传热综合实验实验报告

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传热强化综合实验报告

传热强化综合实验报告

传热强化综合实验报告实验目的:本次实验旨在通过传热强化实验,探究不同条件下的传热性能,并比较不同强化措施对传热增强的效果。

实验原理:传热强化是通过改变传热体的流动状态、增加表面粗糙度或改变传热介质等手段,从而提高传热效果的一种方法。

而传热方式中的对流传热是我们关注的重点。

对流传热强化可通过增加传热流体的流速、使用导热油等传热介质、在传热表面加上某些结构等方式实现。

在本实验中,我们将通过改变流速和加入强化结构的实验装置,探究传热强化的效果。

实验步骤:1. 准备实验装置,包括传热体、传热介质供给装置、流量控制装置等。

2. 将传热体放入实验装置,并连接传热介质供给装置和流量控制装置。

3. 设置实验参数,如不同流速、不同强化结构等。

4. 打开传热介质供给装置和流量控制装置,使传热介质通过传热体,并保持一定的流速。

5. 在实验过程中记录传热介质的进出口温度差值、传热体表面温度等数据,并定期记录时间和实验参数。

6. 完成一组实验后,停止实验装置的运行,并将实验数据进行整理和记录。

实验结果:根据实验数据整理,我们得到了如下结果:(具体数据和结果展示要根据实际实验情况进行描述)1. 由实验数据观察,当流速增大时,传热效果会相应增强。

进出口温度差值和传热体表面温度差值随着流速的增加呈现正相关关系。

2. 同时,通过加入强化结构也能明显提高传热效果。

在加入强化结构后,进出口温度差值和传热体表面温度差值均较未加入强化结构时有所增加。

3. 不同的强化结构对传热性能的影响也有所差异。

我们对比了几种不同结构的传热体进行了实验,发现某种特定的结构能够在相同流速下实现更好的传热效果。

讨论与分析:通过本次实验,我们得出了流速和加入强化结构对传热性能的影响。

高流速和合适的强化结构都能提高传热效果,但不同的强化结构可能有不同的效果,因此在实际应用中需要根据具体条件选择适合的强化结构。

结论:通过传热强化综合实验,我们验证了流速和加入强化结构对传热性能的影响。

传热实验的实验报告

传热实验的实验报告

一、实验目的1. 理解传热的基本原理和过程;2. 掌握传热系数的测定方法;3. 分析影响传热效率的因素;4. 熟悉传热实验设备的操作和数据处理方法。

二、实验原理传热是指热量在物体内部或物体之间传递的过程。

根据热量传递的方式,传热可分为三种:导热、对流和辐射。

本实验主要研究导热和对流两种传热方式。

1. 导热:热量通过物体内部的分子或原子振动、碰撞等方式传递。

根据傅里叶定律,导热速率Q与物体面积A、温差ΔT和材料导热系数K成正比,即Q = K A ΔT。

2. 对流:热量通过流体(气体或液体)的流动传递。

根据牛顿冷却定律,对流速率Q与物体表面积A、温差ΔT、流体密度ρ、流体运动速度v和流体比热容c成正比,即Q = h A ΔT,其中h为对流换热系数。

三、实验设备与材料1. 实验设备:传热实验装置(包括套管换热器、温度计、流量计、搅拌器等);2. 实验材料:水、空气、酒精、石蜡等。

四、实验步骤1. 装置调试:将传热实验装置连接好,调试好温度计、流量计等设备,确保实验顺利进行。

2. 实验数据采集:(1)选择实验材料,如水、空气、酒精等,放入套管换热器中;(2)打开加热装置,调节加热功率,使实验材料温度逐渐升高;(3)记录不同时间点的温度、流量等数据;(4)重复上述步骤,改变实验条件,如加热功率、流量等,进行多组实验。

3. 数据处理与分析:(1)计算传热系数K:根据实验数据,利用傅里叶定律和牛顿冷却定律,计算导热和对流两种传热方式的传热系数K;(2)分析影响传热效率的因素:通过改变实验条件,观察传热系数K的变化,分析影响传热效率的因素;(3)绘制实验曲线:将实验数据绘制成曲线,直观地展示传热过程。

五、实验结果与分析1. 实验结果:(1)通过实验,得到不同条件下导热和对流两种传热方式的传热系数K;(2)分析实验数据,得出影响传热效率的因素。

2. 分析:(1)实验结果表明,导热和对流两种传热方式的传热系数K与实验条件(如加热功率、流量等)有关;(2)加热功率的增加会提高传热系数K,但过高的加热功率可能导致实验材料过热,影响实验结果;(3)流量的增加也会提高传热系数K,但过大的流量可能导致实验材料流动不稳定,影响实验结果;(4)实验数据表明,在一定的实验条件下,导热和对流两种传热方式的传热效率较高。

传热综合实验报告示例

传热综合实验报告示例

实验2 传热综合实验一、实验目的⒈ 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测定方法,加深对其概念和影响因素的理解。

并应用线性回归分析方法,确定关联式Nu=ARe m Pr 0.4中常数A 、m 的值。

⒉ 通过对管程内部插有螺旋线圈的空气—水蒸气强化套管换热器的实验研究,测定其准数关联式Nu=BRe m 中常数B 、m 的值和强化比Nu/Nu 0,了解强化传热的基本理论和基本方式。

⒊ 了解套管换热器的管内压降和Nu 之间的关系。

⒋ 通过对几种各具特点、不同形式的热电偶线路的实验研究,掌握热电偶的基本理论以及第三导线、补偿导线的概念,了解热电偶正确的使用方法。

二、 实验内容与要求三、实验原理实验2-1 普通套管换热器传热系数及其准数关联式的测定i αp ∆⒈ 对流传热系数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。

因为<<,所以传热管内的对流传热系数热冷流体间的总传热系数 (W/m 2·℃)(2-1)式中:—管内流体对流传热系数,W/(m 2·℃);Q i —管内传热速率,W ; S i —管内换热面积,m 2;—对数平均温差,℃。

对数平均温差由下式确定:(2-2)式中:t i1,t i2—冷流体的入口、出口温度,℃;t w —壁面平均温度,℃;因为换热器内管为紫铜管,其导热系数很大,且管壁很薄,故认为内壁温度、外壁温度和壁面平均温度近似相等,用t w 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:(2-3)式中:d i —内管管内径,m ;L i —传热管测量段的实际长度,m 。

由热量衡算式:(2-4)其中质量流量由下式求得:(2-5)式中:V i —冷流体在套管内的平均体积流量,m 3 / h ; c pi —冷流体的定压比热,kJ / (kg ·℃); ρi —冷流体的密度,kg /m 3。

i αi αi αo α≈i α()i m i s t Q K ⨯∆=/im ii S t Q ⨯∆≈αi αmi t ∆)()(ln )()(2121i w i wi w i w mi t t t t t t t t t -----=∆ii i L d S π=)(12i i pi i i t t c W Q -=3600ii i V W ρ=c pi 和ρi 可根据定性温度t m 查得,为冷流体进出口平均温度。

传热实验(实验报告)

传热实验(实验报告)

实验五 传热实验一、 实验目的1. 了解换热器的结构及用途。

2. 学习换热器的操作方法。

3. 了解传热系数的测定方法。

4. 测定所给换热器的传热系数K 。

5. 学习应用传热学的概念和原理去分析和强化传热过程,并实验之。

二、 实验原理根据传热方程m t KA Q ∆=,只要测得传热速度Q 、有关各温度和传热面积,即可算出传热系数K 。

在该实验中,利用加热空气和自来水通过列管式换热器来测定K ,只要测出空气的进出口温度、自来水的进出口温度以及水和空气的流量即可。

在工作过程中,如不考虑热量损失,则加热空气放出的热量Q 1与自来水得到热量Q 2应相等,但实际上因热量损失的存在,此两热量不等,实验中以Q 2为准。

三、 实验流程及设备四、 实验步骤及操作要领1.开启冷水进口阀、气源开关,并将空气流量调至合适位置,然后开启空气加热电源开关2.当空气进口温度达到某值(加120℃)并稳定后,改变空气流量,测定不同换热条件下的传热系数;3.试验结束后,先关闭电加热器开关。

待空气进口温度接近室温后,关闭空气和冷水的流量阀,最后关闭气源开关;五、 实验数据1.有关常数换热面积:0.4m 22.实验数据记录表以序号1为例:查相关数据可知:18.8℃水的密度348.998m kg=ρ20℃水的比热容()C kg kJ C p 。

⋅=185.4空气流量:s m Q 3004.0360016==气 水流量:s kg Q W 022.03600/48.99810803-=⨯⨯=⋅=ρ水水 水的算数平均温度:C t t t 。

出入平均3.212246.182=+=+=传热速率:s J Q t t W C p 437.5016.18-24022.0418512=⨯⨯=-⋅=)()(水()()()()℃查图得:对数平均温度:逆△△。

△022.3699.0386.3699.09.146.18245.291.110-06.06.181.1106.1824386.366.185.29241.110ln 6.185.29241.110ln 122111122121=⨯====--=-==--=--==-----=∆∆∆-∆=∆∆t t t t T T tT t t t t t t m t m t m R P C t ϕϕ 传热系数:K m W t S Q K m 2801.34022.364.0437.501=⨯=∆⋅=六、 实验结果及讨论1.求出换热器在不同操作条件下的传热系数。

综合传热性能实验报告六根铜管

综合传热性能实验报告六根铜管

综合传热性能实验报告六根铜管一、实验目的1、掌握传热系数K的测定方法:2、了解传热系数的影响因素。

二、实验原理综合传热性能试验是将干饱和蒸汽通过一组实验铜管,管子在空气中散热而使蒸汽冷凝为水,由于铜管的外表状态及空气流动情况的不同,管子的凝水量办不同,通过单位时间凝水量的多少,可以观察和分析影响传热的诸多因素,并且可以计算出每根管子的总传热系数K值。

三、实验装置1、镰铬管2、涂黑管3、铜光管4、翅片管5、锯末保温管6、玻璃丝保温管7-12、冷凝水排放阀13、风机14、蒸汽发生器15、电源开关16、触摸屏17、蒸汽压力表18、排气阀19-24、蒸汽进入阀。

四、实验步臻1、开启电源开关,打开电热蒸汽发生器上的供汽阀(上部),然后从发生器底部的给水阀门(兼排污),往蒸汽发生器的锅炉加水,当水面达到水位计的三分之二高处时,关闭给水阀门。

2、点击触摸屏“开始加热”下方的“启动”进行加热。

综合传热实验装置打开3、打开配气管上所有阀门(或按实验需要打开其中几个阀门)和玻璃蓄水器下面的放水阀。

然后,打开供汽阀缓慢向测试管内送汽,(送汽压力略高于实验压力),预热整个实验系统,并将系统内的空气排净。

4、待蓄水器下部放水阀向外排出蒸汽一段时间后关闭全部放水阀门及排气阀预热完毕。

此时,要调节配气管底部放水阀门使其微微冒汽,以排除在胶管内和配气管中的凝水。

调节送汽压力,即可开始实验。

为防止玻璃蓄水器破坏,建议实验压力为0.02Mpa,最大不超过0.05Mpa,如果压力过大可以开启阀门18调节。

5、做自然对流实验时,将蓄水器下部的全部水阀关闭,开启实验管的蒸汽进入阀,注视蓄水器内的水位变化,待水位上升至“0”刻度水位时开始计时(如实验多根管子,只要在开始计时,记下每根蓄水器水位读数即可),实验正式开始。

凝结水水位达到一定高度时,记下供汽时间、管道温度和凝结水量。

6、如要进行强迫对流实验,放掉积存在蓄水器及管路中的水,开动风机对被试管进行强迫通风(风机可移动)。

传热实验实验报告

传热实验实验报告

传热实验实验报告一、实验目的通过本实验,掌握传热实验的基本原理、方法和技能,了解不同材质导热性能的差异,并能够计算不同材料的传热速率。

二、实验仪器和材料1.实验仪器:传热实验装置、温度计、定时器等。

2.实验材料:铁、铝、铜、纸、木材等不同材质的样品。

三、实验原理传热是热能从一个物体传递到另一个物体的过程。

主要有三种传热方式:热传导、热对流和热辐射。

本实验主要研究热传导方式。

热传导是物质中微观颗粒间能量传递的方式。

传导的速率与导热系数、温度差和导热面积有关,其数学表达式为:Q=K*A*(T1-T2)/l其中,Q为传热速率,K为导热系数,A为传热面积,T1和T2为物体的温度,l为传热距离。

四、实验步骤1.准备不同材质的样本,如铁、铝、铜、纸、木材等。

2.将样品按照一定的厚度和形状放置在传热实验装置上,并确保各个样品与装置接触良好。

3.启动传热实验装置,设定初始温度和结束温度,并开始计时。

4.在设定的时间间隔内,记录每个样品的温度变化。

5.根据记录的温度数据,计算不同材料的传热速率,并作出相应的图表和分析。

五、实验结果和分析根据实验测得的温度数据,根据热传导公式计算不同材料的传热速率,并绘制传热速率和时间的关系图表。

通过分析图表,可以看出不同材料的传热速率的差异。

铜的导热性能最好,导热速率最快,其次是铝,然后是铁。

纸和木材的导热性能较差,传热速率较慢。

六、实验误差和改进方法在实际实验中,可能存在的误差包括温度测量误差、传热面积测量误差等。

1.高精度的温度计和测量仪器,确保温度测量的准确性;2.使用适当的仪器和方法测量传热面积,减小测量误差;3.多次重复实验,取平均值,提高结果的可靠性;4.即时记录实验过程中的变化,减小人为因素对结果的影响。

七、实验结论通过本实验,我们掌握了传热实验的基本原理、方法和技能,了解和比较了不同材料的导热性能差异。

铜具有较好的导热性能,传热速率最快,纸和木材的导热性能较差,传热速率较慢。

综合传热实验报告

综合传热实验报告

综合传热实验报告传热学实验报告一、实验目的1、通过实验熟悉热传导实验;2、实验运用载入形式的均匀热流,考察传热过程中的热传导系数的数值;3、掌握恒定温度差的传热过程,并分析热传导系数的影响。

二、实验原理当一块物体介质之间存在温度差的时候,它们之间会发生热传递,应用热传形式的方式研究它们之间的热传导系数。

热传导的形式有很多种,但是本实验中采用的是载入形式的均匀热流。

在此形式的热传方式中,介质之间的温度差也是恒定的,传热过程中的物体质量和热容量也被忽略,只考虑物体介质之间的热流,这样就可以简化传热过程的模型,从而得出它们之间的热传导系数。

三、实验设备实验中使用的设备主要是:加热片、铜片、温度计、加热源、电阻表等。

四、实验步骤1、将加热片和铜片装入实验装置中,并将它们的温度设置为相同的温度。

2、将加热源的电流调到一个基本值,并从电阻表中测量出来的电阻值。

3、记录下实验装置中两片间的温度差,然后增加加热源的电流,再次记录下实验装置中两片间的温度差,如此循环,直到记录下所有的温度差数据。

4、根据数据计算出两片间的热传导系数,并将计算结果与理论值进行比较,分析出热传导系数的变化过程。

五、实验数据加热电流:0.1A~3A温差(℃):0.15~3.45六、实验结果根据所得的实验数据计算,两片之间的热传导系数为:K=0.064 W/(m·K)七、实验讨论比较理论计算出来的热传导系数(K=0.066 W/(m·K)),可以看到实验得出的热传导系数与理论值有一定的差异,这可能因为实验时的不确定性所致。

八、结论根据本次实验,可以得出两片之间的热传导系数为K=0.064W/(m·K),与理论值有一定的差异,可能是实验不确定性所致,可以通过进一步的实验,对热传导系数进行准确的测定。

传热综合实验实验报告数据处理

传热综合实验实验报告数据处理

传热综合实验实验报告数据处理传热是物质内部或不同物质之间热量传递的过程,是热力学中的重要概念之一。

为了更好地理解传热现象,学习传热的基本规律和特性,我们进行了传热综合实验。

实验目的:通过实验研究不同材料的导热性能,探究传热的规律,加深对传热知识的理解。

实验仪器和材料:1.导热仪:用于测量不同材料的导热系数。

2.热平衡仪:用于测量不同材料的热平衡状态。

3.热导率测定装置:用于测量材料的热导率。

4.不同材料样品:如金属、塑料、木材等。

实验步骤:1.准备不同材料的样品,并测量其初始温度。

2.将样品放入导热仪中,测量不同时间下样品的温度变化,并记录数据。

3.将样品放入热平衡仪中,观察不同材料的热平衡状态,并记录数据。

4.使用热导率测定装置,测量不同材料的热导率,并记录数据。

实验结果和数据处理:根据实验所得数据,我们进行了数据处理和分析,得出了以下结论:1.不同材料的导热系数存在明显差异。

金属材料具有较高的导热系数,而塑料和木材等非金属材料的导热系数较低。

这是因为金属材料中的自由电子具有很高的导热能力,而非金属材料中的分子运动受限,导致热的传递较慢。

2.不同材料的热平衡状态存在差异。

通过观察热平衡仪中的样品,我们可以发现金属材料的热平衡状态较快,而非金属材料的热平衡状态较慢。

这是由于金属材料的导热性能好,能够迅速将热量传递到周围环境,而非金属材料的导热性能较差,导致热平衡状态的达到需要更长的时间。

3.不同材料的热导率也存在差异。

热导率是材料传导热量的能力的物理量,是描述材料导热性能的重要指标。

通过测量不同材料的热导率,我们可以得出不同材料导热性能的大小关系,并进一步验证了导热系数的差异。

通过以上实验和数据处理,我们深入了解了传热的规律和特性。

不同材料的导热性能受材料本身的性质和结构等因素影响,这对于工程领域的材料选择和热传导问题的解决具有重要意义。

在实际应用中,我们可以根据不同需求选择合适的材料,以达到更好的热传导效果。

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传热综合实验一、实验目的:1、 掌握传热系数K 、传热膜系数α1的测定方法,加深对其概念和影响因素的理解;2、 掌握用最小二乘法确定关联式me AR Nu =中常熟A 、指数m 的值;3、 通过对普通套管换热器和强化套管换热器的比较,了解工程上强化传热的措施;4、 掌握孔板流量计的原理;5、 掌握测温热电偶的使用方法。

二、实验原理(一)无量纲准则数对流传热准数关联式是无量纲准则数之间的方程,主要是有关Nu 、Re 、Pr 等数据组的关系。

雷诺准数μρdu =Re努赛尔特准数λαdNu =普兰特准数λμP C =Pr式中:d ——换热器内管内劲,m ;α——空气传热膜系数,W ·m -2·℃; ρ——空气密度,kg ·m -3;λ——空气的传热系数,W ·m -1·℃;p C ——空气定压比热,J ·kg -1·℃;μ——空气的动力粘度,Pa ·S 。

实验中用改变空气的流量来改变准数Re 之值。

根据定性温度计算对应的Pr 准数值。

同时由牛顿冷却定律,求出不同流速下的传热膜系数α值,进而算得Nu 准数值。

(二)对流传热准数关联式对于流体在圆形直管中作强制湍流时的对流传热系数的准数关联式可以表示成:nm C Nu Pr Re =系数C 、指数m 和n 则需由实验加以确定。

通过实验测得不同流速下孔板流量计的压差,空气的进、出口温度和换热器的壁温,根据所测的数据,经过差物性数据和计算,可求出不同流量下的Nu 和Re ,然后用线性回归方法(最小二乘法)确定关联式me AR Nu =中常数A 、m 的值。

(三)线性回归用图解法对多变量方程进行关联时,要对不同变量Re 和vPr 分别回归。

为了便于掌握这类方程的关联方法,可去n=0.4。

这样就简化成单变量方程。

两边取对数,得到直线方程Re lg lg Prlg4.0m C Nu+= 在双对数坐标系中作图,找出直线斜率,即为方程的指数m 。

在直线上任取一点的函数值带入方程中得到系数C ,即mNuC Re Pr 4.0=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。

应用计算机对多变量方程进行一次回归,就能同时得到C 、m 、n 。

(四)空气传热膜系数因为空气传热膜系数α1远小于蒸汽传热膜系数α2,所以传热管内的对流传热系数α1约等于冷热流体间的总传热系数K 。

则有(1)传热速率方程:;m t A Q ∆=1α 式中:A ——传热面积(内管内表面积),m 2; m t ∆——管内外流体的平均温差,℃。

2121ln t t t t t m ∆∆∆-∆=∆ 其中,11t T t -=∆,22t T t -=∆T ——蒸汽侧的温度,可近似用传热管的外壁面平均温度T W 表示,T W =1.2705+23.518×E E ——热电偶测得的热电势,mV 。

(2)传热量Q 可由热平衡方程求得:3600/)(3600/)(1212t t p C V t t p C w Q -⋅⋅=-=ρw ——空气质量流量,kg/h ;V ——空气体积流量,m 3/h ; t 1,t 2——空气进出口温度,℃。

(3)实验条件下的空气流量V,需按下式计算12732730t tV V t ++⨯=式中:0t V ——20℃下的体积流量; t ——空气进出口平均温度,℃。

(五)强化传热机理强化传热又被学术界称为第二代传热技术,它能减小初设计的传热面积,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;并且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,本实验装置是采用在换热器内管插入螺旋线圈的方法来强化传热的。

螺旋线圈的结构图如图1所示,螺旋线圈由直径3mm 以下的铜丝和钢丝按一定节距绕成。

将金属螺旋线圈插入并固定在管内,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,因而可以使传热强化。

由于绕制线圈的金属丝直径很细,流体旋流强度也较弱,所以阻力较小,有利于节省能源。

螺旋线圈是以线圈节距H 与管内径d 的比值以及管壁粗糙度(h d /2)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。

科学家通过实验研究总结了形式为mB Nu Re 的经验公式,其中B 和m 的值因螺旋丝尺寸不同而不同。

单纯研究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则,它的形式是:0Nu Nu,其中Nu 是强化管的努塞尔准数,Nu 0是普通管的努塞尔准数,显然,强化比0Nu Nu >1,而且它的值越大,强化效果越好。

三、实验装置与流程: (一)流程图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;图1强化管内部螺旋线内部结构5、旁路调节阀;6、孔板流量计;8、9空气支路控制阀;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;19—普通管测压口;20—强化管测压口来自鼓风机的空气通过调节阀1转子流量计2和换热管3,经换热后排空。

热量由缠绕在换热管表面的电热丝4供给;空气流量由转子流量计2测定;进、出口空气温度由温度计读取,其进口压强由U形管液柱压差计显示;壁温由热电偶测量。

(二)实验装置主要参数表1 实验装置结构参数四、实验方法与步骤(一)实验前的准备及检查工作1.向电加热釜加水至液位计上端红线处。

2.向冰水保温瓶中加入适量的冰水,将热电偶的补偿冷端插入其中。

3.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。

4.检查普通管支路各控制阀是否已打开,保证蒸汽和空气管线的畅通。

5.检查强化管支部各控制阀是否已关闭。

6.接通电源总闸,设定加热电压,启动电加热器开关,开始加热。

(二)实验开始1.一段时间后水沸腾,水蒸气自行充入普通套管换热器外管,观察蒸汽排出口有恒量蒸汽排出,标志着实验可以开始。

2.约加热10min后,可提前启动鼓风机,保证实验开始时空气入口温度t1比较稳定。

3.调节空气流量旁路阀的开度,使压差计的读数为所需的空气流量值。

4.稳定5-8min可转动各仪表选择开关读取t1、t2和E值。

5.重复(3)和(4),共做5-7个空气流量值。

6.最小最大流量值一定要做。

7.在整个实验过程中,加热电压可以保持不变,也可随空气流量的变化作适当的调节。

(三)实验过程转换支路,重复步骤2的内容,进行强化套管换热器的实验。

测定5-6组实验数据。

(四)实验结束1.关闭加热开关。

2.过5min后关闭鼓风机,并将旁路阀全开。

3.切断总电源。

4.若需几天后再做实验,则应将电加热釜和冰水保温瓶中的水放干净。

五、实验结果1.原始数据及数据处理表3 强化套管换热器实验数据处理表2.实验数据处理过程以普通管第一组数据为例孔板流量计压差ΔP=3.35kPa,进口温度t1=43.6℃,出口温度t2=66.8℃,壁面温度热电势4.06mV.已知数据及有关常数:(1) 传热管内径di及流通段面积Fdi=20.0mm=0.0200mF=л(di2)/4=3.142*0.02002 /4=0.0003142m2(2) 传热管有效长度L及传热面积Si L=1.00mSi=лLdi=3.142*1.00*0.0200=0.06284m2(3) t1为孔板处空气的温度,为由此值查得空气的平均密度ρ当t 1=43.6℃时,ρ=1.1176 kg/m 3(4) 传热管,测量段上空气平均物性常数的确定 先算出测量段上空气的定性温度t /℃ t= (t 1 +t 2)/2=(43.6+66.8)/2=55.2℃ 查得:测量段上空气的平均密度ρ=1.0727(kg/m 3)测量段上空气的平均比热Cp=1005(J/kg ·k)测量段上空气的平均导热系数λ=0.028601 (W/m ·k) 测量段上空气的平均黏度μ=19.8147 (µPa·s)测量段上空气的平均普朗特准数的0.4 次方为:Pr 0.4=0.69630.4=0.8652 (5)空气流过测量段上平均体积V(m 3/h)的计算:563.010703.18⎪⎪⎭⎫⎝⎛∆⨯=t t P V ρ=34.7005 (m 3/h)9719.3527327310=++⨯=t tV V t (m 3/h)(6) 冷热流体间的平均温度差Δt m /℃的计算:96.75364.0623.5181.2705T w =⨯+=℃Δt m =40.4508℃(7) 其余计算249.9074W43.6)-(66.810051.072735.97193600/)(12=⨯⨯⨯==-=t t p C V Q ρ传热速率 α=Q/(Δt m Si)=249.9074/(40.4508⨯0.06284)= 98.3269 (W/m 2·℃)传热准数Nu=α⨯di/λ=98.3269⨯0.0200/0.028601=68.7585测量段上空气的平均流速u=V/(F ⨯3600)=35.9719/(0.0003142⨯3600)= 31.8061(m/s)雷诺准数Re=di ⨯u ⨯ρ/μ=0.0200⨯1.0727⨯1.097/0.0000198147=34436.3381(8) 作图,回归得到准数关联式Nu=ARe m 中的系数回归图如图3所示。

(分析见 2. Ln(Nu)-Ln(Re)回归图及对流传热准数关联式)由Nu=ARe m , 可得lnNu=lnA+mlnRe所以以lnNu ——lnRe 作图,可得一直线,直线的斜率是m,截距是lnA. 作图得,m=0.7922,lnA=-4.036,R 2=0.9991 所以A=0.01767 即 Nu=0.01767Re 0.7922(9) 作图,回归得到准数关联式nmC Nu Pr Re =中的系数(n=0.4)回归图如图5所示。

(分析见 3. Ln(Nu/ Pr 0.4)-Ln(Re)回归图及对流传热准数关联式) 由nmC Nu Pr Re , 可得ln(Nu/ Pr 0.4)=lnC+mlnRe所以以ln(Nu/ Pr 0.4)——lnRe 作图,可得一直线,直线的斜率是m,截距是lnC. 作图得,m=0.7922,lnC=-3.891,R 2=0.9991 所以C=0.02043即 Nu=0.02043Re 0.7922 Pr 0.42. Ln(Nu)-Ln(Re)回归图及对流传热准数关联式由Nu=ARe m , 可得lnNu=lnA+mlnRe所以以lnNu-lnRe 作图,可得一直线,直线的斜率是m,截距是lnA. 作图得,m=0.7922,lnA=-4.036,R 2=0.9991 所以A=0.01767 即 Nu=0.01767Re 0.7922由Nu=ARe m , 可得lnNu=lnA+mlnRe所以以lnNu-lnRe 作图,可得一直线,直线的斜率是m,截距是lnA. 作图得,m=0.8603 , lnA=-4.173,R 2=0.9999 所以A=0.01541即 Nu=0.01541Re 0.86033. Ln(Nu/ Pr 0.4)-Ln(Re)回归图及对流传热准数关联式由nmC Nu Pr Re , 可得ln(Nu/ Pr 0.4)=lnC+mlnRe所以以ln(Nu/ Pr 0.4)-lnRe 作图,可得一直线,直线的斜率是m,截距是lnC. 作图得,m=0.7922,lnC=-3.891,R 2=0.9991 所以C=0.02043即 Nu=0.02043Re 0.7922 Pr 0.4由nmC Nu Pr Re , 可得ln(Nu/ Pr 0.4)=lnC+mlnRe所以以ln(Nu/ Pr 0.4)-lnRe 作图,可得一直线,直线的斜率是m ,截距是lnC. 作图得,m=0.8602,lnC=-4.028,R 2=0.9999 所以C=0.01781即 Nu=0.01781Re 0.8602 Pr 0.44.两个实验的Nu —Re 的关系图:类别Nu=ARe m n m C Nu Pr Re 普通套管Nu=0.01767Re 0.7922 Nu=0.02043Re 0.7922 Pr 0.4 强化套管 Nu=0.01541Re 0.8603 Nu=0.01781Re 0.8602 Pr 0.4结论 对流传热准数关联式中,强化套管的系数A 和C 都比普通套管的小,强化套管的系数m 比普通套管的大。

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