传热实验实验报告

1、传传热热实实验验实实验验报报告告-标准化文件发布号：（9456-euatwk-mwub-wunn-innul-ddqty-kii传热实验一、 实验名称：传热实验二、实验目的：1.熟悉套管换热器的结构；2.测定出k 、 ，整理出nure的关系式，求出a、m.三、实验原理：本实验有套管换热器 4 套，列管式换热器 4 套，首先介绍套管换热器。套管换热器管间进饱和蒸汽，冷凝放热以加热管内的空气，实验设备如图2-2-5-1（1）所示。传热方式为：冷凝传导对流1、传热系数可用下式计算：kqam tmw/m2k (1)图 2-2-5-1（1）套管换热器示意图式中：q传热速率w a传热面积m2tm传热平均温

2、差k1 传热速率q用下式计算：q vscp(t2t1)w（2）1式中：vsvh/3600空气流量m /s3vh空气流量m /h3空气密度kg/m3，以下式计算： 0.4645(（3）pa rp)kg /m3273t1pa大气压mmhgrp空气流量计前表压mmhgt1空气进换热器前的温度cp空气比热j /kg k，查表或用下式计算：cp1009 0.04tmj /kg k（4）tm=(t1+t2)/2空气进出换热器温度的平均值（）t2空气出口温度传热平均面积 am：amdmlm2（5）式中：dm=传热管平均直径ml传热管有效长度m 传热平均温度差tm用逆流对数平均温差计算：tt t1t2t1 (

3、t t1),t2 (t t2)tmt1t2 (6)tln1t2式中：t蒸汽温度22、传热膜系数（给热系数）及其关联式空气在圆形直管内作强制湍流时的传热膜系数可用下面准数关联式表示：nuaremprn（7）式中：nu努塞尔特准数re雷诺准数pr普兰特准数a系数，经验值为 0.023m指数，经验值为 0.8n指数，经验值为：流体被加热时 n=0.4，流体被冷却n=0.3为了测定传热膜系数，现对式（7）作进一步的分析：nu d（8）空气与管壁间的传热膜系数w/m2k本实验可近似取=k传热系数，也可用下式计算：qai(twtm)（9）ai传热管内表面积m2tw管壁温tm空气进、出口平均温度d管内径m空

4、气的导热系数w/mk，查表或用下式计算：=0.0244+7.810-5tm（10）re du（11）3u空气在加热管内的流速m/s空气定性温度（tm）下的粘度pas，查表或用下式计算：=1.7210-5+4.810-8tm（12） d，意义同上。pr cp（13）cp, , 意义同上在定性温度 tm=5070时普兰特准数值 pr=0.6980.694，取平均值为 0.696，那么 prn=0.6960.4=0.865，代入式（7）即可得如下的实验关联式：nuarem（14）式中 a=0.865a，测定 a、m 值后，再算出 a 值，即可得到本实验的准数关联式（7）的形式。四、实验设备流程图：本

5、实验套管换热器流程如图 2-2-5-2（a）所示，它为双套管并装换热器，其中一套的内管为光滑铜管，另一套为螺纹铜管（图中只画出其中一套设备）。冷空气由风机 1送入，经表压计 2 测定表压，流量计 3测定流量，阀 4调节气量，温度计 5 测定进口温度，进套管换热器 6 被加热，热空气出口温度由 7测量。进套管间的蒸汽由温度计 8测量温度，压力表 9测定压强，阀 10 调节进汽量。冷凝水由疏水器 12 排除，管间的不凝气由放空管 11定期排放。另外，管壁及各测温点还配有热电偶测温装置。本实验列管换热器流程如图 2-2-5-2（b）所示，冷空气由风机 1送入，经阀 2调节气量，气体流量计 3 测定流

6、量并由气体加热器 12 将空气4加热到指定温度，经温度计 4测定进口温度后送入列管式换热器，冷却后的空气由温度计 5测量温度，然后排出换热器；进换热器的水的流量由阀 10调节，经液体流量计 9 测定流量及温度计 6 测定温度后进入换热器，冷热流体在列管的管壁上进行热量交换，经加热的水由温度计 8测定温度后排出换热器。9115饱和蒸汽6热空气10874122冷凝水冷空气131风机 2表压计 3流量计 4空气调节阀 5进口温度计6换热器主体 7出口温度计 8蒸汽温度计 9蒸汽压力表 10蒸汽调节阀11不凝气放空管 12疏水器图 2-2-5-2（a） 套管式传热实验装置流程图五、实验方法：1、向锅炉

7、加水至指定水位，通电加热至锅炉产生蒸汽压 1.5kg/cm2（表）左右，待用。52、关闭调节阀 4，起动风机 1，慢慢开启阀 4至最大，观察流量压差计 3的最大读数量程，确定 56 组读数及每组读数的压差值。3、开启蒸汽阀 10进汽，压力表 9 控制在 0.5kg/cm2（表）左右，同时打开放空阀 11至有蒸汽排出时关闭。4、按拟好的压差量程，空气的流量由大至小测取读数（但不能测流量为零的读数）每组读数包括空气流量、表压、进出口温度和蒸汽进口温度。若用液体温度计测温度，要求读到 0.1，若用热电偶测温，可由电位差计的读数查表而得温度。5、数据测量完毕，先关蒸汽后停风机。6、由测得的流量压差读数

8、，根据流量曲线图查出相应的流量。6六、原始数据记录表： 18.8mm数序号d 16.8mml 1224mmpa 761mmhg项目据rrpmmhgt1ct2ctcvhmmhg12345705540301548.544.554.558.264.033.432.631.430.629.5表 187.688.689.490.691.8120.4120.8120.8121.0120.834.030.526.022.817.57七、数据处理表及图：n 0.4；pr 0.696；prn 0.6960.4 0.865项目据数序号vsm3/s0.009440.008470.007220.006330.0048

9、6kg/m31.2271.2241.2441.2531.267cpj/kgk1011.421011.421011.421011.421011.43tmc60.5060.6060.4060.6060.6512345数序号项目据qw635.362587.512527.222481.716388.036t1ct2ctmk12345数项目序号87.0088.2089.4090.4091.3032.8032.2031.4030.4029.0055.5655.5855.4355.0654.32w/m2kw/mk152.477140.291125.478114.64792.7360.029120.02913

10、0.029110.029130.02913表 2um/s42.60638.22032.58128.57121.929pas0.00002010.00002010.00002010.00002010.0000201123458数序号项目据kw/mk164.380151.965136.722125.776102.6842nu87.97180.91872.41366.12753.482表 3re43692.70739094.01733888.96629917.22423206.682log10nulog10re1.9441.9081.8601.8201.7284.6404.5924.5304.476

11、4.36612345lgnulgre关系曲线图2.001.951.901.851.801.751.704.354.404.454.504.554.604.654.70图 1nu 0.0228re0.79pr0.49八、计算举例：取第 4 组数据举例计算1.1.传热系数传热系数k的计算：的计算：vsvh/ 3600 22.83m/s 0.00633m3/s3600 0.4645parp 0.4645 273 t1761 58.233273 30.6kg/m 1.253kg/mtmt1t2/ 2 30.6 90.6c 60.60c2cp 1009 0.04tm 1009 0.04 60.60 10

12、11.42j/kgkqvscpt2t1 0.00633 1.253 1011.42 90.6 30.6 481.716wamdml 3.14159 18.8 16.8 103 1224 103m2 0.069565m22t1tt1121.0 30.6c 90.4ct2tt2121.0 90.6c 30.4ctmt1 t290.4 30.4k 55.06kt190.4lnln30.4t2kqam tm481.716w/m2k 125.776w/m2k0.069565 55.06同理，其他组数据计算结果如表 2 和表 3.2.2.传热膜系数（给热系数）及其关联式的计算：传热膜系数（给热系数）及其关

13、联式的计算：10 aitwtmqamttmq481.716w/m20.069565 121.0 60.60 114.647w/m2 0.0244 7.8 105tm 0.0244 7.8 105 60.60w/mk 0.02913w/mknud114.647 16.8 103 66.1270.02913uvsd220.0063316.8 103.14159 232m/s 28.571m/s 1.72 105 4.8 108tm 1.72 105 4.8 108 60.60pa/s 0.0000201pa/sredu16.8 103 28.571 1.253 29917.2240.0000201log10nu log1066.127 1.820log10re log1029917.224 4.476同理