传热综合实验

热综合实验1、通过对空气—水蒸气简单套管换热器的实验研究,掌握对流传热系数的究,测定其准数关联式Nu=BRem中常数B、m的值和强化比Nu/Nu,了解强化传0流速下普通套管换热器的对流传热系数,对的实验数据2、测定5~6个不同流速下强化套管换热器的对流传热系数,对的实验数据001、对流传热系数的测定顿冷却定律,用实验来测定。因为<<,因此:,W／(m2.℃);Q—换热器传热速率,W;iS—管内换热面积,m2;i对数平均温差由下式确定:式中:t,t—冷流体的入口、出口温度,℃;w度、外壁温度和壁面平均温度近似相等,用T来表示,管外为蒸汽冷凝,因此,将w蒸汽的温度,且保持不变。式中:d-传热管内径,m;iL—传热管测量段的实际长度,m、i其中质量流量由下式求得:式中:V—冷流体在套管内的平均体积流量,m3/h;ipiipiimii1i2w可采取一定的测量手段得到。i其中:,,ipiiimiRe方法即可确定A和m的值。i强化传热又被学术界称为第二代传热技术,它能减小换热器的传热面积,以减小换热器的体积和重量;提高现有换热器的换热能力;使换热器能在较低温差下工作;同时能够减少换热器的阻力以减少换热器的动力消耗,更有效地利用能源和资金。强化传热的方法有多种,本实验装置是采纳在换热器内管插入螺旋线螺旋线圈的结构图如图5－1所示,定在管内,即可构成一种强化传热管。在近壁区域,流体一面由于螺旋线圈的作用而发生旋转,一面还周期性地受到线圈的螺旋金属丝的扰动,因而能够使传热强图5-1螺旋线圈强化管内部结构化。由于绕制线圈的金属丝直径特别细,流体旋流强度也较弱,因此阻力较小,有利于节约能源。螺旋线圈是以线圈节距h和阻力系数的重要因素。科学家通过实验研究总结了形式为的经验公式,其中B在本实验中,采纳普通管中的实验方法确定不同流量下的Re与,用线性回归i强化手段的强化效果(不考虑阻力的影响),能够用强化比的概念作为评判准则,它的形式是:,其中Nu是强化管的努塞尔准数,Nu是普通管的努塞尔准0数,显然,强化比>1,而且它的值越大,强化效果越好。需要说明的是,假如评判强化方式的真正效果和经济效益,则必须考虑阻力因素,阻力系数随着换热系数的增加而增加,从而导致换热性能的降低和能耗的增加,只有强化比较高,且阻力系1、实验流程气泵吹出,由旁路调节阀调节,经孔板流量计,由支路控制阀选择不同的支路进入不同的换热管的内管。蒸汽由加热釜产生后由蒸汽上升管上升,经支路控制阀选2空气－水蒸气传热综合实验装置流程图1。普通套管换热器;2、内插有螺旋线圈的强化套管换热器;3。蒸汽发生器;4。旋涡气泵;5、旁路调节阀;6、孔板流量计;7。风机出口温度(冷流体入口温度)测10、11、蒸汽支路控制阀;12、13、蒸汽放空口;14、蒸汽上升主管路;15、加水口;16、放水口;17、液位计;18。冷凝液回流口实验内管内径d(mm)i实验内管外径d(mm)o实验外管内径D(mm)i实验外管外径D(mm)o节距H(mm)22、057、01操作电压操作电压操作电流加热釜2。实验测量手段式中:V—-20℃下的体积流量;式中:V—实验条件下(管内平均温度)下的空气流量,m3/h;imib)管外壁面平均温度T(℃),由数字式毫伏计测出与该温度对应的热电w势E(mv,热电偶是由铜─康铜组成),将E值代入公式:T(℃)=1、2705＋23、w步骤①向蒸汽发生器中加水至液位计上端红线处。将冷端补偿热电偶插入其中。③检查空气流量旁路调节阀是否全开。④检查蒸汽管支路各控制阀是否已打开,保证蒸汽和空气管线畅通、A.人工实验操作上电源总开关、②打开加热电源开关,设定加热电压(不得大于200V),直至有水蒸气冒出,在整个实验过程中始终保持换热器出口处有水蒸气。别测量空气的流量、空气进出口温度、壁面温度。④改变流量,待流量稳定后再分别测量空气的流量、空气进、出口温度、壁⑤实验结束后,依次关闭加热电源、风机和总电源。一切复原。B.使用计算机自动控制试验a.用放空阀调节流量,待操作稳定后,用计算机分别对空气流量、空气进出口温度、换热器水蒸气温度进行采集;b.改变空气流量,待操作稳定后,分别用计算机测量空气流量、空气进出c。用计算机对所得实验数据进行计算和整理,得出实验结果,并通过显示项1。刚刚开始加热时,加热电压可在180V左右,但不能过大;2、由于采纳热电偶测温,因此实验前要检查冰桶中是否有冰水混合物共存,检查热电偶的冷端是否全部浸没在冰水混合物中;3。检查蒸汽发生器中的水位是否在正常范围内,特别是每个实验结束后,进行下一个实验之前,假如发现水位过低,应及时补给水量;路控制阀之一必须全开、在转换支路时,应先开启需要的支路阀,再关闭另一侧,且开制阀要缓慢,防止管线截断或蒸汽压力过大突然喷出;2。将粗糙管实验数据填入表二、并以一组数据为例写出计算过程;3、以Re为横坐标,以Nu/Pr0。4为纵坐标,将上述表中数据绘制在同一双对表1普通管实验记录226传热管内径dmi30。0142750、孔板压差(Kpa)表2普通管数据整理40、1526。275、151432。3373、11。23。14、113。57壁面壁面温度T(℃)w平均温差Δt(℃)mmiρ(kg/m3)管内流量V(m3/h)i0^-2i597、906、20。21。71、973、14、79310。1 0。0452、883。14391、1、0。2、820、04、670、2。1、7489196911、、6675、3731。2、804366、280、3NuNuNu/(Pr0。4)40、01123690。0。090。传传热管内径d,mi孔板压差(Kpa)空气出口温度t(℃)50、0024。1340。4。320、9174、131252428060。9770、8 4mi壁面温度T(℃)w平均温差Δt(℃)m管内流量Vi(m3/h)16。7850、98。6426、0。62、1。6331、1、097041、00、6972。4350、6804650、2、1、4776、0、2。8025lnRe—4空气流速u(m/s)传热量Q(W)iNuNu/Nu0Nu/(Pr0、4)5、520。0、60、02438410。1、0430。3、140。281、010。16。30。0、0480。30、134。281、00、720。30、180。1。043、14970、0。1、0、.0lnNulnNu/(Pr^.6.0.68.59.09