对流传热系数测定实验报告

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篇一：空气—蒸汽对流给热系数测定实验报告及数据、答案

空气—蒸汽对流给热系数测定

一、实验目的

⒈通过对空气—水蒸气光滑套管换热器的实验研究，掌握对流传热系数α1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=ARempr0.4中常数A、m的值。

⒉通过对管程内部插有螺纹管的空气—水蒸气强化套

管换热器的实验研究，测定其准数关联式nu=bRem中常数b、m的值和强化比nu/nu0，了解强化传热的基本理论和基本方式。

二、实验装置

本实验设备由两组黄铜管（其中一组为光滑管，另一组

为波纹管）组成平行的两组套管换热器，内管为紫铜材质，外管为不锈钢管，两端用不锈钢法兰固定。空气由旋涡气泵吹出，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换热器。管程蒸汽由加热釜发生后自然上升，经支路控制阀选择逆流进入换热器壳程，其冷凝放出热量通过黄铜管壁被传递到管内流动的空气，达到逆流换热的效果。饱和蒸汽由配套的电加热蒸汽发生器产生。该实验流程图如图1所示，其主要参数见表1。

表1实验装置结构参数

1

2

蒸汽压力

空气压力

图1空气-水蒸气传热综合实验装置流程图

1—光滑套管换热器；2—螺纹管的强化套管换热器；3—蒸汽发生器；4—旋涡气泵；

3

5—旁路调节阀；6—孔板流量计；7、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；15—放水口；14—液位计；16—加水口；

三、实验内容

1、光滑管

①测定6～8个不同流速下光滑管换热器的对流传热系数α1。

②对α1的实验数据进行线性回归，求关联式nu=ARem 中常数A、m的值。2、波纹管

①测定6～8个不同流速下波纹管换热器的对流传热系数α1。

②对α1的实验数据进行线性回归，求关联式nu=bRem 中常数b、m的值。

四、实验原理

1．准数关联

影响对流传热的因素很多，根据因次分析得到的对流传热的准数关联为：nu=cRemprngrl

式中c、m、n、l为待定参数。

参加传热的流体、流态及温度等不同，待定参数不同。目前，只能通过实验来确定特定范围的参数。本实验是测定空气在圆管内作强制对流时的对流传热系数。因此，可以忽略自然对流对传热膜系数的影响，则gr为常数。在温度变化不太大的情况下，pr可视为常数。所以，准数关联式（1）可写成

nu＝cRem

（1）

（2）

其中：Re?

du?

?

?

V?

4

d?

nu?

?d

,50℃时，空气的导热系数??0.02826w/(m.K)?

4

待定参数c和m可通过实验测定蒸汽、空气的有关数据后，对式（2）取对数，回归求

得直线斜率和截距。

Rem

因此：??c?

d

2．传热量计算

努塞尔数nu或α1无法直接用实验测定，只能测定相关的参数并通过计算求得。当通过套管环隙的饱和蒸汽与冷凝壁面接触后，蒸汽将放出冷凝潜热，冷凝成水，热量通过间

壁传递给套管内的空气，使空气的温度升高，空气从管的末端排出管外，传递的热量由（3）式计算。

Q＝wecpc（t2－t1）=Vρ1cpc（t2－t1）根据热传递速率

Q＝KsΔtm所以KsΔtm=Vρ1cpc（t2－t1）

（4）（5）

（3）

式中：Q——换热器的热负荷（即传热速率），kJ／s；we——冷流体的质量流量，kg／s；V——冷流体（空气）的体积流量，m3/s；ρ1一冷流体（空气）的密度，kg／m3；K ——换热器总传热系数，w/（m2·℃）；

cpc一一冷流体（空气）的平均比定压热容，kJ/（kg·K）；s——传热面积，m2；

Δtm——蒸汽与空气的对数平均温度差，℃。

空气的流量及两种流体的温度等可以通过各种测量仪

表测得。综合上面各式即可算出传

5

篇二：化工实验报告-传热系数的测定

太原师范学院

实验报告

experimentationReportofTaiyuanteacherscollege

系部：化学系年级：大四课程：化工实验姓名：学号：

日期：20XX/10/15

项目:气体强制对流传热系数的测定

一、实验目的：

1.熟悉传热设备；

2.了解传热原理和强化传热途径，分析热交换过程的影响因素；

3.测定热流体空气与冷流体水在并流和逆流条件下的总传热系数K；

4.测定努赛尔数nu和雷诺数Re之间的关系，确定他们的关联式。

二、实验原理：

传热过程按其方式可分为热导传热、对流传热和辐射传热三种。在工业生产上的传热过程中，按冷流体和热流体的接触方式可分为直接接触式、间壁式和蓄热式三种。本实验采用的单套管式换热器为间壁式传热，其热流体为热空气，冷流体为水，热空气与水在套管内进行传热，传热方程为：q=K*A*△tm式中：q为传热速率（w）；

K为总传热系数（w*m-2*k-1）

A为热空气—水间的传热面积（套管换热器的内管平均面积A=π*dm*L，dm为内管

内外径的平均值，L为套管换热器套管的长度）；

△tm为热空气与冷却水间的平均温度差

【△tm=（△t1+△t2）/(ln△t1-ln△t2)，℃或K】，△t1和△t2分别为换热器两端的温度差。