传热膜系数测定实验

1、传热膜系数测定实验 化工0503 杨金金 200511081同组人：唐世福 吴少华 梁燕摘要：u 测定传热膜系数和总传热系数Ku 观察蒸汽冷凝状态u 进行强化传热实验u 确定传热准数关联式中各参数关键词：传热膜系数 孔板压差 origin 强化传热一、实验目的1 掌握传热膜系数及传热系数K的测定方法；2 通过实验掌握确定传热膜系数准数关联式中的系数A和指数m、n的方法；3 通过实验提高对传热膜系数准数关联式的理解，并分析影响传热膜系数的因素，了解工程上强化传热的措施。二、实验原理当流体无相变时，对流传热准数关系式的一般形式为 对强制而言，可忽略即本实验中流体被加热，对上式两边取对数在双对数坐标

2、中做图，求出直线斜率即方程的指数，在直线行任取一点即可求得系数A对于关联方程，首先要有数据组，其定义分别为 牛顿冷却定理 式中 ：单位时间传热量， W； 总传热系数，W/m2·K；A传热面积，m2；Dtm平均温差，K或oC。传热量可由下式得空气的体积流量由孔板流量计侧得式中 -孔板流量计降 -空气流量，三、装置和流程图1、蒸汽发生器 2、蒸汽管 3、补水口 4、补水阀 5、排水阀6、套管换热器 7、放气阀 8、冷凝水回流管 9、空气流量调节阀10、压力传感器 11、孔板流量计 12、空气管 13、风机四、实验步骤1、 实验开始前，先熟悉配电箱各按钮与设备的对应关系，以便正确开启按钮；

3、2、 检查蒸汽发生器中水位，使液位保持在1/22/3；3、 打开总电源开关及仪表开关；4、 实验开始时，关闭蒸汽发生器补水阀，接通蒸汽发生器的加热电源，打开排放不凝气阀门（有一点开度即可）；5、待蒸汽产生后，开启风机（风机阀门不要长时间关闭），将空气流量控制在某一定值。待进出口温度、壁温稳定后，记录进出口温度、壁温和压差读数。改变空气流量（810次），重复实验，记录数据；6、实验结束后，先停蒸汽发生器电源，再停风机，清理现场。五、原始数据及处理原始数据和计算结果如下表：表5.1 强化传热前数据管道：25×2.5 mm 长：序号空气入口温度/空气出口温度/壁温1/壁温2/孔板压降/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 强化传热后数据序号空气入口温度/空气出口温度/壁温1/壁温2/孔板压降/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 计算示例（以表5.1第一组数据为例）：查取空气物性数据：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定性热导率=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 实验结果分析根据实验数据用origin做图如下：上图显示了在双对数坐标下强化传热前后所得到的结果，为两条斜率基本相同而截距不同的直线1.强化传热前拟合结果2.强化传热后拟合结果七 思考题1本实验中管壁温度应接近蒸汽温度还是空气温度？为什么？答：接近蒸汽温度。因为蒸汽冷凝传热膜系数a(蒸汽)>>a(空气)。2管内空气流速对传热膜系数有何影响？当空气流速增大时，空气离开热交换器时的温度将升高还是降低？为什么？答：传热系

7、数正比于流速，故当空气流速增大时传热系数亦增大，由Q=WCP(t2-t1)/3600=VScP（t2-t1）/3600，当Vs增大且维持Q恒定时，温差随着减小，即出口温度降低。3如果采用不同压强的蒸汽进行实验，对的关联有无影响？答：由公式Nu=ARemPrn，发现其变量均与压强的值无关，故采用不同的蒸汽压无影响。4试估算空气一侧的热阻的百分数。答：忽略污垢热阻时，热阻计算主要为，则空气热阻比例为，即热阻主要表现为空气热阻。5以空气为介质的传热实验中雷诺数Re应如何计算？答：，为求解雷诺数，需测量管径d，求算空气的流速以及相应状态下的物性参数。6本实验可采取哪些措施强化传热？答：提高空气流速，内管加入填充物或采用螺纹管。八 实验心得体会 所谓化工过程的三传一反，就是指：三传，质量传递、热量传递、动量传递；一反，化学反应工程。这次实验就是一次热量传递的过程。在实验中，我了解到传热膜系数及传热系数K的测定方法；掌握了确定传热膜系数准数关联式中的系数A和指数m、n的方法；提高了对传热膜系数准数关联式的理解，并分析影响传热膜系数的因素，了解工程上强化传热的措施。 这次的实验数据由计算机直接读出，准确性大大提高；因为所有数据都由程序读出，实