化工原理傳熱實驗匯編

1、1、測定空氣在園直管內(nèi)強制對流給熱系數(shù)；2、測定蒸汽在水平管外冷凝給熱系數(shù)；3、測定總傳熱系數(shù)；4、學會運用實驗方法建立經(jīng)驗公式或半經(jīng)驗公式，分別建立空氣在圓形光滑直管中和螺旋槽管中作湍流流動時對流傳熱準數(shù)關(guān)聯(lián)式。驗證流體在圓管內(nèi)強制湍流時傳熱準數(shù)關(guān)聯(lián)式。 在套管換熱器中，環(huán)隙通以水蒸氣，內(nèi)管管內(nèi)通以空氣或水，水蒸氣冷凝放熱以加熱空氣，在傳熱過程達到穩(wěn)定后，有如下公式： V被加熱流體體積流量，m3/s A0、Ai內(nèi)管的外壁、內(nèi)壁的傳熱面積，m2 被加熱流體密度，kg/m3 (T-TW)m水蒸氣與外壁間的對數(shù)平均溫度差， CP被加熱流體平均比熱，J/(kg) (tw-t)m內(nèi)壁與流體間的對數(shù)平均

2、溫度差， 0、i水蒸氣對內(nèi)管外壁的對流給熱系數(shù)和流體對內(nèi)管內(nèi)壁的對流給熱系數(shù)W/(m2) t1、t2被加熱流體進、出口溫度，mwiimwpttATTAttC)()()(V0012 t1、t2被加熱流體進、出口溫度， T1、T2蒸汽進、出口溫度， Tw1、Tw2、tw1、tw2外壁和內(nèi)壁上進、出口溫度，22112211ln)()()(wwwwmTTTTTTTTTwT22112211ln)()()(wwwwmTTTTTTTTTwT22112211ln)()()(ttttttttttwwwwmw式中： 在實驗中，蒸汽溫度可認為T1=T2=T，當內(nèi)管材料導熱性能很好，即值很大，且管壁厚度很薄時，可認為

3、Tw1tw1=Tw2tw2=tw，tw即為所測得的該點的壁溫。 1、蒸汽在水平管外冷凝給熱系數(shù)： )()(0120wPtTAttCV式中： -空氣在流量計前方的壓力、溫度下的密度，kg/m3，可按理想氣體定律計算：tpap273510013. 1273293. 1Pa-大氣壓強，Pa；P -流量計前端空氣表壓，Pa；T -流量計前端空氣溫度，可取t=t1； 2、空氣在園直管內(nèi)強制對流給熱系數(shù) 3、總傳熱系數(shù)K的測定mwiPittAttCV)()(12mPtAttCVK)(1221122121lnln)()(tTtTtttTtTtTtTtm 4、氣體在圓管內(nèi)作強制湍流給熱準數(shù)關(guān)聯(lián)式的確定 單相流

4、體在圓形直管內(nèi)作強制湍流時的給熱系數(shù)，可用下列準數(shù)關(guān)聯(lián)式描述： 式中：Re流體在管內(nèi)的雷諾數(shù)，無因次mCNuRe系數(shù)C和指數(shù)m為待定參數(shù)，可通過實驗方法確定。將式兩邊取對數(shù):CmNulnRelnln可見lnNu與lnRe為線性關(guān)系。 在實驗中，如果我們改變流速以改變雷諾準數(shù)Re值，并根據(jù)牛頓冷卻定律求出不同流速下的給熱系數(shù)和努塞爾特準數(shù)Nu。dsVdsVdud273. 14Re2Nudd Kd VsCpttAtm()21式中：-空氣在定性溫度下的粘度，Pas； -空氣在定性溫度下的導熱系數(shù)，W/(m)。 在取得各次的Re和Nu實驗數(shù)據(jù)后，便可用圖解法或最小二乘法確定參數(shù)，從而把實驗數(shù)據(jù)整理成準

5、數(shù)關(guān)聯(lián)式。 以Nu為縱坐標，Re為橫坐標在雙對數(shù)坐標紙上繪圖，可得一條直線，該直線的斜率為m，截距的真數(shù)為C1-風機；2-冷凝水閥；3-蒸汽閥；4-分流閥；5-孔板流量計；6-測壓孔；7-疏水器；8-熱電偶；9-調(diào)節(jié)閥；10-疏水閥；11-螺紋管；12-放氣閥；13-光滑管；14-安全閥；15，16-熱電偶 實驗裝置由兩套換熱器組成，一套為光滑圓銅管，一套為螺旋槽管。 冷空氣由風機1經(jīng)流量計、調(diào)節(jié)閥進入管內(nèi)，其進、出口處裝有測溫熱電偶。蒸汽經(jīng)蒸汽閥3進入套管環(huán)隙，套管上裝有壓力表。蒸汽溫度由熱電偶測定。冷凝水由疏水器排走，蒸汽中不凝性氣體由放氣閥12排放。 光滑銅管和螺旋槽管 內(nèi)徑d均為17.

6、8mm，管長L均為1224mm。管壁厚度1mm（一）實驗步驟 1、打開總電源開關(guān)。 2、啟動風機，打開空氣閥，調(diào)節(jié)空氣流量至適量。 3、打開蒸汽閥，通入加熱蒸汽，（已事先備好），同時打開蒸汽放氣閥，將管內(nèi)空氣排除凈后再關(guān)放氣閥。 4、調(diào)整蒸汽壓力調(diào)到0.05Mpa，并保持蒸汽壓力不變。固定某一蒸汽壓力， 5、調(diào)節(jié)空氣閥，改變空氣流量，每一次流量的改變，均須待空氣出口溫度達到定態(tài)后，才記錄有關(guān)數(shù)據(jù)，改變流量，測取多次不同流量下的數(shù)據(jù)。 6、實驗結(jié)束，先關(guān)蒸汽，待銅管冷卻后再?？諝?。 7、關(guān)閉蒸汽發(fā)生器。 （二）注意事項 1、剛開始通入蒸汽時，要仔細檢查蒸汽閥門的開度，使蒸汽徐徐流入換熱器中，逐漸加熱，由冷態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闊釕B(tài)不得少于20分鐘。 2、操作過程中，蒸汽壓力一般控制在0.05MPa。 3、測定各參數(shù)時，必須是在穩(wěn)定傳熱狀態(tài)下，隨時注意惰氣的排空和壓力表讀數(shù)的調(diào)整。每組數(shù)據(jù)應(yīng)重復2-3次，確認數(shù)據(jù)的再現(xiàn)性、可靠性。 1、實驗數(shù)據(jù)記錄整理成表。 2、在雙對數(shù)坐標紙上標繪Nu-Re關(guān)系曲線，確定準數(shù)關(guān)聯(lián)式。 3、討論實驗結(jié)果。說明蒸汽冷凝給熱系數(shù)的實驗值和冷流體給熱系數(shù)實驗值的變化規(guī)律。 1.實驗中空氣和蒸汽的流向，對傳熱效果有何影響? 2、當管內(nèi)空氣速度增大時，給熱系數(shù)有何變化？空氣出口溫度有何變化？