對流傳熱實驗實驗報告

實驗三對流傳熱實驗一、 實驗?zāi)康恼莆仗坠軐α鱾鳠嵯禂?shù)a.的測定方法，加深對其概念和影響因素的理解，應(yīng)用線性回歸法，確定關(guān)聯(lián)式Nu=ARemPr0.4中常數(shù)A、m的值；掌握對流傳熱系數(shù)氣隨雷諾準數(shù)的變化規(guī)律；掌握列管傳熱系數(shù)Ko的測定方法。二、 實驗原理㈠套管換熱器傳熱系數(shù)及其準數(shù)關(guān)聯(lián)式的測定對流傳熱系數(shù)氣的測定在該傳熱實驗中，冷水走內(nèi)管，熱水走外管。對流傳熱系數(shù)a可以根據(jù)牛頓冷卻定律，用實驗來測定Ia=―Q— (1)iZxSi式中：a-管內(nèi)流體對流傳熱系數(shù)，W/(m2V)；Qi—管內(nèi)傳熱速率，W；月一管內(nèi)換熱面積，m2；Z—內(nèi)壁面與流體間的溫差，°C。Zt由下式確定： Z=T-。*虹 (2)式中：t1，t2—冷流體的入口、出口溫度，C；Tw—壁面平均溫度，C；因為換熱器內(nèi)管為紫銅管，其導(dǎo)熱系數(shù)很大，且管壁很薄，故認為內(nèi)壁溫度、外壁溫度和壁面平均溫度近似相等，用tw來表示。管內(nèi)換熱面積： Sj=兀dLi (3)式中：《一內(nèi)管管內(nèi)徑，m；L.—傳熱管測量段的實際長度，m。

由熱量衡算式:Q=由熱量衡算式:Q=WCp(t2-11)(4)其中質(zhì)量流量由下式求得:(5)W=^mi-m

m3600(5)式中：匕一冷流體在套管內(nèi)的平均體積流量，m3/h；Cp一冷流體的定壓比熱，kJ/(kg?°C)；Pm一冷流體的密度，kg/m3。Cp/叩Cp/叩m可根據(jù)定性溫度tm查得，t工虹為冷流體進出口平均溫度。t2t2，Tw，V可采取一定的測量手段得到。m對流傳熱系數(shù)準數(shù)關(guān)聯(lián)式的實驗確定流體在管內(nèi)作強制湍流，被加熱狀態(tài)，準數(shù)關(guān)聯(lián)式的形式為(6)Nu=ARemPr(6)其中：Nu=￥人i

udpRe———mitm ，旦m物性數(shù)據(jù)\、Cp「、日可根據(jù)定性溫度tm查得。經(jīng)過計算可知對于管內(nèi)被加熱的空氣，普蘭特準數(shù)Pr變化不大，可以認為是常數(shù)，則關(guān)聯(lián)式的形式簡化為:Nu—ARemPr0.4 (7)這樣通過實驗確定不同流量下的Re與Nu，然后用線性回歸方法確定A和m的值。㈡列管換熱器傳熱系數(shù)的測定管殼式換熱器又稱列管式換熱器。是以封閉在殼體中管束的壁面作為傳熱面的間壁式換熱器。這種換熱器結(jié)構(gòu)較簡單，操作可靠，可用各種結(jié)構(gòu)材料(主要是金屬材料)制造，能在高溫、高壓下使用，是目前應(yīng)用最廣的類型。由殼體、傳熱管束、管板、折流板(擋板)和管箱等部件組成。殼體多為圓筒形，

內(nèi)部裝有管束，管束兩端固定在管板上。進行換熱的冷熱兩種流體，一種在管內(nèi)流動，稱為管程流體；另一種在管外流動，稱為殼程流體。實驗裝置采用雙管程。(1)(2(1)(2)(3)。AtxS式中：Ko一列管傳熱系數(shù)，W/（m2?°C）；Qi一管內(nèi)傳熱速率，W；S。一管外換熱面積，m2；Atm一平均溫度差，C。At由下式確定： At=wAt逆At_CT-12）-（T-1）m逆 iT—tnT—2 1式中：t，t2一冷流體的入口、出口溫度，C；T1，T2—熱流體的入口、出口溫度，C；At一逆流時平均溫度差，C；逆v一溫差校正系數(shù)，由R、P的查到（課本P100）。v=f（P，R）T/—T/ 冷流體的溫升TOC\o"1-5"\h\zP_1-_ :——T—t兩流體的最初溫度差T—T_熱流體的溫降_T^=冷流體的溫升2 1管外換熱面積： S。_伽叩。 （4）式中：^一內(nèi)管管外徑，m；LO一傳熱管測量段的實際長度，m。由熱量衡算式：(5)Q_WCp(t2-t(5)其中質(zhì)量流量由下式求得:

―m m3600(6)式中：Vm一冷流體在套管內(nèi)的平均體積流量，m3/(6)Cp—冷流體的定壓比熱，kJ/(kg?°C)；P皿一冷流體的密度，kg/m3oCp和p可根據(jù)定性溫度tm查得，t= 為冷流體進出口平均溫度。t1,mm m2t2，T1,T2，Vm可采取一定的測量手段得到。三、實驗流程和設(shè)備主要技術(shù)數(shù)據(jù)設(shè)備主要技術(shù)數(shù)據(jù)見表1表1實驗裝置結(jié)構(gòu)參數(shù)紫銅內(nèi)管內(nèi)徑d((mm)10.0(列管)；8.0(套管)紫銅內(nèi)管外徑do(mm)12.0套管玻璃外管內(nèi)徑D.(mm)37.0套管玻璃外管外徑Do(mm)43.0列管玻璃外管內(nèi)徑D((mm)70.0列管玻璃外管外徑Do(mm)76.0測量段(紫銅內(nèi)管)長度L(m)1.20玻璃轉(zhuǎn)子流量計型號：LZB—25泵型號：WB50/025實驗流程如圖1所示。實驗的測量手段⑴溫度的測量冷水熱水進出口溫度采用熱電阻溫度計測得。套管壁溫采用熱電偶溫度計測量。⑵加熱熱水箱內(nèi)裝有2組加熱器，熱水箱為雙層保溫設(shè)計。加熱方式采用溫度控制

加熱。圖1水-水傳熱綜合實驗裝置流程圖四、實驗方法及步驟1.實驗前的準備，檢查工作。⑴向水箱中加滿水。⑵接通電源總閘，設(shè)定加熱表溫度為60C啟動電加熱器開關(guān)，開始加熱。關(guān)閉熱水端轉(zhuǎn)子流量計閥門，啟動熱水泵，打開轉(zhuǎn)子流量計閥門，選擇一個換熱器，使熱水循環(huán)流動。2.實驗開始.⑴選擇套管換熱器。調(diào)節(jié)熱水流量為一定值920L/h。⑵啟動冷水泵用轉(zhuǎn)子流量計調(diào)節(jié)流量，調(diào)好某一流量后穩(wěn)定3-5分鐘后，分別測量冷水的流量，進、出口的溫度及壁面溫度。然后，改變流量測量下組數(shù)據(jù)。一般從小流量到最大流量之間，要測量4?6組數(shù)據(jù)。⑶做完套管換熱器的數(shù)據(jù)后，要進行列管換熱器實驗。分別記錄熱水進出口溫度冷水進出口溫度。實驗方法同步驟⑵。實驗結(jié)束后，依次關(guān)閉加熱、泵和總電源。一切復(fù)原。五、實驗注意事項1、 檢查加熱箱中的水位是否在正常范圍內(nèi)。特別是每次實驗結(jié)束后，進行下一次實驗之前，如果發(fā)現(xiàn)水位過低，應(yīng)及時補給水量。2、 實驗管路內(nèi)部不能有氣泡，高位槽一定要有溢流，以保持冷流體流量穩(wěn)定。R十算過程示例。(均以弟一怛駐攜為例)時對流傳熱系數(shù)角的刪定”內(nèi)壁面與流體間的溫差；At.=7；"-冬=44,6-ee=23,2°C.2 2ti一七一，令流詼的入口、出口溫改一C；L一墅而平均溫度，'J?曾內(nèi)換熱面Sj=ird]Lj=3,14+0,008*1,2=0.030144m'「%一內(nèi)管管內(nèi)徑，m；少―傳枝管制童度的實際長度，血。質(zhì)量流量：= "P. =""咿=0,02772屈/田TOC\o"1-5"\h\zm3600 3600*1000 3600+1000 °管內(nèi)傳熱速率；Qt=WmCpm(t2-t^)=0.027724.182*1000*(27.5-15.3)=1414.40HVQ—:克瑩，L^：pm―孚流作密毫kgW:Cpm一冷流作■豹定壓比熱一kJ■■(kg-C)TCpm和土可堰蝸定,'±溫度岫莉得.上<；勺為冷流悻進出口平均溫度。，|_ W0 一…流速*。— 服」海601]|] =。?55雹訊流速*D.008Y2/70 ~ D.008Y2/3.14-+'Q—流量，Lt:A一管的痛面積’m如?對流傳熱系數(shù)；毗二5S[哀黑對流傳熱系數(shù)；毗二5S[哀黑上二202"7""羅?@，1414.40<0.008 ,m" =￡6月0.601雷諾數(shù)：Re,雷諾數(shù)：Re,=址也0.5529*0.008*998 “l(fā) =￡€)■&]?」0.00098375二,列管換熱器傳熱系數(shù)的測定逆流時平均溫度差：J=逆流時平均溫度差：J=⑴刊.忠2=〔成耳*).頃皿刁=26.8382dC.60,4-447757-14.71P女一冷流慘的入口、出口辜度.C;Tl，1P女一冷流慘的入口、出口辜度.平均溫度差;A如=甲&匕相逆=0.98*26.8382=26.3014°^珞甘/jLfr'8ie4評一溫克松正帛瑩，由R、P的查到(i果車Pl.如)，甲=flRR),P=,,.二.，RItfil叫JfiX<tfl再管外換熱面積:50=nnd^LQ=6*3.14#0.012*1.2=0.2713m2*否一閔管管外徑，mr鞏一傳熬啻測量段的實際啜成.tn,I質(zhì)量流量，Wm=巴心=一嘰—丸=0一02767kg*，貝3600 3600^1000 3600*100034S5.25管內(nèi)傳熱速率:Q=WmCpm(t2-t1)=0.02767*4175*1000*(447-14.7)=3465.25皿Q—豆骨.Lh:陽一渝體■密莊,kg/nP:Cpm—冷流體的定壓比熱，kJ/(kg?C),￡鬲,和上町椎據(jù)定性溢度比壺* 為冷流■體謎由口平均溫，史…34S5.25傳熱系數(shù)；臨=-&—=—34b——=485,63W/(m2?Mm*和 26.3014*0.2713 、雷諾數(shù)：Re=■■mdr口期=。，35第司.010*9%=雷諾數(shù)：Re=口皿 0.000&2175 '

No.123456流量（L/h）100150200250300350t（c）15.314.614.214.013.813.6t（c）27.526.324.322.821.820.7Tw(C)44.638.835.633.431.532.3任）21.4020.4519.2518.417.817.15pm(kg/rn3)998998.2998.4998.5998.7998.7Xm*10060.159.959.759.459.259.2Cprm4.1824.1834.1844.854.1854.185|!m*100009.837510.0410.34210.64410.94610.946△t(C)23.2018.3516.3515.013.7015.15Wm(kg/s)0.027720.041590.055470.069340.083230.09710u(m/s)0.55290.82941.10581.38231.65871.9352Qi（w）1414.402035.542343.932959.442786.372885.06.(W/m2?C)i2022.473679.964755.836545.126747.116317.44Re4487.286596.498540.2010373.4012107.0614124.90Nu26.921549.148063.729788.149891.177285.3708Pr6.84537.01127.24818.69087.73807.7380Nu/(Pr0.4)12.472122.552228.857137.119140.219337.6580

No.123456流量（L/h）100150200250300350T1(°C)60.460.360.460.160.560.3T2(°C)5756.255.955.054.454.0t1(C)14.714.113.913.713.613.5t2(C)44.737.533.831.630.529.5tm(C)29.725.823.8522.6522.0521.5pm(kg/rn3)996997997.5997.7997.7998Xm*10061.660.960.560.360.360.1Cprm4.1754.1794.184.1814.1814.182|!m*100008.21759.02759.43259.6359.6359.8375Wm(kg/s)0.027670.041540.055420.069280.083140.09703u(m/s)0.35390.53080.70770.88461.06161.2385Qi(w)3465.254062.304609.675185.265874.706492.32Atm26.301430.840433.378733.815134.421235.07470.980.980.990.980.980.99△tm逆26.838231.469833.715934.505235.123735.4290K0(W/m2-C)485.63485.52509.04565.21629.09682.27Re4288.925862.017484.179160.4410992.5212564.40R0.11330.17520.22610.28490.36090.3938P0.65650.50650.42800.38580.36030.3419實驗分析一.Nu/(Pr0.4)—ARem曲線通過實驗確定不同流量下的Re與Nu值，并將公式Nu=ARemPr0.4轉(zhuǎn)換為Nu/(Pr0.4)=ARem，以Nu/(Pro.4)為縱坐標，Re為橫坐標做線性回歸得右圖，并確定出方程