试验4传热空气-蒸汽

1、实验四：传热（空气一蒸汽）实验实验目的. 了解间壁式换热器的结构与操作原理；.学习测定套管换热器总传热系数的方法；.学习测定空气侧的对流传热系数；. 了解空气流速的变化对总传热系数的影响。基本原理：对流传热的核心问题是求算传热膜系数 ,当流体无相变时对流传热准数关联式的一般形式为： 一_ ： ：二、 （4-1）对于强制湍流而言，Gr准数可以忽略，故物（4-2）本实验中，可用图解法和最小二乘法计算上述准数关联式中的指数m n和系数A用图解法对多变量方程进行关联时，要对不同变量 Re和Pr分别 回归。本实验可简化上式，即取 n=0.4 （流体被加热）。这样，上 式即变为单变量方程，再两边取对数，即

2、得到直线方程：（4-3）m在直线lg -7 = g H + 切尼 Re在双对数坐标中作图，找出直线斜率，即为方程的指数上任取一点的函数值代入方程中，则可得到系数 A,即:/ 肱月二-rTPo%Re 雅（4-4）用图解法，根据实验点确定直线位置有一定的人为性。而用最小 二乘法回归，可以得到最佳关联结果。应用微机，对多变量方程 进行一次回归，就能同时得到 A、m n。对于方程的关联，首先要有 Nu Re Pr的数据组。其准数定义式 分别为：大 a实验中改变冷却水的流量以改变 Re准数的值。根据定性温度（冷 空气进、出口温度的算术平均值）计算对应的Pr准数值。同时，由牛顿冷却定律，求出不同流速下的传

3、热膜系数值。进而算得Nu准数值。牛顿冷却定律：。=R 必（4-5） 式中：%一传热膜系数，W/m2C；Q一传热量，W;A一总传热面积，m2; tm管壁温度与管内流体温度的对数平均温差，C传热量Q可由下式求得：04&闯/36加=加(4-4)/36。0(4-6)式中：W质量流量，kg/h;Cp一流体定压比热，J/kg ；t1、t2一流体进、出口温度，C;P 一定性温度下流体密度，kg/m3;V 一流体体积流量，m3/s。注意事项：(1)、学校的设备大都是需要用电为差计测量电流然后计算温度 的，此套设备比较先进，采用了数字显示仪表直接显示温度。(2)、关于排放不凝气：如果不打开放气阀，理论上套管内的

4、压 力应该不断增大，最后爆炸，实际上由于套管的密封程度不是很 好，会漏气，所以压力不会升高很多，基本可以忽略。另外不凝 气的影响在实际是实验中并不是很大，在仿真实验中为了说明做 了夸大。(3)蒸汽发生器：关于蒸汽发生器的控制和安全问题做了简化(4)传热实验有两个流程，另一个管内的介质为水，原理一样, 只是流程稍有不同。传热膜系数测定实验姓名：pil 学号练14原始数据：空气入口温度空气出口温度壁温1壁温2压差计读数2071. 399.999.902070. 699. 999.98206口 399.999.9162066,899.999,9282065.299.999.

5、9442064. 299. 999.9642063.299.999.9862062.599.999.91042061. 799. 999.91442061. 299.999.9178处理结果:传热量(W)传热系数Nu准数Re准数Pr准数0000.69952316. 3173161.4504481.14255370. 0355.69951488.5588871.9036071.504016526. 7918.699505610. 996732.3980091.898391699.9067.699515313. 347592. 8522452. 262809881.4504.6995415.766

6、623.3280272. 6438211066.153.699563217.891573. 7314832. 9683461239. 474.699592619. 377784. 008253.191551365. 799.699616822.401054. 5908313. 659431610. 867.699648424.626585. 0181574. 0028081793. 572.6996703关联结果：Nu=O. OOOPr-4Re0,00实验参数：套管有效长度(m)： 1.25传热管内径(m)： 22传热膜系数测定实验姓名：pxl学号级：14原始数据:空

7、气入口温度空气出口温度壁温1壁温2压差计读数2071.299.999.922070.699.999.972068.399.999.9152066.899.999.9272065.199.999.9442064.399.999. 39632063.299.999.9862062.499.999.91132061.699.999.91442061.299.999.9177处理结果:传热量(w)传热系数Nu准数电港数Pr准数3.1931.7394838.5820568184. 6983,69952185. 9093081.356771.068758346.1365.6995148S. 237106L

8、 843161.456257510, 0639.699505610. 798572. 3547981.864183687. 2947,699515313.320172.8428542.255661881.7057.69954215. 675863. 3249342.6410071057. 484.699560617. 891573. 7314832. 9683461239. 474,699592620.154534.1640513. 3160581424. 083.699620622.350894. 5752943.6475451611. 334.699652724.55735. 004042

9、3.9915481788, 527,6996703关联结果；Nu=O. 008Pr0 4Re0 SE实脸参数套管有效长度(mb L 25传热管内径GM 22思考题：.观察并比较三根传热管的传热速率，说明原因答：保温管的传热速率为76.116皿 裸管的传热速率为91.277皿 汽- 水套管的传热速率为2121.2皿 因此传热速率：保温管 裸管 汽水套 管。保温管的传热速率慢，是因为其壁较厚，而且材料的导热系数小； 裸管其次，是因为自然对流的条件下给热系数很小； 而汽水套管的传 热最快，是因其为强制对流，给热系数较大。.测定传热系数K时，按现实验流程，用管内冷凝液测定传热速率与 用管外冷却水测定传

10、热速率哪种方法更准确？为什么？如果改变流 程，使蒸汽走环隙，冷却水走管内，用哪种方法更准确？为什么？ 答：使用管内冷凝液进行热量衡算更准确， 因为它只与套管进行热量交换，而管外冷却水还与管外空气进行对流换热， 得到的总传热系数偏大。如果改变流程，冷却水走管内，则使用管内冷却水进行热量衡 算更准确。3,汽包上装有不凝气排放口和冷凝液排放口，注意两口的安装位置 特点并分析其作用。答：不凝气排放口安装在汽包上方，而冷凝液排放口在汽包下方。不凝气排放口是为了排出水蒸气中的不凝气， 防止其积累或者进入换热 管中，影响热量衡算的准确性。冷凝液排放口也有相似作用，但位置 不同。4,若将汽-水套管的冷却水出口、入口调换，则调换前后 ?S是否