实验指导-对流传热系数的测定

《实验指导-对流传热系数的测定》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、对流传热系数的测定实验一．实验目的1．掌握对流传热系数的测定方法；2．学习确定对流传热关联式中系数A和指数的方法；3．了解套管换热器的结构；4．学习测温热电偶的使用方法。二．实验内容1．测定空气在套管换热器内管中作强制对流时的对流传热系数；2．利用图解法确定准数关联式中的常数A和。三．实验原理对流传热系数是研究传热过程和换热器性能的重要参数。本实验以空气为冷流体流过套管换热器的内管，饱和水蒸汽作为热流体流过环隙，故以下仅就空气在圆形直管内作强制湍流流动时的对流传热系数的测定进行讨论。空气在管内被加热，据牛顿冷却定律有：式中,传热量Q，W；A:空气在管的内表面积，m2T:

2、传热管内表面的平均温度,℃t:空气的平均温度,℃t1:空气进口温度，℃t2:空气出口温度，℃。因传热管为紫铜管，导热系数很大，且管壁很薄，故可认为近似于传热管外壁表面的平均温度。对于强制对流，准数Gr可忽略，故式中系数A和指数可用图解法和多元线性回归法确定。本实验采用图解法。用图解法对多变量方程进行关联时，要对不同变量和分别回归。为便于掌握此关联方法，可取你＝0.4（因实验中空气被加热），这样就把多变量方程简化为单变量方程了。即或对上式两边取对数，得一直线方程在双对数坐标系中以为纵坐标，为横坐标，对实验数据进行标绘时，所得直线的斜率即为方程式中的指数。系数A可由截距求出

3、。四.设备主要技术数据1.传热管参数:表1实验装置结构参数实验内管内径di（mm）20.00实验内管外径do（mm）22.0实验外管内径Di（mm）50实验外管外径Do（mm）57.0测量段（紫铜内管）长度l（m）1.00强化内管内插物（螺旋线圈）尺寸丝径h（mm）1节距H（mm）40加热釜操作电压≤200伏操作电流≤10安2.空气流量计(1)由孔板与压力传感器及数字显示仪表组成空气流量计。空气流量由公式[1]计算。（第1套）………………………………………………………………[1]其中，-20℃下的体积流量，m3/h；-孔板两端压差，Kpa-空气入口温度（及流量计处温度）

4、下密度，kg/m3。(2)要想得到实验条件下的空气流量V(m3/h)则需按下式计算:…………………………………………………………[2]其中，V-实验条件（管内平均温度）下的空气流量，m3/h；-换热器管内平均温度，℃；t1-传热内管空气进口（即流量计处）温度，℃。3.温度测量(1)空气入传热管测量段前的温度t1(℃)由电阻温度计测量，可由数字显示仪表直接读出。(2)空气出传热管测量段时的温度t2(℃)由电阻温度计测量，可由数字显示仪表直接读出。(3)管外壁面平均温度tw(℃)由数字式毫伏计测出与其对应的热电势E(mv),热电偶是由铜─康铜组成),再由E根据公式计算得到:

5、tw(℃)=1.2705＋23.518×E(mv)4.电加热釜是产生水蒸汽的装置,使用体积为7升(加水至液位计的上端红线),内装有一支2.5kw的螺旋形电热器,当水温为30℃时,用200伏电压加热,约25分钟后水便沸腾,为了安全和长久使用,建议最高加热(使用)电压不超过200伏(由固态调压器调节)。5.气源(鼓风机)又称旋涡气泵,XGB─2型,由无锡市仪表二厂生产,电机功率约0.75KW(使用三相电源),在本实验装置上,产生的最大和最小空气流量基本满足要求,使用过程中,输出空气的温度呈上升趋势。6.稳定时间是指在外管内充满饱和蒸汽,并在不凝气排出口有适量的汽(气)排出,

6、空气流量调节好后,过15分钟,空气出口的温度t2(℃)可基本稳定。五.实验设备流程图:见附图所示。1、普通套管换热器；2、内插有螺旋线圈的强化套管换热器；3、蒸汽发生器；4、旋涡气泵；5、旁路调节阀；6、孔板流量计；7、风机出口温度（冷流体入口温度）测试点；8、9空气支路控制阀；10、11、蒸汽支路控制阀；12、13、蒸汽放空口；14、蒸汽上升主管路；15、加水口；16、放水口；17、液位计；18、冷凝液回流口附图：空气-水蒸气传热综合实验装置流程图六.实验方法及步骤1.实验前的准备,检查工作.(1)向电加热釜加水至液位计上端红线处。(2)向冰水保温瓶中加入适量的冰水,

7、并将冷端补偿热电偶插入其中。(3)检查空气流量旁路调节阀是否全开。(4)检查蒸气管支路各控制阀是否已打开。保证蒸汽和空气管线的畅通。(5)接通电源总闸，设定加热电压，启动电加热器开关，开始加热。2.实验开始人工实验操作　(1).合上电源总开关。(2).打开加热电源开关,设定加热电压(不得大于200V),直至有水蒸气冒出,在整个实验过程中始终保持换热器出口处有水蒸气。实验装置面板图(3).启动风机并用放空阀来调节流量,在一定的流量下稳定5—10分钟后分别测量空气的流量,空气进,处口的温度，由温度显示仪和切换开关（0-光滑管空气入口温度；1-