《气-汽对流传热系数测定》实验.doc

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1、《气-汽对流传热系数的测定》实验一、仪器设备简介流程如图，冷空气由风机13，经孔板流量计11计量后，进入换热器内管，并与套管环隙中蒸汽换热。空气被加热后，排入大气。空气的流量可用控制阀9调节。1、蒸汽发生器2、蒸汽管3、补水口4、补水阀5、排水阀6、套管换热器7、放气阀8、冷凝水回流管9、空气流量调节阀10、压力传感器11、孔板流量计12、空气管13、风机二、试验目的、任务1、掌握传热膜系数α及传热系数K的测定方法。2、通过实验掌握确定传热膜系数准数关联式中的系数A和指数m、n的方法。3、通过实验提高对α准数关

2、联式的理解，并分析影响α的因素，了解工程上强化传热的措施。三、实验原理及步骤1、实验原理：对流传热的核心问题是求算传热膜系数α，当流体无相变式对流传热准数关联式的一般形式为：Nu=A·Rem·Prn·Grp对于强制湍流而言，Gr准数可以忽略，故Nu=A·Rem·Prn本实验中，可用图解法和最小二乘法计算上述准数关联式中的指数m、n和系数A。用图解法对多变量方程进行关联时，要对不同变量Rem和Pr分别回归。本实验可简化上式，即取n=0.4（流体被加热）。这样，上式即变为单变量方程，在两边取对数，既得到直线方程：l

3、g(Nu/Pr0.4)=lgA+mlgRe在双对数坐标中作图，找出直线斜率，即为方程的指数m。在直线上任取一点的函数值带入方程式中，则可得到系数A，即A=Nu/(Pr0.4·Rem)用图解法，根据实验点确定直线位置有一定的人为性。而用最小二乘法回归，可以得到最佳关联式。应用微机，对多变量方程进行一次回归，就能同时得到A、m、n。对于方程的关联，首先要有Nu、Re、Pr的数据组。其准数定义式分别为：Re=duρ/μ,Pr=cpμ/λ,Nu=αd/λ实验中改变空气的流量以改变Re准数的值。根据定性温度（空气进出口温

4、度的算术平均值）计算对应的Pr准数值。同时，有牛顿冷却定律，求出不同流速下的传热膜系数α值。进而算得Nu准数值。牛顿冷却定律：Q=α·A·Δtm式中：α——传热膜系数，[w/m2·℃]被加热流体体积流量，m3/sQ——传热量，[w]A——总传热面积，[m2]，A=πdilΔtm——管壁温度与管内流体温度的对数平均温差，[℃]传热量Q可由下式求得：Q=W·Cp(t2-t1)/3600=ρ·VCp(t2-t1)/3600式中：w——质量流量，[kg/h];Cp——流体定压比热，[J/kg℃];t2、t1——流体进、

5、出口温度，[℃]；ρ——定性温度下流体密度，[kg/m3]；V——流体体积流量，[m3/h]。流量测量：测定孔板压降R(Pa)，查孔板Q—R流量曲线。2、实验步骤：（1）实验开始前，先弄清配电箱上个按钮与设备的对应关系，以使正确开启按钮。（2）检查蒸汽发生器中水位，使其保持在水罐高度的1/2—2/3。（3）打开总电源开关，看其是否正常。（4）实验开始时，关闭蒸汽发生器补水阀，启动风机，并接通蒸汽发生气的加热电源，打开放气阀排气。（5）将空气流量控制在某一值，待数值稳定后记录（温度值和压差计读数）。改变空气流量（

6、8—10次），重复实验，记录数据。（6）实验结束后，先停蒸汽发生器电源，再停风机，清理现场。注意：①实验前，务必使蒸汽发生器液位合适，液位过高，则水会溢入蒸汽套管；过低，则可能烧毁加热器。②调解空气流量时，要做到心中有数，为保证湍流状态，压差计读数不应从0开始。实验中要合理取点，以保证数据点均匀。③每改变一个流量后，等读数稳定后再测取数据。④排除空气等不凝性气体，实验过程中定期排放。⑤开风机前先开旁路阀值最大，风机不要在出口阀关闭下长时间运行。四、基本要求1、每组五个学生要分工协调配合进行实验。2、掌握对流传热

7、系数的测定方法；用测定的对流传热系数数据检验通用的对流传热准数关联式；了解通过实验得到描述过程规律经验公式的方法；了解强化传热过程的措施。五、实验内容、重点、难点1、实验内容：掌握传热膜系数α及传热系数K的测定方法.2、重点：通过实验提高对α准数关联式的理解，并分析影响α的因素，了解工程上强化传热的措施。难点：分析影响α的因素，了解工程上强化传热的措施。六、实验报告的基本要求1、实验数据：设备编号；仪表常数；孔板压差R/Pa管压降ΔP/Pa温度℃备注壁温1壁温2空气进口空气出口2、实验结果：（1）确定传热膜系数

8、准数关联式中的系数A和指数m、n；（2）求出传热膜系数α及传热系数K。七、成绩评定1、成绩评定方法：(1)、正常情况下的学生的实验成绩应按学生的实验操作、纪律、实验报告三个方面综合评定，各项所占比列情况见下表。项目实验操作纪律实验报告百分比%402040（2）、实验成绩按优、良、中、及格、不及格评定，（3）、有下列情况之一者，没有实验成绩或成绩不及格。A、不参加实验者；B、没有完成实验