传热实验指导书

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1、教案实验：传热实验指导一、实验目的1.掌握对流传热系数e的测尢方法，加深对其概念和影响因素的理解;2.应用线性冋归分析方法，确定关联式Nu=ARe'”Pr04中常数A./〃的值；3.通过对管程内部插有螺旋线圈的空气-水蒸气强化套管换热器的实验研究，测定其强化了解强化传热的基本理论和基木方式。二、实验原理木实验装置是光滑套管换热器，以空气和水蒸汽为传热介质。㈠光滑套管换热器传热系数及其准数关联式的测定本实验装置是由光滑套管换热器和强化内管的套管换热器组成的，以空气和水蒸汽为传热介质。1.对流传热系数⑷的测定在该传热实验中，空气走内管，

2、蒸气走外管。对流传热系数勺•可以根据牛顿冷却定律,用实验來测定%=°（1）△SxS,式中：％—管内流体对流传热系数，W/（m2-°C）；Qi—管内传热速率，W；S,—管内换热面积，m'；-内壁而与流体间的温差，°C。△匚由下式确定：Ar=t_上仏（2）mjmw£式中：/],"—冷流体的入口、岀口温度，°C;tw—壁面平均温度，°C；因为换热器内管为紫铜管，其导热系数很大，冃管壁很薄，故认为内壁温度、外壁温度和壁面平均温度近似相等，用tw來表示。管内换热面积：S：=Tui.L^式中：必一内管管内径，m；厶一传热管测量段的实际长度，叫由

3、热虽衡算式：0人）(5)其屮质量流暈由下式求得：3600式中：匕“一冷流体在套管内的平均体积流量，n?/h；Cpm—冷流体的定压比热，kJ/(kg・°C)；几一冷流体的密度，kg/m3oC“”,和可根据定性温度心查得，t.n为冷流体进出口平均温度…，①切匕町采取一定的测量手段得到。1.对流传热系数准数关联式的实验确尢流休在管内作强制湍流，被加热状态，准数关联式的形式为Nu=ARe,HPr.(6)其中：Nu=-,Re=U'>'dlP"t,Pr=®"从久i“加几加物性数据2”、Cpm.p沁可根据定性温度。查得。经过计算可知，对于管内被加

4、热的空气,普兰特准数Pr变化不大，可以认为是常数，则关联式的形式简化为：Nu=ARe'"Pr04(7)这样通过实验确定不同流量下的Re与Nu,然后用线性回归方法确能a和m的值。三、实验流程和设备主要技术数据1.设备主要技术数据见表1农1实验装置结构参数实验内管内径d,(mm)20.00实验内管外径d。(mm)22.0实验外管内径D(mm)50实验外管外径(mm)57.0测量段(紫铜内管)长度厶(m)1.20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W200伏操作电流W10安2・实验流程如图2所示1

5、.实验的测量手段（1）空气流量的测量：匕1=5XA。X2xAP(8)其屮，C。-孔板流量计孔流系数，cf0.65Ao-孔的面积m2do-孔板孔径,do=0.014m△P-孔板两端压差，Kpa几-空气入口温度（即流量计处温度）下密度,Kg/m(9)由于换热器内温度的变化，传热管内的体积流量需进行校止:(10)匕“一传热管内平均体积流星，m5/h；JT专热管内平均温度，°C。1=1图1空气-水蒸气传热综合实验装置流程图I■液位管;；2■储水罐；3■排水阀；4■蒸汽发生器；5■强化套管蒸汽进口阀;；6■光滑套管蒸汽进口阀；7・光华套管换

6、热器；8-内插有螺旋线圈的强化發管换热器;9-光滑套管蒸汽出口；10-强化套管蒸汽出口;II•光滑套管空气进口阀；12•强化套管空气进口阀、13■孔板流量计；14•空气旁路调节阀；15■旋涡气泵加水口；（2）温度的测量空气进出口温度采川电偶电阻温度计测得，由多路巡检表以数值形式显示（1一光滑管空气进口温度；2—光滑笛空气出口温度；3—强化管空气进口温度；4—强化管空气出口温度：）。壁温采用热电偶温度计测量，光滑管的壁温由显示表的上排数据读出，强化管的壁温由显示表的下排数据读出。（3）电加热釜蒸汽发生器的使川体积为5升，内装冇一支2.

7、5kw的螺电热器，与一•储水釜和连（实验过程中要保持储水釜中液位不要低于釜的二分之一，防止加热器干烧），刚开始实验时川低电压（130伏左右），加热10分钟后可以相应的加髙电压（150伏一180伏），约15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（由仪表调节电压）。⑷气源（鼓风机）乂称旋涡气泵,XGB-2型,山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。四、实验方法及步骤1.实验前的准备，检查工

8、作。（1）向储水罐中加水至液位计上端处。（2）检查空气流量旁路调节阀是否全开。（3）检査蒸气管支路各控制阀是否己打开，保证蒸汽和空气管线的畅通。⑷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.实验步骤（1）关闭通向强化套