153248.78947812.9737.567.999.352.70.012900.013280.0145246.244966162.5836.167.299.451.650.012020.012350.0134642.86599552.0535.367.199.451.20.010720.010990.0119638.107829641.6234.667.299.450.90.009530.009760.0106133.806426531.2233.867.799.350.750.008270.008460.0091929.285624660.833368.399.350.650.006820.006970.0075724.11643233QaiNuRePrNu/Pr0.4592.587200.129149.350465771.160.701172.154855593.7111198.8223148.374861117.910.701171.0303516.8442176.609131.798157930.520.701151.92255490.111163.441121.97153697.60.701140.594279445.515147.182109.83747737.20.701126.6098684405.1712133.026299.273242348.910.701114.43147364.986119.70989.335236685.80.701102.9751229312.9748102.439476.4472930210.30.70188.120087寸寸o」舍NV=fi+B~*XErrorParameterUalueA11.363616.6661230.0Q2471.31266E-4aSDNP0.991634.311718<0.0001(寸on-(寸on-虧5603、如果采用不同壓強的蒸汽進行實驗，對a的關(guān)聯(lián)式有無影響？說明原因。答：由公式Nu=ARemPrn，發(fā)現(xiàn)其變量均與壓強的值無關(guān)，故采用不同的蒸汽壓無影響。4、水蒸汽的溫度是ioo°C，管道尺寸是Q27X3.5mm,結(jié)合實驗數(shù)據(jù)，計算套管換熱器總傳熱系數(shù)K1，計算空氣一側(cè)的熱阻1/01占總熱阻1/K1的百分比。答：(1)1/a2=(T-Tw)/q=(1oo-99.8)/558.3=o.ooo36,1/a1=(tw-t)/q=(1oo.1-46.95)/558.3=o.o95,d/九=0.0035/0.028=0.125則K=1/(1/a1+1/a2+d/九)=4.54(2)1/a1/(1/K)=0.095*4.54=0.4313=43.13%5、結(jié)合實驗數(shù)據(jù)分析，假如空氣入口溫度不變、蒸汽溫度不變，空氣流量增大后，壁溫和出口溫度有什么兀Q=a?A?At=d2?u?p?c(t—t)變化？(提示：11m411p21)兀Q=a-A-At=一d2-uc(t一t)答：11m411p21，A1不變，而傳熱系數(shù)a正比于流速，空氣流量增大后u增大，Q不變，則Atm減小，進口溫度又不變，所以出口溫度減小。Y=A+ef*XErrorParameterValueA-2.04789196490.889260.04197SDNR3.9933