内蒙古大学化学原理基础实验讲义10气-汽对流传热实验（A）

1、实验十 气-汽对流传热实验（A）一、实验目的1.掌握对流传热系数a的测定方法。2.加深对对流传热系数a的概念及其影响因素的理解。3.学会应用多元线性回归分析方法,确定Nu=ARemPrn关联式中常数A,m,n。二、实验原理对流传热是流体和壁面之间的传热过程。对流传热系数是评估对流传热过程的不可缺少的数据。一、对流传热系数i的测定对流传热系数可以根据牛顿冷却定律，用实验来测定i-管内流体传热系数-W/（m2.Qi-管内传热速率，WSi-管内传热面积m2tm-对数平均温差，对数平均温差由公式确定：式中ti1，ti2-冷流体的入口出口温度tw-壁面平均温度，因为换热器内管为紫铜管，其导热系数很大，且

2、管壁很薄，故认为内壁温度、外壁温度和壁面平均温度相等,用tw来表示,由于管外使用蒸汽，近似等于热流体的平均温度。管内换热面积：式中：di-内管管内径、m。Li-传热管测量段的实际长度，m。由热量衡算式：其中质量流量由下式求得：式中：Vi冷流体在套管内的平均体积流量，m2/h。Cpi-冷流体的定压比热，kJ/（kg.）-冷流体的密度，kg/m3。Cpi和-可根据定性温度tm查得：为冷流体进出口平均温度。ti1；ti2；tw；vi可采取一定的测量手段得到。对流传热系数准数关联式的实验确定：流体在管内作强制湍流，被加热状态，准数关联式的形式为：其中：物性数据可根据定性温度查得。经过计算可知，对于管内

3、被加热的空气，普兰特准数变化不大，可以认为是常数，则关联式的形式简化为：这样通过实验确定不同流量下的，然后用线性回归方法确定A和m的值。三、实验装置实验装置的主要有鼓风机、孔板流量计、调节阀、用于测量空气进、出口温度t1和t1的二支玻璃温度计；玻璃套管和传热紫铜管(测量段长1.13米，外径21.5mm,内径18mm),传热管的平均壁温T热的测定使用铜康热电偶,冷端温度补偿器(冰桶)及mv测量仪表。蒸汽发生器及电热器、调压器,电压表、电流表等作为饱和蒸汽源。图实验设备流程图1.温度计:测t2；2.传热紫铜管；3.铜-康铜热电偶:测T(E)；4.玻璃套管；5.不凝气出口；6.温度计:测t1；7.孔

4、板；8.U形管压差计；9.空气旁路出口；10.空气流量旁路调节阀；11.鼓风机；12.加热釜放空阀；13.电加热釜(蒸汽源)；14.液位计；15.螺旋形电热器；16.加水阀(实验过程中应关闭)；17.上升蒸汽管；18.冷凝液回流入釜胶管。四、实验方法及步骤1.向蒸汽发生器加水至液位计两道红线之间。接通MV测量仪表的电流予热15分钟后,检查仪表的“零点”。2.检查空气流量旁路调节阀是否全开,电压调节电位器是否旋至最左端(逆时针方向)。3.接通电源总闸。4.顺时针方向缓慢旋转电压调节电位器,使电压表的示值为180伏,一段时间后水沸腾,水蒸汽自行充入玻璃套管。启动鼓风机,调节空气流量为需要的值。5.

5、待玻璃套管中充满蒸汽并有适量溢出后,等5分钟左右,待操作稳定后可读取t1、t2,E值和U型管压差计的高度R(mmH2O)。6.重新调节空气流量,重复上述操作共做56个空气流量值。7.测定的流量值,可由R值反映,对于第一套装置建议测定的R值为15,37,71,124,187,286(mmH2O);对于第二套装置,建议测定的R值为15,35,75,121,183和277mmH2O。注意最小、最大流量值一定要做。8.实验结束时,应先将调压器调回零位,过5分钟后,再关闭鼓风机,并将旁路阀全开。拉下电闸。一切复原。五、实验注意事项1.在实验过程中要注意蒸气发生器的液位是否正常。如低于下面的一道红线,应立即加水。2.数字电压表的信号输入端不能“开路”。3.尽量避免在旁路阀全闭的情况下启动鼓风机。六、实验数据处理1根据测定的数据,求算操作条件下,空气的体积流量vt,冷热流体间的平均温度差tm,空气流过测量段上的平均体积(m3/h),以及传热速率Q,传热系数,给热准数Nu,测量段空气的平均流速雷诺准数Re。并列于一表。2。写出求