实验三传热系数K和给热系数α的测定

1、实验三传热系数K和给热系数a的测定一、实验目的1. 了解间壁式传热元件和给热系数测定的实验组织方法；2. 学会给热系数测定的试验数据处理方法；3. 了解影响给热系数的因素和强化传热的途径。二、实验原理在工业生产中，间壁式换热器是经常使用的换热设备。热流体借助于传热壁面，将热量传递给冷热体，以满足生产工艺的要求。影响换热器传热速率的参数有传热面积、平均温度差和传热系数三要素。为了合理选用或设计换热器，应对其性能有充分的了解。除了查阅文献外，换热器性能实测是重要的途径之一。传热系数是度量换热器性能的重要指标。为了提高能量的利用率，提高换热器的传热系数以强化传热过程，在生产实践中是经常遇到的问题。在

2、热流体对固体壁面的对流给热，固体壁面的热传导和固体对冷流体的对流给热三个传热过程中，所涉及的热量衡算为：Q=ka(t-1)Q=aA(T-1)hhw1Q=aA(tt)ccw2小九A/、Q-m(tt)Ow1w2TtttttTtQ=卄=十=-w2=1O11aA九AaAKAhhmccK-1-AAOA+c+aA入AaAhhmcc在所考虑的这个传热过程忠，所涉及的参数共有13个，采用因次分析方法：n=13-4=9个无因次数群。该方法的基本处理过程是将研究的对象分解成两个或多个子过程。即：K沁f(a,a)12分别对a1、a2进行研究：a-f(d,u,p，卩,c,九)11111p11无因次处理得：=f(巴,字

3、)TNu=aRebPrc01) 传热系数K的实验测定热量衡算式和传热速率方程式热量衡算式：Q二qPc(t-1)ccpc21传热速率式：Q=KAAtm其中：(T-1)-(T-1)At=1221mTtIni2Tt21两式联立，得：qPc(tt)ccpc21AAtm2) 给热系数a的实验测定热量衡算式和传热速率方程式热量衡算式：QZqPc(tt)ccpc21传热速率式：QZaAAtcmc其中：(tt)(tt)At=w上2w下1mcttlnr上2ttw下1两式联立，得：qPc(tt)a=C_cpc21cAAtmc三、实验组织方法qc空气流量计1个；t1、t2冷流体进、出口温度计2个T水蒸汽温度计1个；

4、tw上、tw下上壁温、下壁温温度计2个；P-装1个压力表；配上套管换热器、蒸汽发生炉、疏水器、阀门管路、凉水塔系统组成如下实验装置1）实验流程2）实验步骤1. 先开蒸汽发生炉，待上壁温开始升温后，开空气输送开关，调节转子流量计为22；2. 打开不凝性气体放气阀，“开-关”重复2次；3. 整个实验操作控制蒸汽压力恒定在0.04Mpa以下某一刻度，改变唯一操作变量即空气转子流量计阀门开度，达到改变流速的目的；4. 实验布点采用小流量和打流量分别布点集中原则，因为是直线原因；5. 待冷流体出口温度显示值保持5min以上不变时方可同时采集实验数据；6. 实验结束时，先关蒸汽进口调节阀，保持空气继续流动

5、lOmin，以足够冷却壁温，保护热电偶接触正常。四、数据处理1)原始数据记录装置号：d外=19mm；6=1.5mm；L=1.3m序号蒸汽压力Mpa蒸汽温度°C空气流量m3/h空气进口C空气出口C下端壁温C上端壁温C1234562)数据计算过程t+t1.定性温度t二-42，查化工原理附录干空气的物理化学性质，内插法求空气平m2均p，Cp,入，“；2)换热器流通面积：A流通=nd内径2/4A换热=nd内径l3) 空气流量、流速流速：u=q/A4) 传热量Q二qpc(tt)ccpc215) 总传热系数的计算qpc(tt)K二亠亠pc21，A为换热面积；AAtm其中：At=m(Tt)(Tt)1221lTtIni2Tt216) 给热系数a的计算qpc(tt)a二亠亠pc21，A为换热面积;cAAtmc(tt)(tt)其中：At=w上2w下1-mcttln上2ttw下17) 准数值dxuxpRe=一利用实验数据求出准数值，再进行曲线拟合(注意：取全部小组的数据点，不是一两个同学的数据点！)的基础上求出Nu=