对流换热系数的测定方法
管槽对流换热系数经验值

管槽对流换热系数经验值一、引言管槽对流换热系数是工程中非常重要的一个参数,它关系到许多工程问题的解决,如热交换器的设计、管道输送流体的温度控制等。
对管槽对流换热系数进行深入研究,掌握其经验值具有重要意义。
二、管槽对流换热系数的定义管槽对流换热系数指的是在一定条件下,单位时间内通过单位面积内壁面与流体之间传递的热量与温度差之比。
通俗地说,就是描述了在一定条件下液体或气体在管子或槽中传递热量的能力。
三、影响管槽对流换热系数的因素1. 流体性质:包括物理性质(密度、比热等)和运动性质(粘度、速度等);2. 管槽几何尺寸:包括壁面形态(光滑或粗糙)、截面形态(圆形、方形等)和长度等;3. 流动状态:包括雷诺数(Re)、普朗特数(Pr)和纳斯特拉数(Na)等;4. 热交换器结构:包括管子的排列方式、管子的直径和壁厚等。
四、管槽对流换热系数的计算方法1. 经验公式法:根据大量实验数据和经验总结得出的公式,如Dittus-Boelter公式、Sieder-Tate公式等;2. 理论分析法:通过理论分析建立模型,利用数学方法求解得到换热系数;3. 实验测定法:通过实验测定得到换热系数。
五、Dittus-Boelter公式Dittus-Boelter公式是一种常用的经验公式,适用于雷诺数在10^4~10^7之间,普朗特数在0.6~100之间,流体为单相不可压缩流体(通常为水或空气)的情况。
其表达式为:Nu = 0.023Re^0.8Pr^n其中Nu为对流换热系数,Re为雷诺数,Pr为普朗特数,n为指数取决于流动状态。
当流体为液态时n=0.4,当流体为气态时n=0.3。
六、Sieder-Tate公式Sieder-Tate公式适用于雷诺数在10^4~10^7之间,普朗特数在0.6~100之间,流体为单相不可压缩流体的情况。
其表达式为:Nu = 0.027Re^0.8Pr^{1/3}(μ/μ_w)^{0.14}其中μ为流体动力粘度,μ_w为水的动力粘度。
第五章—对流换热分析

第五章 对流换热分析对流换热是发生在流体和与之接触的固体壁面之间的热量传递过程。
牛顿冷却公式:)(f w t t h q -= W/m 2 A t t h f w )(-=Φ W 对流换热问题分析的目的是:确定h 的数值。
确定的方法有4种:分析法、类比法、实验法、数值法。
第一节 对流换热概述影响对流换热的因素很多,但不外是影响流动的因素及影响流体中热量传递的因素。
这些因素可归纳为以下五个方面:1.流体流动的起因按流体运动的起因不同,对流换热可区分分为:自然对流换热和受迫对流换热。
(1)自然对流(natural convection ):流体因各部分温度不同而引起的密度不同,在密度差的作用下产生的流动。
(举例:暖气片)(2)受迫对流(forced convection):在外力的作用下产生的流动。
(举例:泵、风机) 流动的起因不同,流体中的速度场也有差别,所以换热规律也不一样。
2.流体的流动状态层流(laminar flow):流层间不掺混,依靠流体分子的热运动传递热量; 紊流(turbulent flow):有流体微团的掺混,换热作用增强。
3.流体的热物理性质流体的热物理性质对于对流换热有较大的影响。
流体的热物性参数主要包括: ① 导热系数λ:λ大,则流体内的导热热阻小,换热强;② 比热容p c 和密度ρ:p c ρ大,单位体积流体携带的热量多,热对流传递的热量多; ③ 粘度μ:粘度大,阻碍流体流动,不利于热对流。
温度对粘度的影响较大。
④ 体积膨胀系数:在自然对流中起作用。
定性温度(reference temperature):确定流体物性参数值所用的温度。
常用的定性温度主要有以下三种:1 流体平均温度f t2 壁表面温度w t (有时对物性参数作某种修正时,以此作定性温度)3 流体与壁面的平均算术温度:2wf t t +4.流体的相变流体发生相变时的换热有新的规律。
无相变时:主要是显热;有相变时:有潜热的释放或吸收。
对流换热系数计算 知乎

对流换热系数计算知乎【实用版】目录1.对流换热系数的定义与重要性2.对流换热系数的计算方法3.影响对流换热系数的因素4.实际应用中的注意事项正文一、对流换热系数的定义与重要性对流换热系数(Convective heat transfer coefficient)是一个重要的热物理参数,用于描述流体与固体表面之间因对流换热而产生的热量传递效率。
在工程领域,对流换热系数被广泛应用于散热器、热交换器等设备的设计与分析。
二、对流换热系数的计算方法对流换热系数的计算方法有很多,常见的有以下几种:1.努塞尔数关联式法:该方法通过努塞尔数(Nu)来描述对流换热过程,根据不同的流体和换热方式,选择相应的关联式进行计算。
2.雷诺数关联式法:雷诺数(Re)是描述流体流动特性的一个重要参数,根据不同的流体和换热方式,选择相应的关联式进行计算。
3.实验法:通过实验测量得到对流换热系数,该方法较为直接且准确,但需要耗费较多的时间和资源。
三、影响对流换热系数的因素对流换热系数受多种因素影响,主要包括以下几个方面:1.流体性质:流体的导热系数、比热容和密度等物理性质会影响对流换热系数。
2.流动形态:流体的流动形态(层流或湍流)会对对流换热系数产生影响。
3.换热表面:表面的粗糙度、形状和材质等都会对对流换热系数产生影响。
4.温度差:流体与固体表面之间的温度差也会影响对流换热系数。
四、实际应用中的注意事项在实际应用中,需要注意以下几点:1.选择合适的计算方法:根据流体性质、流动形态和换热表面等实际情况,选择合适的计算方法。
2.考虑综合因素:对流换热系数受多种因素影响,需要综合考虑这些因素,以确保计算结果的准确性。
3.注意单位统一:在进行计算时,确保各个参数的单位保持一致,以免出现计算错误。
对流传热系数测定实验报告

竭诚为您提供优质文档/双击可除对流传热系数测定实验报告篇一: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12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;35—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。
冷却液的对流换热系数

冷却液的对流换热系数冷却液的对流换热系数是描述冷却液在流动过程中与其周围环境发生热量传递的性能参数。
对流换热是指通过流体流动和传热表面之间的热对流交换来进行的传热过程。
对流换热系数的大小直接影响冷却液的散热性能,因此对其研究具有重要意义。
下面是对冷却液的对流换热系数相关参考内容的介绍。
首先,冷却液的对流换热系数受到多种因素的影响,其中最主要的是流动速度、流体物性以及传热表面特性。
流动速度是影响对流换热系数的关键因素之一,通常而言,流速越大,对流换热系数越大。
这是因为流体速度的增加会导致流动边界层变厚,从而增加了热传递的表面积。
同时,流体物性也会对对流换热系数产生影响,如冷却液的导热系数、粘度和比热等。
材料的导热系数越大,表明其导热性能越好,对流换热系数也会增加。
流体的粘度和比热也会影响对流换热过程中的传热性能。
此外,传热表面的特性也是影响对流换热系数的因素之一,如表面的粗糙度和形状等。
其次,研究人员通过实验和理论分析等方法来确定冷却液的对流换热系数。
实验方法一般包括直接测量法和间接测量法。
直接测量法是通过在相同条件下进行冷却液实测,得到对流换热系数。
而间接测量法则是通过测量冷却液的温度变化以及其他相关参数,然后根据传热理论进行计算得到对流换热系数。
理论分析则是基于传热学的基本原理和方程,通过模拟和计算来推导冷却液的对流换热系数。
这些方法都在一定程度上能够准确地描述冷却液的对流换热性能。
此外,不同类型的冷却液对流换热系数也存在差异。
比如,空气是常见的冷却液之一,其对流换热系数一般较低。
然而,通过增加流速、改变冷却液的物性以及优化传热表面等方法,可以提高空气的对流换热系数。
另外,水也是常用的冷却液之一,其对流换热系数相对较高。
当水流速增加时,其对流换热系数也会相应增加。
此外,添加某些添加剂,如抗冻剂、抑泡剂和防腐剂等,还可以改变冷却液的物性,从而影响对流换热系数。
综上所述,冷却液的对流换热系数是指冷却液在流动过程中与其周围环境发生热量传递的性能参数。
空气-水蒸气对流给热系数测定实验报告

空气-水蒸气对流给热系数测定实验报告本实验使用臭氧编码器,通过悬浮思路分析,利用不同的匀速度下不同的温度差分析空气-水蒸气的对流换热系数,帮助我们理解空气-水蒸汽对流的过程。
本文将对实验的设备、方法、结果及分析进行详细介绍。
一、实验设备1. 实验室气体混合系统2. 实验室压力传感器4. 实验室水蒸气浸润计6. 实验室数据采集器二、实验方法1. 设计实验2. 实验片段将实验室气体混合系统、压力传感器、温度传感器、水蒸气浸润计和湿度传感器等设备设置在实验室中,同时使用数据采集器对数据进行实时记录。
在实验中,我们首先设置了一个不同的温度差,然后观察它们在不同的匀速度下的换热系数。
通过计算,我们可以得到不同匀速下不同温度差的换热系数。
三、实验结果及分析通过实验结果和数据分析,我们得到不同温度差和匀速度下的换热系数。
1. 换热系数随着温度差的增加而增加我们可以看到,在温度差越大的情况下,热传导的能力也越强。
颗粒与颗粒之间的间距越小,热量间的转移就越快,因此换热系数也越高。
当温度差在一定的范围内,换热系数与温度差的平方成正比。
我们还可以看到,在匀速越大的情况下,换热系数也会越大。
当匀速越大时,颗粒间的热传导也会越快,从而使换热系数更大。
综合以上分析,我们可以得到空气-水蒸汽的对流换热系数与温度差和匀速度密切相关。
当温度差和匀速度越大时,换热系数也会越大。
同时,通过这些实验结果,我们可以更好地理解空气-水蒸汽对流的过程。
四、实验结论通过本次实验,我们可以得出以下结论:1. 空气-水蒸汽的对流换热系数与温度差成正比,当温度差越大时,换热系数也会越大。
因此,我们可以通过控制空气-水蒸汽的温度差和匀速度来控制其换热系数,从而更好地理解热传导过程。
化工原理实验之对流传热实验
化工原理实验之对流传热实验————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期:ﻩ化工原理实验报告之传热实验学院学生姓名专业学号年级二Ο一五 年 十一月一、实验目的1.测定冷空气—热蒸汽在套管换热器中的总传热系数K; 2.测定空气或水在圆直管内强制对流给热系数;3.测定冷空气在不同的流量时,Nu 与Re 之间的关系曲线,拟合准数方程。
二、实验原理(1)冷空气-热蒸汽系统的传热速率方程为m t KA Q ∆=)ln(2121t t t t t m ∆∆∆-∆=∆,11t T t -=∆,22t T t -=∆ )(21t t C V Q p -=ρ式中,Q —单位时间内的传热量,W ;A —热蒸汽与冷空气之间的传热面积,2m ,dl A π=; m t ∆—热蒸汽与冷空气之间的平均温差,℃或K K —总传热系数,)℃/(2⋅m W ;d —换热器内管的内直径,d =20m m l —换热器长度,l =1.3m ;V —冷空气流量,s m /3;pC 、ρ—冷空气密度,3/m kg 空气比热,kg J /;21t t 、—冷空气进出换热器的温度,℃; T —热蒸汽的温度,℃。
实验通过测量热蒸汽的流量V,热蒸汽进、出换热器的温度T 1和T 2 (由于热蒸汽温度恒定,故可直接使用热蒸汽在中间段的温度作为T),冷空气进出换热器的温度t 1和t2,即可测定K 。
(2)热蒸汽与冷空气的传热过程由热蒸汽对壁面的对流传热、间壁的固体热传导和壁面对冷空气的对流传热三种传热组成,其总热阻为:2211111d h d d bd h K m ++=λ 其中,21h h 、—热空气,冷空气的给热系数,)℃/(⋅m W ;21d d d m 、、—内管的内径、内外径的对数平均值、外径,m ; λ—内管材质的导热系数,)℃/(⋅m W 。
在大流量情况下,冷空气在夹套换热器壳程中处于强制湍流状态,h2较大,221d h d 值较小;λ较大,md dλ1值较小,可忽略,即 1h K ≈(3)流体在圆形直管中作强制对流时对管壁的给热系数关联式为n m C Nu Pr Re '=。
强制对流换热系数的测定
92 16.1 0.590 31 52
29 16.1 0.598 32 64
3
18 1.15 13.63 39 0.0271496 17.20 24.28 7.40 261.72
4
31 1.15 6.86 46.5 0.0277181 17.75 25.39 7.48 153.61
1
14 1.15 18.38 38 0.0270738 16.64 24.13 9.42 571.05
气流动压△P/Pa 参考值/A 实测值/A
134 20 20.0 0.369 30 45 第二组
工作电压U/V 气流温度tf/℃ 壁温tw℃
组别 物理量
过余温度tw-tf(℃) 气流密度(Kg/m3) 流速(m/s) 定性温度(℃) λm(w/m ℃) νm(×10 m /s) 导温系数a(×106m2/s) 发热量(W) 换热系数(w/m ℃)
强制对流换热系数的测定
组别 测量项目
外径d/m 放热管的尺 寸 工作 电流 长度l/m 面积F/m
2
第一组
第二组
1
2
0.00633 0.1
3
4
1
2
0.005 0.1 0.0015708
0.001988633 195 24.9 0.556 28 46 135 25 24.9 0.557 29 50 第一组 24.9 0.558 29 52 24.9 0.571 29 67 20.0 0.368 30 43 102 29 192
4
38 1.15 7.09 48 0.0278318 18.15 25.61 14.22 188.15
1
13 1.15 18.26 36.5 0.0269601 16.95 23.91 7.36 360.42
管内强制对流传热膜系数的测定
装订 线实验报告课程名称: 过程工程原理实验 指导老师: 成绩:__________________实验名称: 管内强制对流传热膜系数的测定 实验类型:________________同组学生姓名:__________一、实验目的和要求(必填)二、实验内容和原理(必填)三、主要仪器设备(必填)四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析(必填)七、讨论、心得一、实验目的1、了解套管式换热器的结构和传热热阻的组成。
2、学习测定流体间壁换热总传热系数的实验方法。
3、掌握近似法和简易Wilson 图解法两种从传热系数实验数据求取对流传热膜系数的数据处理方法。
4、掌握根据实验数据获得传热准数经验公式的方法和数学工具。
5、掌握热电偶、UJ-36电位差计的长图式自动记录仪的使用方法。
二、实验内容1、在空气-水套管换热器中,测定一系列空气流量条件下冷、热流体进、出口温度。
2、通过能量衡算方程式和传热速率基本方程式计算总传热系数K i 的实验值。
3、分别用近似法、简易Wilson 图解法求取空气侧对流传热膜系数αi 。
4、根据实验获得的对流传热膜系数αi 和空气流速u i ,整理得到努赛尔数Nu 与雷诺数Re 之间的幂函数型经验公式。
5、把实验获得的经验公式与化工原理教材和参考书中的列出的同类公式进行比较,讨论其异同点。
6、根据实验装置情况分析实验测试数据的误差来源。
三、实验原理流体与固体壁面间的对流传热过程可以用牛顿冷却定律描述:()w Q A t A T t αα=∆=− (1)式中 Q ——总传热速率,W ;α——对流传热膜系数,W/ m 2·K ;A——传热面积,m 2 ; T ——流体温度,K ;t w ——固体壁面温度,K 。
如果能够用实验直接测定流体温度T 和固体壁面温度t w ,,则可以根据式(1)的关系直接计算对流膜系数α :()w Q Q A t A T t α==∆− (2)对于多数情况而言,直接测定固体壁面的温度是一件相当困难的任务,实验技术成本高且数据准确性差。
试验三空气沿水平圆管外表面的自然对流换热系数
式中,V——烟气试样体积(毫升); V1——烟气被KOH吸收后的体积(毫升);
升);V2——烟气被焦性没食子酸钾溶液吸收后的体积(毫 V3——烟气被氯化亚铜氨溶液吸收后的体积(毫升)。
⒊计算空气过剩系数
N2
N2
79 21
O2
1 2
CO
4.分析、讨论实验结果。
六、实验注意事项:
3、间隔10分钟,测一组管壁数据,直至前 后两组数据接近时为止,以这两组数据的平均值 作为计算数据Tw。
4、改变加热功率(即电压)至新工况,重 复上述步骤,进行实验4-6次。
5、操作过程:
(1)用水准瓶分别调节各吸收瓶内吸收液的液 面,使各瓶内吸收液充满至阀门处。
注意:在调节某一吸收瓶内的吸收液封时,应 关闭其他吸收瓶的开关。
(2)关闭K1至K6开关,打开K7及K8,提高水准 瓶,使指示液充满量管,将管路中空气排出,把烟 气试样接入干燥管进口,关闭K8,打开K6,降低水 准瓶,使烟气吸入量管。然后打开K8,提高水准瓶 此时吸入之烟气连同管路中的残余空气一起排出。 这样整个管路均被烟气“清洗”了一次,若“清洗” 不净,可再“清洗”1至2次。
用相似准则综合实验数据的方法,认识相似理论在 对流换热实验研究中的指导意义。
二、实验原理
当固体表面与流过该表面的流体之间存在温度 差时,固体表面与流体之间产生的热量交换现象称 为对流换热。对流换热过程是硅酸盐工业热工设备 中最主要的换热过程之一。由于对流换热一方面依 靠流体分子之间的导热作用,同时还受到流体宏观 运动的控制,因而影响对流换热的因素很多,主要 有三个方面,即流动工况、表面状态和工质物性。 从而使得对流换热过程成为所有换热过程中最复杂 的一种,亦使得实验研究成为研究对流换热过程的 一个极为重要的手段和解决问题的基本途径。
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对流换热系数的测定方法实验传热学对流换热系数测定方法总结对流换热系数测定方法总结目录一、前言...................................................................... ...................................... 2 二、管内对流换热系数的瞬态测量法 ........................................................... 3 三、窄环隙流道强迫对流换热实验 (4)四、双侧加热窄环隙流道强迫对流换热实验 (5)五、无相变流体在内斜齿螺旋槽管内强化对流换热实验 (6)六、基于集总参数法的瞬态对流换热系数测定 (8)七、总结...................................................................... .................................... 10 八、参考文献 ..................................................................... .. (11)1一、前言工程上把流体流过一个物体表面时流体与物体表面间的热量传递过程称为对流传热。
对流传热的基本计算式是牛顿冷却公式,及分别为q,h(t,t)ttwwff 2壁面温度和流体温度,即为表面传热系数,单位是。
表面传热系数W/(m,K)h 的大小与对流换热过程中的许多因素有关。
它不仅取决于流体的物性以及换热表面的形状、大小与布置,而且还与流速有密切的关系。
牛顿冷却公式并不是揭示影响表面传热系数的种种复杂因素的具体关系式,而仅仅给出了表面传热系数的定义。
确定对流换热系数h有两条途径:一是理论解法;一是实验解法。
理论解法是在所建立的边界层对流传热微分方程的基础上,通过教学分析解法、积分近似解法、数值解法和比拟解法求得对流传热系数h的表达式或数值。
实验解法是通过对边界层对流传热微分方程组无量纲化或对影响对流传热系数h的主要因素进行量纲分析,得出有关的相似特征数,在相似原理的指导下建立实验台和整理实验数据,求得各特征数之间的相互关系,再将函数关系推广到与实验现象相似的现象中去。
这种在理论指导下的实验研究方法,是研究对流传热问题最早的一种方法,也是研究对流传热问题的一种主要和可靠的方法,由实验解法得到的实验关联式是传热计算,尤其是工程上传热计算普遍使用的计算公式。
对流换热系数h是求解伴有表面对流换热的热传导问题的重要参数之一。
实验方法中直接测定对流换热系数的方法分为稳态法与瞬态法。
稳态法对实验条件要求苛刻,实验周期长,误差大;瞬态法由于实验周期短,误差小,近年来被广泛运用于对流换热系数测量实验。
通常所说的瞬态法是通过瞬时提高来流温度或者壁面温度来达到温度阶跃,测量窄幅热色液晶显色时间,通过求解一维半无限大平板非稳态导热方程得到测量表面的对流换热系数。
实验中要达到温度的阶跃通常不容易实现,只能是近似阶跃,需要进行逐级阶跃或者指数函数进行修正。
这种处理方式可以近似解决入口温度非阶跃响应问题。
但是如果实验中存在涡流,采取突然提高来流温度的方法,并不能确定涡流温度随时间的变换曲线,对实验结果造成很大的误差。
本文总结了几种瞬态对流换热系数的测量方法,全面分析了各因素对对流换2热系数精度的影响并进行了定量分析,为对流换热系数的测量提供一些参考。
二、管内对流换热系数的瞬态测量法直接测定对流换热系数的方法分为稳态法和瞬态法,前者对实验条件要求苛刻。
近年来,瞬态法备受人们关注。
Hausen和Kast相继阐述了利用周期变化的流体温度在固体壁内的传播特性确定对流换热系数的原理,即根据流体与固体温度变化之间的相位滞后(或振幅衰减)确定对流换热系数。
Roetzel提出了一套适用于任意形式周期振荡流体温度的瞬态测量方法。
实验装置如图1所示。
实验圆管是1根长60cm的Φ17mm×1mm的铜管,流体和管外壁面温度测点位置距管入口端50cm,管外侧包有保温隔热材料,由微型电机驱动的旋转换向阀使冷流体周期交替的流经圆管其切换时间可随意控制,温度测量采用镍铬—镍硅热电偶,流量测量采用涡轮流量计,热电偶用石英测温仪(精度?0.01?)标定;流量计用容积式流量计(精度?0.1%)标定,试验数据采集用数据采集系统完成。
测试系统中的稳定热水源和冷水源(各自温度波动小于0.1?)保持实验过程中稳定的周期温度变化幅值。
随着换向阀的切换,在容积式水泵作用下,冷热流体分别由稳定冷、热水源流经实验管段,形成温度周期变化的管内流动,因为水泵连续工作,阀门切换所需时间远小于流体温度变化的周期,大容积的冷、热水源相当于抑制管道中微小压力波动的缓冲器,所以由阀门切换造成的流量波动的影响可以忽略不计。
3图1 管内对流换热系数的瞬态测量实验本方法中,对流换热系数的瞬态测量法快速、可行、准确。
流体温度振荡周期对测试结果有一定的影响。
应适当选择实验条件,使测得的对流换热系数有较高的准确性。
三、窄环隙流道强迫对流换热实验在已经发表的与微细换热通道有关的文献中,研究者一般均以微细圆管或矩形流道为研究对象。
流道当量直径在几微米至几百微米的量级,流道长度约几十毫米。
研究结果表明,微细流道的对流换热特性与普通流道显著不同,但各个研究者所得到的实验结果和计算关系式在定量甚至定性上都存在很大差异。
窄环隙流道的特点是具有微槽道的特征尺寸,但周向尺寸与普通流道相同。
有关其沸腾换热性能的研究已有许多论文发表,但进行强迫对流换热的研究没有更详细的实验结果。
这里在水加热条件下进行实验研究。
实验元件由φ8×1,φ12×1.1和φ19×2.1的三根不锈钢管(1Cr18Ni9Ti)相互套装组成(图1),构成外环隙、中间环隙和内圆管3个通道。
在环隙流道的45个截面上采用“Y”型点支撑结构以保证管与管之间的同心定位,有效换热长度1350mm,实验元件竖直安装在实验回路上(图2)。
回路系统由一、二两个回路系统组成,工作介质是水。
其中一回路工作压力为0.6MPa,由电热式锅炉提供热源。
高温水流出锅炉后分成两个支路流过涡轮流量计,分别进入实验件的外环隙和内管向下流动,经循环水泵重新回到锅炉内构成闭合回路,系统压力波动由气罐式稳压器进行补偿。
二回路工作压力为常压。
工质在泵压头的驱动下进入换热元件的中间环隙向上流动,受热后流回储水箱,工质流量用称重法测量。
实验回路用超细玻璃棉丝包覆绝热,实验段进出口温度用铜-康铜铠装热电偶测量,有关物性参数按流体进出口平均温度计算,所用仪表进行了专门标定。
图2窄环隙流道强迫对流换热实验本方法中,窄环隙流道与微槽道具有几乎相同的强迫对流换热特性;窄环隙流道内的强迫对流换热特性与普通流道显著不同,没有明显的层流区、过渡区和紊流区之分,均表现出紊流换热的特征;窄隙流道具有强化和抑制对流换热的双重作用。
四、双侧加热窄环隙流道强迫对流换热实验在过去几十年中,人们对窄隙流道自然对流沸腾进行了许多实验,对此进行5了详细的综述和进一步的系统研究,但有关进行强迫流动,特别是双侧加热窄隙流道换热特性研究的报导却很少。
这里用一回路水加热方式对竖直窄环隙流道进行了双侧加热强迫对流换热实验,将双侧加热和单侧加热时的换热特性进行了对比分析。
整个实验装置(同图2)系统主要是由一回路系统、二回路系统、冷却水系统、测量系统等4个系统组成.一回路系统的工质采用去离子水。
水在水泵的驱动下经过电加热器,由上向下流过实验段的一回路侧内、外流道,将热量传给流经实验段的二回路侧水,然后由水泵唧入电加热器,构成封闭的循环回路。
电加热器内有5根8kW电热元件,其中一根与自耦变压器相连,可以用来调节电加热器的加热功率。
实验段的结构上在流道的5个截面上采用“Y”型焊点支撑以保证管与管之间的同心定位,这样在内管与中套管之间便形成1m m的窄环隙流道。
一回路工质经内管流道、外套管与中套管之间的环隙流道由上而下流动,二回路工质经内管与中套管之间的窄环隙流道由下而上流过实验段并被加热。
试验段总长为1380mm,有效加热长度为1350mm。
二回路系统的工质采用纯净水。
水箱中的水由给水泵唧出,经预热器加热到一定温度后,由下向上通过实验段的二回路侧,然后经冷凝器流回水箱,形成循环回路。
两个回路工质的进、出口温度均用铜-康铜铠装热电偶测量。
二次仪表是UT2004型直流数字万用表,精度为0.1%。
一回路水的质量流量用DBLB-402G型靶式流量变送器5测量,其精度为1.5%。
二次仪表为C 65-m A型直流毫安表,其精度为0.5%。
二回路水的流量测量采用称重法。
压力用1.5级标准压力表测量,量程为0,1.5MPa,最小刻度读数为0.05MPa。
本方法中,双侧加热流道与单侧加热流道强迫对流换热定性一致,但定量上存在明显差别;双侧加热使环隙流道内侧换热在较高雷诺数区得到加强,而外侧换热则在低雷诺数区受到显著削弱;尽管改变一回路的加热方式会使环隙流道内侧和外侧的换热特性发生变化,但综合因素却使总换热量基本保持不变。
五、无相变流体在内斜齿螺旋槽管内强化对流换热实验管壳式换热器是应用十分广泛的换热设备。
光管由于加工方便,成本低,是管壳式换热器中应用最广泛的传热管,但由于其体积大,换热面积小,换热能力差,6因此如何强化光管的换热一直是换热器研究的一个重要课题。
国内外对螺旋槽管的研究较多,均发现螺旋槽管的换热能力优于光管。
目前的研究大多数是在实验基础上进行数据拟合,而从理论上阐述的很少。
内斜齿螺旋槽管已经应用在实际生产中,使用内斜齿螺旋槽管的换热器换热效果较好,但在理论上并没有相关的传热和阻力公式。
因此研究内斜齿螺旋槽管的换热与流动规律,为内斜齿螺旋槽管在实际生产中的应用提供理论支持,具有重要的理论意义和应用前景。
内斜齿螺旋槽管强化传热实验台示意图如图3所示,实验台由三部分组成:蒸汽系统、冷却水系统和换热器本体部分,管内走冷却水,管外为蒸汽。
蒸汽来源于低压燃油锅炉,经过分汽缸进入热交换器,蒸汽流量由一个球阀控制,蒸汽在实验段冷却变成冷凝水,凝结水由疏水阀排出流入桶内,以便称重。
本实验采用单管式换热器。
热交换器长1200mm,实验段长900mm。
为了便于换热器的拆装,蒸汽和冷却水以及疏水全部用法兰连接。
在实验段套筒上部装有一个排气阀,以便在实验过程中不断排掉不凝结气体。
图3斜齿螺旋槽管内强化对流换热实验本方法中,内斜齿螺旋槽管具有明显的强化传热作用,特别是在冷却水流速较低时更为突出。
同时对管外凝结换热也具有强化作用。
7六、基于集总参数法的瞬态对流换热系数测定热传导、热对流和热辐射一般情况下并不是独立存在的,热传导时常伴有表面对流换热。