化工传热综合实验

. .. .化工传热综合试验装置说明书2023．11. .资料. ..-.-.-.word.zl.-.word.zl.一、试验目的：的i测定方法，加深对其概念和影响因素的理解。通过对管程部插有螺旋线圈的空气—水蒸气强化套管换热器的试验争论，把握对流传热系数的测定方法，加深对其概念和影响因素的理解。i学会并应用线性回归分析方法，确定关联式Nu=ARemPr0.4A、m值。Nu=ARemPr0.4Nu、Nu，求出强化比Nu/Nu0 0二、试验容：测定5-6组不同流速下简洁套管换热器的对流传热系数。i测定5-6组不同流速下强化套管换热器的对流传热系数。i对Nu=ARemPr0.4Ami数值。Nu=ARemPr0.4计算出Nu、Nu，并确定传热强化比Nu/Nu。0 0三、试验原理：1.一般套管换热器传热系数测定及准数关联式确实定：〔1〕对流传热系数的测定：i对流传热系数可以依据牛顿冷却定律，通过试验来测定。由于<< ,i i o所以传热管的对流传热系数 i且 KQi

/tm

si

所以：i

t iQmiQ

〔1〕Si式中：i—管流体对流传热系数，W/(m2·℃)；Q—管传热速率，W；iS—管换热面积，m2；it —管平均温度差，℃。mi平均温度差由下式确定： tmi

t tw

〔2〕t

—壁面平均温度，℃；m w由于换热器管为紫铜管，其导热系数很大，且管壁很薄，故认为壁温度、外tw

来表示，由于管外使用蒸汽，所以t近w似等于热流体的平均温度。管换热面积： Si式中：d—管管径，m；i

dLi i

〔3〕L—传热管测量段的实际长度，m。i由热量衡算式： Qi

Wc (ti pi i2

t〔4〕其中质量流量由下式求得：i

V i i 〔5〕V3600式中：V—冷流体在套管的平均体积流量，m3/h；ic—冷流体的定压比热，kJ/(kg·℃)；piρ—冷流体的密度，kg/m3。icρt

t

t tt i1 i2为冷流体进出口平均温度。t

，t，pi i

m m 2

i1 i2t，V可实行肯定的测量手段得到。w i〔2〕对流传热系数准数关联式的试验确定：流体在管作强制湍流，被加热状态，准数关联式的形式为：Nu ARemi i

Prn.〔6〕iNui

-d i i，Reii

.ud i i i ， Pr ii

c pi iiλ、c、ρ、μt

查得。经过计算可知，对于管被i pi i i mPr变化不大，可以认为是常数，那么关联式的形式简i化为：

Nu ARemi i

Pr0.4〔7〕i这样通过试验确定不同流量下Rei与NuiA和m的值。2.强化套管换热器传热系数、准数关联式及强化比的测定：源。强化传热的方法有多种，本试验装置承受了多种强化方式，具体见下表。3mm

图一螺旋线圈强化管内部构造节距H与管径d的比值以及管壁粗糙度〔2d/h〕为主要技术参数，且长径比是影响传热效果和阻力系数的重要因素。NuARem的经受公式，其中A和m的- .word.zl.-.ReNui

，用线性iB和m的值。单纯争论强化手段的强化效果〔不考虑阻力的影响〕，可以用强化比的概念作为评判准那么，它的形式是：NuNu ，其中Nu是强化管的努塞尔准数，0Nu是一般管的努塞尔准数，明显，强化比NuNu0

＞1，而且它的值越大，强化化方法。四、试验装置的根本状况：试验装置流程示意图〔如图二所示〕：图二 传热综合试验装置流程图.word.zl.-.1-光滑管空气进口阀；2-光滑管空气进口温度；3-光滑管蒸汽出口；4-光滑套管17-液位计；18-蒸汽发生器；19-排水阀；20-散热器；其中2，5，7，11，12为测试点试验管径d〔mm〕i试验管径d〔mm〕i试验管外径d〔mm〕o试验外管径D〔mm〕io测量段〔紫铜管〕长度L〔m〕试验外管外径D〔mm〕20.0022.05057.01.20强化管插物丝径h〔mm〕1〔螺旋线圈〕尺寸节距H〔mm〕40孔板流量计孔流系数及孔径旋涡气泵操作电压加热釜操作电流c=0.65、d=0.017m00XGB─12型≤200伏≤10安试验装置面板图〔如图三所示〕：.word.zl.-.图三传热过程综合试验面板图五、试验操作步骤：试验前的检查预备①向水箱16中加水至液位计上端。②检查空气流量旁路调整阀1410、131、6保证有一路是开启状态〕，保证蒸汽和空气管线畅通。处于完好状态。开场试验①合上电源总开关。翻开加热开关,设定加热电压(不得大于200V),直至有水.word.zl.-.3820将水蒸气冷凝下来，并流回到水箱17中循环使用。SV显示窗中右下方消灭一闪耀的小点，每按一次键，小点便向左移动一位，小点在哪个位子上就可以利用、键调整相应位子的数值，调好后在不按动仪表上任何按键30秒后仪表自动确认，并按所设定的数值应用。143—5仪测量〔1-光滑管空气入口温度；2-光滑管空气出口温度；3-粗糙管空气入口温度；4-粗糙管空气出口温度〕,换热器管壁面的温度由温度巡检仪〔上-光滑管壁面温度；下-粗糙管壁面温度〕测得。然后,在转变流量稳定后分别测量空气的流量,空气进,出口的温度,壁面温度后连续试验。③试验完毕后,依次关闭加热、风机和总电源。一切复原。六、试验本卷须知：次试验完毕后，进展下次试验之前，肯定检查水位，准时补充。机.采集数据和掌握过程中要留意观看试验现象。开场加热时,加热电压掌握在(160V)左右为宜。加热约格外钟后,可提前启动鼓风机,保证明验开场时空气入口温度t1(℃)比较稳定，可节约试验时间。必需保证蒸汽上升管线的畅通。即在给蒸汽加热釜电压之前，两蒸汽支路.word.zl.-.-.-.word.zl.-.word.zl.突然喷出。保证空气管线畅通，即在接通风机电源之前，两个空气支路掌握阀之一和留意电源线的相线、零线、地线不能接错。七、试验数据记录及数据处理过程举例：数据的计算过程简介(以光滑管第一组数据为例)。孔板流量计压差P=0.9Kpa 壁面温度Tw=99.4℃。t1

=14.4℃ 出口温度t=63.5℃2①传热管径d(mm)及流通断面积F(m2)：idi＝20.0(ｍｍ),＝0.0200(ｍ);m2).i传热管有效长度L(ｍ)及传热面积s(m2)： L＝1.200〔ｍ)is＝πLd＝3.142×1.200×0.0200＝0.075394(m2).i i②传热管测量段上空气平均物性常数确实定.先算出测量段上空气的定性温度t(℃)为简化计算,取t值为空气进口温度t(℃)1t(℃)的平均值：2即t

tt1

14.463.5

=38.95〔℃〕m 2 2据此查得:测量段上空气的平均密度ρ＝1.23(Kg/m3)；测量段上空气的平均比热Cp＝1005(J／Kg·K)；λ＝0.0274〔W／ｍ·K)；测量段上空气的平均粘度μ＝1.91Pas)；③传热管测量段上空气的平均普兰特准数的0.4次方为:Pr0.4＝0.86④空气流过测量段上平均体积V〔m3/h〕的计算:孔板流量计体积流量：Vt1

cA22Pt1220.910001.23传热管平均体积流量V:m273t 27338.95

=13.97〔m3/h〕V V m t1

13.97273t

〔m3/h〕⑤平均流速u: u V /F360015.16/(0.00031423600)=13.4〔m/s〕m m m(℃)的计算:测得tw=99.4(℃)⑦其他项计算:

t t m w

1 2

99.438.9560.45〔℃〕

V

Cpt t

t360015.161.141005(63.5-14.4)2373600i m Q/t s237/(60.450.07539)52〔W/m2·℃〕Nud/520.0200/0.0274i m i i测量段上空气的平均流速：

u12.98〔m/s〕雷诺准数Redi

u/0.020012.981.14/0.0000191=15571⑧作图、回归得到准数关联式Nu ARemPr0.4中的系数。0.0185Re0.8022Pr0.41〕-〔8〕，处理强化管的试验数据。作图回归得到准数关联式表二、试验装置1数据记录及整理表〔一般管换热器〕No.No.1234567流量〔Kpa)t(℃〕1ρ(Kg/m3)t1t(℃〕2Tw(℃〕tmρtm(kg/m3)λtm×100Cptmμtm×100000Δt(℃〕Δtm(℃〕V(m3/h)t1V(m3/h)u(m/s)qc(W)аа〔W/m2·℃〕iReNuNu/(Pr0.4)表三、试验装置1数据记录及整理表〔强化管换热器〕No.No.1234567流量〔Kpa)t(℃〕1ρ(Kg/m3)t1t(℃〕2Tw(℃〕tmρtm(kg/m3)λtm×100Cptmμtm×100000Δt(℃〕Δtm(℃〕V(m3/h)t1V(m3/h)u(m/s)qc(W)-.а〔W/m2·℃〕iReNuNu/(Pr0.4)图四 传热试验装置试验准数关联图表四、试验装置2数据记录及整理表〔一般管换热器〕No.1234567流量〔Kpa)t(℃〕1ρ(Kg/m3)t1t(℃〕2Tw(℃〕tmλtm×100-.word.zl.-.CptmCptmμtm×100000Δt(℃〕Δtm(℃〕V(m3/h)t1V(m3/h)u(m/s)qc(W)а〔W/m