气汽对流传热系数的测定实验.doc

《气 - 汽对流传热系数的测定》实验

一、仪器设备简介

流程如图，冷空气由风机13，经孔板流量计11 计量后，进入换热器内管，并与套管环隙中蒸汽换热。空气被加热后，排入大气。空气的流量可用控制阀9 调节。

1、蒸汽发生器

2、蒸汽管

3、补水口

4、补水阀

5、排水阀

6、套管换热器

7、放气阀

8、冷凝水回流管

9、空气流量调节阀

10、压力传感器11、孔板流量计12、空气管13、风机

二、试验目的、任务

1、掌握传热膜系数α及传热系

数

K 的测定方法。

2、通过实验掌握确定传热膜系数准数关联式中的系数

3、通过实验提高对α准数关联式的理解，并分析影响

A 和指数 m、 n 的方法。

α的因素，了解工程上强化传热的措施。

三、实验原理及步骤

1、实验原理：

对流传热的核心问题是求算传热膜系数α，当流体无相变式对流传热准数关联式的一般形式为：

Nu=A·R m ·P n p

e r r

对于强制湍流而言， G r准数可以忽略，故

Nu=A· R e

m

·P r

n

本实验中，可用图解法和最小二乘法计算上述准数关联式中的指数m、 n 和系数 A 。

用图解法对多变量方程进行关联时，要对不同变量R m和 P

e r 分别回归。本实验可简化

上式，即取 n=0.4（流体被加热）。这样，上式即变为单变量方程，在两边取对数，既得到

直线方程：

lg(Nu/P r 0.4)=lgA+mlgR e

在双对数坐标中作图，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式中，则可得到系数 A ，即

A=Nu/(P r0.4·R e m)

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，可以得到最佳关联式。应用微机，对多变量方程进行一次回归，就能同时得到 A 、 m、 n。

对于方程的关联，首先要有Nu、 Re、 Pr 的数据组。其准数定义式分别为：

R e=du ρ / μ , P r=cp μ / λ , Nu= α d/ λ

实验中改变空气的流量以改变Re 准数的值。根据定性温度（空气进出口温度的算术平

均值）计算对应的Pr 准数值。同时，有牛顿冷却定律，求出不同流速下的传热膜系数α值。进而算得 Nu 准数值。

牛顿冷却定律：

Q=α· A·Δt m

式中：

α——传热膜系数，[w/m 2·℃ ]被加热流体体积流量，m3/s

Q——传热量， [w]

A ——总传热面积，[m2] ， A=πd i l

Δt m——管壁温度与管内流体温度的对数平均温差，[ ℃ ]

传热量 Q 可由下式求得：

Q=W· C p(t 2-t 1)/3600= ρ·V C p(t2 -t1)/3600

式中：

w——质量流量， [kg/h];

C p——流体定压比热，[J/kg℃ ];

t2、t 1——流体进、出口温度，[℃ ] ；

ρ——定性温度下流体密度，[kg/m 3]；

V ——流体体积流量，[m 3/h] 。

流量测量：测定孔板压降R(Pa)，查孔板Q— R 流量曲线。

2、实验步骤：

（ 1）实验开始前，先弄清配电箱上个按钮与设备的对应关系，以使正确开启按钮。

（ 2）检查蒸汽发生器中水位，使其保持在水罐高度的1/2— 2/3。

（3）打开总电源开关，看其是否正常。

（4）实验开始时，关闭蒸汽发生器补水阀，启动风机，并接通蒸汽发生气的加热电源，

打开放气阀排气。

（ 5）将空气流量控制在某一值，待数值稳定后记录（温度值和压差计读数）。改变空

气流量（ 8— 10 次），重复实验，记录数据。

（6）实验结束后，先停蒸汽发生器电源，再停风机，清理现

场。注意：

①实验前，务必使蒸汽发生器液位合适，液位过高，则水会溢入蒸汽套管；过低，则

可能烧毁加热器。

②调解空气流量时，要做到心中有数，为保证湍流状态，压差计读数不应从0 开始。

实验中要合理取点，以保证数据点均匀。

③每改变一个流量后，等读数稳定后再测取数据。

④排除空气等不凝性气体，实验过程中定期排放。

⑤开风机前先开旁路阀值最大，风机不要在出口阀关闭下长时间运行。

四、基本要求

1、每组五个学生要分工协调配合进行实验。

2、掌握对流传热系数的测定方法；用测定的对流传热系数数据检验通用的对流传热准

数关联式；了解通过实验得到描述过程规律经验公式的方法；了解强化传热过程的措施。

五、实验内容、重点、难点

1、实验内容：掌握传热膜系数α及传热系数K 的测定方法 .

2、重点：通过实验提高对α准数关联式的理解，并分析影响α的因素，了解工程上强化传热的措施。

难点：分析影响α的因素，了解工程上强化传热的措施。

六、实验报告的基本要求

1、实验数据：

设备编号；仪表常数；

孔板压差 R/ Pa 管压降ΔP/Pa

温度℃

备注壁温 1 壁温 2 空气进口空气出口

2、实验结果：

（ 1）确定传热膜系数准数关联式中的系数

（ 2）求出传热膜系数α及传热系数K 。

A 和指数m、 n；

七、成绩评定

1、成绩评定方法：

(1)、正常情况下的学生的实验成绩应按学生的实验操作、纪律、实验报告三个方面

综合评定，各项所占比列情况见下表。

项目实验操作纪律实验报告

百分比 %4020 40 （2）、实验成绩按优、良、中、及格、不及格评定，

（3）、有下列情况之一者，没有实验成绩或成绩不及格。

A、不参加实验者；

B、没有完成实验报告者；

C、报告内容过于简单、错误显著者；或抄袭者。

（ 4）、课内实验，其学生的实验成绩可视为平时（作业）成绩。

2、评定标准：

（1）、操作认真、无误；遵守纪律；实验报告格式标准内容翔实、语言规范；问题分析透彻、明了；对实验掌握好。可给优；

（2）、操作认真、无误；遵守纪律；实验报告格式标准、内容翔实、语言规范；问题分析比较透彻、；对实验掌握较好。可给良；

（3）、操作较认真、无误；较遵守纪律；实验报告符合要求、内容翔实；有问题分析；对实验掌握尚可。可给中；

（4）、操作基本认真；较遵守纪律；实验报告格及内容尚可；问题分析简单；对实验掌握一般。可给及格；