傳熱膜系數(shù)測定實驗

1、傳熱膜系數(shù)測定實驗 化工0503 楊金金 200511081同組人：唐世福 吳少華 梁燕摘要：u 測定傳熱膜系數(shù)和總傳熱系數(shù)Ku 觀察蒸汽冷凝狀態(tài)u 進(jìn)行強化傳熱實驗u 確定傳熱準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式中各參數(shù)關(guān)鍵詞：傳熱膜系數(shù) 孔板壓差 origin 強化傳熱一、實驗?zāi)康? 掌握傳熱膜系數(shù)及傳熱系數(shù)K的測定方法；2 通過實驗掌握確定傳熱膜系數(shù)準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式中的系數(shù)A和指數(shù)m、n的方法；3 通過實驗提高對傳熱膜系數(shù)準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式的理解，并分析影響傳熱膜系數(shù)的因素，了解工程上強化傳熱的措施。二、實驗原理當(dāng)流體無相變時，對流傳熱準(zhǔn)數(shù)關(guān)系式的一般形式為 對強制而言，可忽略即本實驗中流體被加熱，對上式兩邊取對數(shù)在雙對數(shù)坐標(biāo)

2、中做圖，求出直線斜率即方程的指數(shù)，在直線行任取一點即可求得系數(shù)A對于關(guān)聯(lián)方程，首先要有數(shù)據(jù)組，其定義分別為 牛頓冷卻定理 式中 ：單位時間傳熱量， W； 總傳熱系數(shù)，W/m2·K；A傳熱面積，m2；Dtm平均溫差，K或oC。傳熱量可由下式得空氣的體積流量由孔板流量計側(cè)得式中 -孔板流量計降 -空氣流量，三、裝置和流程圖1、蒸汽發(fā)生器 2、蒸汽管 3、補水口 4、補水閥 5、排水閥6、套管換熱器 7、放氣閥 8、冷凝水回流管 9、空氣流量調(diào)節(jié)閥10、壓力傳感器 11、孔板流量計 12、空氣管 13、風(fēng)機四、實驗步驟1、 實驗開始前，先熟悉配電箱各按鈕與設(shè)備的對應(yīng)關(guān)系，以便正確開啟按鈕；

3、2、 檢查蒸汽發(fā)生器中水位，使液位保持在1/22/3；3、 打開總電源開關(guān)及儀表開關(guān)；4、 實驗開始時，關(guān)閉蒸汽發(fā)生器補水閥，接通蒸汽發(fā)生器的加熱電源，打開排放不凝氣閥門（有一點開度即可）；5、待蒸汽產(chǎn)生后，開啟風(fēng)機（風(fēng)機閥門不要長時間關(guān)閉），將空氣流量控制在某一定值。待進(jìn)出口溫度、壁溫穩(wěn)定后，記錄進(jìn)出口溫度、壁溫和壓差讀數(shù)。改變空氣流量（810次），重復(fù)實驗，記錄數(shù)據(jù)；6、實驗結(jié)束后，先停蒸汽發(fā)生器電源，再停風(fēng)機，清理現(xiàn)場。五、原始數(shù)據(jù)及處理原始數(shù)據(jù)和計算結(jié)果如下表：表5.1 強化傳熱前數(shù)據(jù)管道：25×2.5 mm 長：序號空氣入口溫度/空氣出口溫度/壁溫1/壁溫2/孔板壓降/KP

4、aReNuPr15006678.48 0.698 234687374.26 0.698 34476273.36 0.698 44284170.61 0.698 54065667.83 0.698 63866964.75 0.698 73571461.21 0.698 83263856.87 0.698 92958452.99 0.698 102683749.13 0.698 表5.2 強化傳熱后數(shù)據(jù)序號空氣入口溫度/空氣出口溫度/壁溫1/壁溫2/孔板壓降/KPaReNuPr13425694.58 0.699 23250691.14 0.699 33099785.68 0.699 4928920

5、80.66 0.699 52668375.29 0.699 62385369.19 0.699 72019960.57 0.699 81669751.92 0.699 91296642.66 0.699 101175341.68 0.699 計算示例（以表5.1第一組數(shù)據(jù)為例）：查取空氣物性數(shù)據(jù)：Cp=1.005 KJ·Kg-1·K-1定性密度m= 1.0955 Kg·m-3入口密度in =1.1417 Kg·m-3定性粘度×10-4 Pa·s定性熱導(dǎo)率=0.0282 W·m-1·K-1× = ×

6、;×1005×（64.00-36.30）÷3600=4 J·s-1= 2 W·m-2·K-150066.0六 實驗結(jié)果分析根據(jù)實驗數(shù)據(jù)用origin做圖如下：上圖顯示了在雙對數(shù)坐標(biāo)下強化傳熱前后所得到的結(jié)果，為兩條斜率基本相同而截距不同的直線1.強化傳熱前擬合結(jié)果2.強化傳熱后擬合結(jié)果七 思考題1本實驗中管壁溫度應(yīng)接近蒸汽溫度還是空氣溫度？為什么？答：接近蒸汽溫度。因為蒸汽冷凝傳熱膜系數(shù)a(蒸汽)>>a(空氣)。2管內(nèi)空氣流速對傳熱膜系數(shù)有何影響？當(dāng)空氣流速增大時，空氣離開熱交換器時的溫度將升高還是降低？為什么？答：傳熱系

7、數(shù)正比于流速，故當(dāng)空氣流速增大時傳熱系數(shù)亦增大，由Q=WCP(t2-t1)/3600=VScP（t2-t1）/3600，當(dāng)Vs增大且維持Q恒定時，溫差隨著減小，即出口溫度降低。3如果采用不同壓強的蒸汽進(jìn)行實驗，對的關(guān)聯(lián)有無影響？答：由公式Nu=ARemPrn，發(fā)現(xiàn)其變量均與壓強的值無關(guān)，故采用不同的蒸汽壓無影響。4試估算空氣一側(cè)的熱阻的百分?jǐn)?shù)。答：忽略污垢熱阻時，熱阻計算主要為，則空氣熱阻比例為，即熱阻主要表現(xiàn)為空氣熱阻。5以空氣為介質(zhì)的傳熱實驗中雷諾數(shù)Re應(yīng)如何計算？答：，為求解雷諾數(shù)，需測量管徑d，求算空氣的流速以及相應(yīng)狀態(tài)下的物性參數(shù)。6本實驗可采取哪些措施強化傳熱？答：提高空氣流速，內(nèi)管加入填充物或采用螺紋管。八 實驗心得體會 所謂化工過程的三傳一反，就是指：三傳，質(zhì)量傳遞、熱量傳遞、動量傳遞；一反，化學(xué)反應(yīng)工程。這次實驗就是一次熱量傳遞的過程。在實驗中，我了解到傳熱膜系數(shù)及傳熱系數(shù)K的測定方法；掌握了確定傳熱膜系數(shù)準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式中的系數(shù)A和指數(shù)m、n的方法；提高了對傳熱膜系數(shù)準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式的理解，并分析影響傳熱膜系數(shù)的因素，了解工程上強化傳熱的措施。 這次的實驗數(shù)據(jù)由計算機直接讀出，準(zhǔn)確性大大提高；因為所有數(shù)據(jù)都由程序讀出，實