空氣蒸汽給熱系數(shù)的測(cè)定ppt課件

空氣蒸汽給熱系數(shù)的測(cè)定 1 一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解間壁式傳熱元件 掌握給熱系數(shù)測(cè)定的實(shí)驗(yàn)方法 掌握熱電阻測(cè)溫的方法 觀察水蒸氣在水平管外壁上的冷凝現(xiàn)象 學(xué)會(huì)給熱系數(shù)測(cè)定的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法 了解影響給熱系數(shù)的因素和強(qiáng)化傳熱的途徑 2 二 基本原理 在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中 冷 熱流體系通過(guò)固體壁面 傳熱元件 進(jìn)行熱量交換 稱為間壁式換熱 如圖 4 1 所示 間壁式傳熱過(guò)程由熱流體對(duì)固體壁面的對(duì)流傳熱 固體壁面的熱傳導(dǎo)和固體壁面對(duì)冷流體的對(duì)流傳熱所組成 3 達(dá)到傳熱穩(wěn)定時(shí) 有 Q 傳熱量 J s m1 熱流體的質(zhì)量流率 kg s cp1 熱流體的比熱 J kg T1 熱流體的進(jìn)口溫度 T2 熱流體的出口溫度 m2 冷流體的質(zhì)量流率 kg s cp2 冷流體的比熱 J kg t1 冷流體的進(jìn)口溫度 t2 冷流體的出口溫度 1 熱流體與固體壁面的對(duì)流傳熱系數(shù) W m2 A1 熱流體側(cè)的對(duì)流傳熱面積 m2 熱流體與固體壁面的對(duì)數(shù)平均溫差 2 冷流體與固體壁面的對(duì)流傳熱系數(shù) W m2 A2 冷流體側(cè)的對(duì)流傳熱面積 m2 固體壁面與冷流體的對(duì)數(shù)平均溫差 K 以傳熱面積A為基準(zhǔn)的總給熱系數(shù) W m2 冷熱流體的對(duì)數(shù)平均溫差 4 熱流體與固體壁面的對(duì)數(shù)平均溫差可由下式計(jì)算 式中 TW1 冷流體進(jìn)口處熱流體側(cè)的壁面溫度 TW2 冷流體出口處熱流體側(cè)的壁面溫度 固體壁面與冷流體的對(duì)數(shù)平均溫差可由式 4 3 計(jì)算 式中 tW1 冷流體進(jìn)口處冷流體側(cè)的壁面溫度 tW2 冷流體出口處冷體側(cè)的壁面溫度 5 熱 冷流體間的對(duì)數(shù)平均溫差可由下式計(jì)算 當(dāng)在套管式間壁換熱器中 環(huán)隙通以水蒸氣 內(nèi)管管內(nèi)通以冷空氣或水進(jìn)行對(duì)流傳熱系數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)時(shí) 則由式 4 1 得內(nèi)管內(nèi)壁面與冷空氣或水的對(duì)流傳熱系數(shù) 6 然而 直接測(cè)量固體壁面的溫度 尤其管內(nèi)壁的溫度 實(shí)驗(yàn)技術(shù)難度大 而且所測(cè)得的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性差 帶來(lái)較大的實(shí)驗(yàn)誤差 因此 通過(guò)測(cè)量相對(duì)較易測(cè)定的冷熱流體溫度來(lái)間接推算流體與固體壁面間的對(duì)流給熱系數(shù)就成為人們廣泛采用的一種實(shí)驗(yàn)研究手段 實(shí)驗(yàn)測(cè)定 下冷流體對(duì)應(yīng)的 換熱面積A 即可由上式計(jì)算得總給熱系數(shù)K 并查取 7 1 近似法求算對(duì)流給熱系數(shù) 以管內(nèi)壁面積為基準(zhǔn)的總給熱系數(shù)與對(duì)流給熱系數(shù)間的關(guān)系為 近似法求算對(duì)流給熱系數(shù) 8 被忽略的傳熱熱阻與冷流體側(cè)對(duì)流傳熱熱阻相比越小 此法所得的準(zhǔn)確性就越高 9 2 傳熱準(zhǔn)數(shù)式求算對(duì)流給熱系數(shù) 對(duì)于流體在圓形直管內(nèi)作強(qiáng)制湍流對(duì)流傳熱時(shí) 若符合如下范圍內(nèi) Re 1 0 104 1 2 105 Pr 0 7 120 管長(zhǎng)與管內(nèi)徑之比l d 60 則傳熱準(zhǔn)數(shù)經(jīng)驗(yàn)式為 10 對(duì)于水或空氣在管內(nèi)強(qiáng)制對(duì)流被加熱時(shí) 可將式改寫為 令 11 因此 實(shí)驗(yàn)時(shí)測(cè)定不同流量所對(duì)應(yīng)的 由式求取一系列X Y值 再在X Y圖上作圖或?qū)⑺玫腦 Y值回歸成一直線 該直線的斜率即為m 截距為C 12 任一冷流體流量下的給熱系數(shù) 2 可用下式求得 13 1 冷流體質(zhì)量流量的測(cè)定 1 若用轉(zhuǎn)子流量計(jì)測(cè)定冷空氣的流量 還須用下式換算得到實(shí)際的流量 14 2 若用孔板流量計(jì)測(cè)冷流體的流量 則 式中 V為冷流體進(jìn)口處流量計(jì)讀數(shù) 為冷流體進(jìn)口溫度下對(duì)應(yīng)的密度 15 16 三 實(shí)驗(yàn)裝置與流程 17 2 設(shè)備與儀表規(guī)格 1 紫銅管規(guī)格 直徑 21 2 5mm 長(zhǎng)度L 1000mm 2 外套不銹鋼管規(guī)格 直徑 100 5mm 長(zhǎng)度L 1000mm 4 鉑熱電阻及無(wú)紙記錄儀溫度顯示 5 全自動(dòng)蒸汽發(fā)生器及蒸汽壓力表 18 四 實(shí)驗(yàn)步驟與注意事項(xiàng) 一 實(shí)驗(yàn)步驟打開(kāi)控制面板上的總電源開(kāi)關(guān) 打開(kāi)儀表電源開(kāi)關(guān) 使儀表通電預(yù)熱 觀察儀表顯示是否正常 在蒸汽發(fā)生器中灌裝清水 開(kāi)啟發(fā)生器電源 使水處于加熱狀態(tài) 到達(dá)符合條件的蒸汽壓力后 系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)處于保溫狀態(tài) 打開(kāi)控制面板上的風(fēng)機(jī)電源開(kāi)關(guān) 讓風(fēng)機(jī)工作 同時(shí)打開(kāi)冷流體進(jìn)口閥 讓套管換熱器里充有一定量的空氣 打開(kāi)冷凝水出口閥 排出上次實(shí)驗(yàn)殘留的冷凝水 在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中也保持一定開(kāi)度 注意開(kāi)度適中 開(kāi)度太大會(huì)使換熱器中的蒸汽跑掉 開(kāi)度太小會(huì)使換熱不銹鋼管里的蒸汽壓力過(guò)大而導(dǎo)致不銹鋼管炸裂 19 在通水蒸汽前 也應(yīng)將蒸汽發(fā)生器到實(shí)驗(yàn)裝置之間管道中的冷凝水排除 否則夾帶冷凝水的蒸汽會(huì)損壞壓力表及壓力變送器 具體排除冷凝水的方法是 關(guān)閉蒸汽進(jìn)口閥門 打開(kāi)裝置下面的排冷凝水閥門 讓蒸汽壓力把管道中的冷凝水帶走 當(dāng)聽(tīng)到蒸汽響時(shí)關(guān)閉冷凝水排除閥 方可進(jìn)行下一步實(shí)驗(yàn) 開(kāi)始通入蒸汽時(shí) 要仔細(xì)調(diào)節(jié)蒸汽閥的開(kāi)度 讓蒸汽徐徐流入換熱器中 逐漸充滿系統(tǒng)中 使系統(tǒng)由 冷態(tài) 轉(zhuǎn)變?yōu)?熱態(tài) 不得少于10分鐘 防止不銹鋼管換熱器因突然受熱 受壓而爆裂 上述準(zhǔn)備工作結(jié)束 系統(tǒng)處于 熱態(tài) 調(diào)節(jié)蒸汽進(jìn)口閥 使蒸汽進(jìn)口壓力維持在0 01MPa 可通過(guò)調(diào)節(jié)蒸汽進(jìn)口閥和冷凝水排空閥開(kāi)度來(lái)實(shí)現(xiàn) 自動(dòng)調(diào)節(jié)冷空氣進(jìn)口流量時(shí) 可通過(guò)組態(tài)軟件或者儀表調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速頻率來(lái)改變冷流體的流量到一定值 在每個(gè)流量條件下 均須待熱交換過(guò)程穩(wěn)定后方可記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)值 改變流量 記錄不同流量下的實(shí)驗(yàn)數(shù)值 記錄6 8組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 可結(jié)束實(shí)驗(yàn) 先關(guān)閉蒸汽發(fā)生器 關(guān)閉蒸汽進(jìn)口閥 關(guān)閉儀表電源 待系統(tǒng)逐漸冷卻后關(guān)閉風(fēng)機(jī)電源 待冷凝水流盡 關(guān)閉冷凝水出口閥 關(guān)閉總電源 待蒸汽發(fā)生器內(nèi)的水冷卻后將水排盡 20 二 注意事項(xiàng)先打開(kāi)冷凝水排空閥 注意只開(kāi)一定的開(kāi)度 開(kāi)的太大會(huì)使換熱器里的蒸汽跑掉 開(kāi)的太小會(huì)使換熱不銹鋼管里的蒸汽壓力增大而使不銹鋼管炸裂 一定要在套管換熱器內(nèi)管輸以一定量的空氣后 方可開(kāi)啟蒸汽閥門 且必須在排除蒸汽管線上原先積存的冷凝水后 方可把蒸汽通入套管換熱器中 剛開(kāi)始通入蒸汽時(shí) 要仔細(xì)調(diào)節(jié)蒸汽進(jìn)口閥的開(kāi)度 讓蒸汽徐徐流入換熱器中 逐漸加熱 由 冷態(tài) 轉(zhuǎn)變?yōu)?熱態(tài) 不得少于10分鐘 以防止不銹鋼管因突然受熱 受壓而爆裂 操作過(guò)程中 蒸汽壓力必須控制在0 02MPa 表壓 以下 以免造成對(duì)裝置的損壞 確定各參數(shù)時(shí) 必須是在穩(wěn)定傳熱狀態(tài)下 隨時(shí)注意蒸汽量的調(diào)節(jié)和壓力表讀數(shù)的調(diào)整 21 五 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及實(shí)驗(yàn)報(bào)告 打開(kāi)數(shù)據(jù)處理軟件 選擇 空氣 蒸汽給熱系數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn) 導(dǎo)入MCGS實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 打開(kāi)導(dǎo)入的實(shí)驗(yàn) 可以查看實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)并記錄 繪制Y mX C曲線 并計(jì)算冷流體給熱系數(shù)的實(shí)驗(yàn)值 2冷流體給熱系數(shù)的準(zhǔn)數(shù)式 由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作圖擬合曲線方程 確定式中常數(shù)A及m 22 六 思考題 1 實(shí)驗(yàn)中冷流體和蒸