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《实验7空气-蒸汽对流给热系数的测定》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、当传热过程达到稳定时,它们有如下关系:图2—10间壁式传热过实验7.空气一蒸汽对流给热系数的测定一、实验目的1.熟悉传热过程及间壁式换热器的结构，掌握热电阻的测温方法；2.观察蒸汽在水平冷凝管外壁上的冷凝现彖，测定对流给热系数h；3.测定努塞尔数与雷诺数AeZ间的关系，并确定它们的关联式；4.T解强化传热的途径，分析热交换过程的影响因素。二、基本原理工业生产中冷流体和热流体常通过固体壁而进行热量交换，此种换热方式称为间壁式传热。间壁式传热过程是由热流体对固体壁而的对流传热、固体壁面的热传导和固体壁面对冷流体的对流传热过程组成，间壁式
2、传热过程如图2—10所示。程示意图(2—45)①(t2-t])=qm2cp2(Tl-T2)=也(如一①=W(T~Tw)耐=KAM式中：①一传热速率，W；4nl、张2—冷、热流体的质量流量，kg•S「'；cpI>cp2-冷、热流体的比热容，kJ・kg-'・K-'；T1、热流体的进出口温度，K；门、『2—冷流体的进出口的度，K；A】、A2—冷、热流体侧的对流传热面积，m2；片也一冷、热流体与固体壁而的对流给热系数，（心-几、7-几几一冷、热流体与固体壁面的对数平均温度差，K；K—总传热系数，Win2-K~A一传热而积，m2；人⑴一对数
3、平均温度差，K；热流体与固体壁而的对数平均温差可山下式计算46)（丁-讥二In丁2一G2(2-式中：心，7；2—热流体进出口处热流体侧壁面的温度，K。固体壁面与冷流体的对数平均温差可由下式求得(2-47)(2—48)（?_"_（Si-）-（心2-（2）如2_，2式中：01，心2—冷流体进出口处冷流体侧壁面的温度，K；冷热流体间的对数平均温度羌可由下式计算、二⑺如-⑺-人）协_T-tln^—丁2-X在套管式换热器中，山于水蒸气通过套管的环隙，冷空气或水通过内管间，测定对流给热系数时，由式（2-45）町得内管内壁而与冷空气或水的对流给热
4、系数(2—49)h二"5
5、“2一人）£（心-①实验中，要测定内管的壁温如和仏2,冷空气或水的进出口温度“和①实验用套管的长度/,内径山，换热面积A、=兀心1,冷流体的质量流量及比热容，即可求得对流给热系数Aio欲要肓接测最固体壁面的温度，尤其管内壁的温度难度很人，月.所测得的数据准确性差，实验谋差也较人。因此，常通过测出冷热流体的进出口温度來问接推算出流体与固体壁而的对流给热系数，相对容易一些。由式（2-45）变形得总传热系数K=%d）（2-50）实验中要测定％】、八、°、人、?2,并查取（平均=fe+j下冷流体对应的比热容Cp],
6、计算出换热面积A,可由式（2-50）计算出总传热系数K。1.对流给热系数的求算以管内壁而积为基准的总传热系数与对流给热系数间的关系为(2—51)式屮：心、d2.d,”一换热管的内径、外径和对数平均直径，m；/?,,R2—换热管内侧、外侧的污垢热阻，加2・K・WT；b—换热管的壁厚，m；2—换热管的导热系数,wH。该实验装置的换热管为紫铜管，管内冷流体与管壁的对流给热系数在几十到几百W"「2.k"Z间；管外蒸汽的冷凝给热系数在104W•〃严.K"以上，换热管的壁厚为2.5mm,导热系数为383.8W•加因此在传热过程中，冷凝传热热阻（
7、出）、换热管内外两侧垢层的热阻W以及换热管娜热阻签非常小’均可忽略。故冷流体的对流给热系数接近于总传热系数，式（2—51）可简化为：(2—52)1.特征数关联式的确定当热空气在圆形直管中作强制湍流流动时，对流传热系数的准数关联式对表示为(2—53)Nu=A・REmPT式中：努赛尔数Nu=—f无因次；雷诺数Rg=哑,无因次；普兰特兀=型，无因空气的努塞尔数Wu受给热系数大小的影响，雷诺数Re又受空气在管内流速的彩响，系数A为指数加和〃则需要由实验确定。气体在很高温度和一定压力下，普兰特数Pr基本上不随温度而变，可近似认为它是一个常数，
8、通常取/2=0.4,因此，对式（2—53）取对数后可变形为(2—54)lg(Nu/Pr04)=mlg7?e+lgA根据实验所测数据，查物性数据并计算，可求出不同流量卜•的Nu和7?e,然后用线性回归方法确定关联式Nu=ARem屮常数A.m的值。1.冷流体质量流量的求算若用转子流量计测定空气的体积流量，用下式计算:(2—55)P(Pf-小PPf~P)式中：弘，乙一标定川流体和实际被测流体的体积流量，m'-r1；p,pf,p'—标定用流体、转子和实际被测流体的密度，kg-m~3o实际被测流体的密度取冷流体进出」平均温度下的密度，标定流
9、体用水取1000檢•〃厂3,标定流体用空气则取1.2()5畑•加7。于是有加=QvP(2—56)若用孔板流最计测定空气的体积流量，贝IJ用下式计算加=4"<2—57)式中：qv一冷流体进口处流量计读数，加'；Q—冷流体进口处温度下被测
