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文檔簡介
1、本科生實驗報告實驗課程 學院名稱 專業(yè)名稱 學生姓名 學生學號 指導教師 實驗地點 實驗成績 二 年 月 二 年 月填寫說明1、 適用于本科生所有的實驗報告(印制實驗報告冊除外);2、 專業(yè)填寫為專業(yè)全稱,有專業(yè)方向的用小括號標明;3、 格式要求: 用A4紙雙面打印(封面雙面打?。┗蛟贏4大小紙上用藍黑色水筆書寫。 打印排版:正文用宋體小四號,1.5倍行距,頁邊距采取默認形式(上下2.54cm,左右2.54cm,頁眉1.5cm,頁腳1.75cm)。字符間距為默認值(縮放100%,間距:標準);頁碼用小五號字底端居中。 具體要求:題目(二號黑體居中);摘要(“摘要”二字用小二號黑體居中,隔行書寫
2、摘要的文字部分,小4號宋體);關(guān)鍵詞(隔行頂格書寫“關(guān)鍵詞”三字,提煉3-5個關(guān)鍵詞,用分號隔開,小4號黑體); 正文部分采用三級標題;第1章 ××(小二號黑體居中,段前0.5行)1.1 ×××××小三號黑體×××××(段前、段后0.5行)小四號黑體(段前、段后0.5行)參考文獻(黑體小二號居中,段前0.5行),參考文獻用五號宋體,參照參考文獻著錄規(guī)則(GB/T 77142005)。實驗四 套管換熱器液-液熱交換系數(shù)及膜系數(shù)測定一、實驗目的1 加深對傳熱過程基本原理的理解;2
3、 了解傳熱過程的實驗研究方法。二、實驗原理冷熱流體通過固體壁所進行的熱交換過程,先由熱流體把熱量傳遞給固體壁面,然后由固體壁面的一側(cè)傳向另一側(cè),最后再由壁面把熱量傳給冷熱流體。熱交換過程即給熱-導熱-給熱三個串聯(lián)過程組成。 若熱流體在套管換熱器的管內(nèi)流過,而冷流體在管外流過,設(shè)備兩端測試點上的溫度如圖所示。則在單位時間內(nèi)熱流體向冷流體傳遞的熱量,可由熱流體的熱量衡算方程表示: (1)就整個熱交換而言,有傳熱速率基本方程經(jīng)過數(shù)學處理,得計算式 (2) (3)平均溫度差可按下式計算: (4)由(1)和(2)聯(lián)立,可得傳熱總系數(shù)計算式: (5)就固體壁面兩側(cè)的給熱過程來說,給熱速率基本方程為: (6
4、)根據(jù)熱交換兩端的邊界條件,經(jīng)數(shù)學推導,可得管內(nèi)給熱過程的速率計算式: (7)熱流體與管內(nèi)面之間的平均溫度差可按下式計算: (8)由(1)和(7)聯(lián)立可得管內(nèi)傳熱膜系數(shù)的計算式: (9)同理可得到管外給熱過程的傳熱膜系數(shù)的公式。 流體在圓形直管內(nèi)作強制對流時,傳熱膜系數(shù)與各項影響因素(管內(nèi)徑、流速、流體密度、流體黏度、定亞比熱容和流體導熱系數(shù))之間的關(guān)系可關(guān)聯(lián)成如下準數(shù)式:上式中系數(shù)a和指數(shù)m,n的具體數(shù)值需要通過實驗來測定,則傳熱膜系數(shù)可由上式計算。例如:當流體在圓形直管內(nèi)作強制湍流時,則流體被冷卻時,a值可按下式計算:流體被加熱時,a值可按下式計算:當流體在套管環(huán)隙內(nèi)作強制湍流時,上列各式
5、中d用當量直徑de替代即可。各項物性常數(shù)均取流體進出口平均溫度下的數(shù)值。圖1 套管熱交換器兩端測試點的溫度三、實驗裝置及流程1.恒溫水槽 2.攪拌槳 3循環(huán)水泵4.轉(zhuǎn)子流量計5冷水閥門6.高位穩(wěn)壓水槽7.冷阱四、實驗步驟實驗前準備工作(1)向恒溫循環(huán)水槽中灌入蒸餾水或軟水,直至溢流管有水溢出為止。(2)開啟并調(diào)節(jié)通往高位穩(wěn)壓水槽的自來水閥門,使槽內(nèi)充滿水,并由溢流管有水流出。(3)將冰碎成細粒,放入冷阱中并摻入少許蒸餾水,使之成粥狀。將熱電偶冷接觸點插入冰水中,蓋嚴蓋子。(4)將恒溫水槽的溫度定為55,啟動恒溫水槽的電熱器,等溫度到達后即可開始實驗。(5)實驗前需要準備好熱水轉(zhuǎn)子流量計的流量標
6、定曲線和熱電偶分度表。實驗操作步驟1開啟冷水閥門,測定冷水流量,實驗過程中保持恒定。2啟動循環(huán)水泵,開啟并調(diào)節(jié)熱水閥門使流量在60250L·h-1范圍內(nèi)選取若干流量值(一般不少于6組數(shù)據(jù))進行實驗測定。3每調(diào)節(jié)一次熱水流量,待流量和溫度都恒定后再通過開關(guān)依次測定各點溫度。實驗注意事項:(1)開始實驗時,必須先向換熱器通冷水,然后再啟動熱水泵。停止實驗時,必須先停熱電器,待熱交換器管內(nèi)存留熱水被冷卻后,再停水泵并停止通冷水。(2)啟動恒溫水槽的電熱器之前,必須先啟動循環(huán)泵使水流動。(3)在啟動循環(huán)泵之前,必須先將熱水調(diào)節(jié)閥門關(guān)閉,待泵運行正常后,再徐徐開啟調(diào)節(jié)閥。(4)每改變一次熱水流
7、量,一定要等傳熱過程穩(wěn)定之后,才能測數(shù)據(jù)。每測一組數(shù)據(jù)最好多重復幾次。當流量和各點溫度數(shù)值恒定后,表明過程已達穩(wěn)定狀態(tài)。實驗內(nèi)容:1測定套管換熱器的傳熱總系數(shù)K;2測定流體在圓管內(nèi)作強制湍流時的傳熱膜系數(shù)h。五、實驗記錄1記錄實驗設(shè)備基本參數(shù)(1)內(nèi)管基本參數(shù):外徑: d= mm; 壁厚:= mm; 測試段長:L= mm(2)套管基本參數(shù):外徑:d= mm; 壁厚:= mm;(3)流體流通的橫截面積內(nèi)管橫截面積:S= mm環(huán)隙橫截面積:S= mm(4)熱交換面積:內(nèi)管內(nèi)壁表面積:AW=內(nèi)管外壁表面積:AW=平均熱交換面積:A=2實驗數(shù)據(jù)記錄序號冷水流量熱水流量溫度備注測試截面測試截面msmsT
8、1TW1T1T2TW2T2kg·s-1kg·s-112345673實驗數(shù)據(jù)整理(1)總傳熱系數(shù)序號管內(nèi)流速液體間溫度差傳熱速率總傳熱系數(shù)備注uT1T2TmQKm·s-1KKKWW·m-2·K-11234567(2)傳熱膜系數(shù)序號管內(nèi)流速流體與壁面溫差傳熱速率傳熱膜系數(shù)備注uT1-TW1T2-TW2TmQam·s-1KKKW·m-2·K-1W·m-2·K-11234567(3)傳熱膜系數(shù)的關(guān)聯(lián)式序號管內(nèi)流體平均溫度流體密度流體黏度流體導熱系數(shù)管內(nèi)流速傳熱膜系數(shù)雷諾準數(shù)努賽爾準數(shù)普蘭特準數(shù)(T1+T2)/2uaReNuPrKkg·m-3Pa·sW·m-1·K-1m·s-1W·m-1·K-11234567水平管內(nèi)傳熱膜系數(shù)的準數(shù)關(guān)聯(lián)式:在實驗測定溫度范圍內(nèi),Pr數(shù)值變化不大,可取其平均值并將Prn視為定值與a項合并。上式兩邊取對數(shù),因此, 可將Nu和Re實驗數(shù)據(jù),
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