1、精選優質文檔-傾情為你奉上化 工 實 驗 報 告姓名： 學號： 報告成績： 課程名稱化工原理實驗實驗名稱換熱器傳熱系數的測定實驗班級名稱組 長同組者指導教師實驗日期教師對報告的校正意見一、 實驗目的 1、了解傳氣汽對流熱的基本理論，掌握套管換熱器的操作方法。 2、掌握對流傳熱系數  i  測定方法，加深對其概念和影響因素的理解。 3、應用線性回歸分析方法，確定關聯式 中常數 A、m 的值。 4、了解強化換熱的基本方式，確定傳熱強化比 。二、 實驗內容與要求 1、測定不同空氣流速下普通套管換熱器的對流傳熱系數  i 。 2、不同空氣流速下強化套管換熱器的對

2、流傳熱系數  i 。 3、分別求普通管、強化管換熱器準數關聯式中常數 A、m的值。 4、根據準數關聯式,計算同一流量下的傳熱強化比 。 5、分別求取普通套管換熱器、強化套管換熱器的總傳熱系數 。3、 實驗原理 1 、對流傳熱系數的測定： （5­1） 式中：管內流體對流傳熱系數，w/（m2·）； Q i 管內傳熱速率，w； （5­2） 式中：空氣流過測量段上平均體積，m3/h ； 測量段上空氣的平均密度，kg/m ； 管內傳熱面積， m； 1 頁 測量段上空氣的平均比熱，J/（kg.g）； 管內流體空氣與管內壁面的平均溫度差，。 （5&

3、#173;3） 當 2> / >0.5 時，可簡化為 （5­4） 式中：，冷流體（空氣）的入口、出口溫度，； 壁面平均溫度，。 2、對流傳熱系數準數關聯式的實驗確定： 流體在管內作強制對流時，處于被加熱狀態，準數關聯式的形式為： （5­5） 其中，傳熱準數： （5­6） 雷諾準數： （5­7） 其中：u-測量段上空氣的平均流速： （5­8） 普朗特準數： （5­9） 對于管內被加熱的空氣，普朗特準數變化不大，可認為是常數，關聯式簡化為： （5­10） 通過實驗確定不同流量下的與。 3、關聯式中的常數A，m的確定：

4、 以縱坐標，Re為橫坐標，在對數坐標上繪關系，作圖、回歸得到準數關聯式中的常數A，m。 同理得到強化管準數關聯式中的常數A，m。 4、強化比的確定 2 頁 將強化套管換熱器求得的 Re、Pr 數值分別帶入強化管和普通管換熱器所得的準關聯式中，可以得到Nu 及 Nu0,強化比=。 5、換熱器總傳熱系數的確定： 試驗中若忽略換熱器的熱損失，在穩態傳熱過程中，空氣升溫獲得的熱量與對流傳遞熱量及換熱器的總傳熱量均相等，則以外表面為基準的總傳熱系數： （5­11） 式中S0-傳熱管外表面傳熱面積，m2 。 因為本實驗中i<<0 (i、0分別為管內，外壁傳熱系數)，故傳熱管內的對流傳

5、熱系數i冷熱流體間的總傳熱系數K0。4、 實驗裝置氣-汽傳熱綜合測定實驗裝置流程圖 (一）實驗裝置流程圖（2） 設備參數 實驗內管內徑d1(mm) 20.00 實驗內管外徑d2(mm) 22.00 實驗外管內徑D1(mm) 50.0 實驗外管外徑D2(mm) 57.0 測量段（紫銅內管）長度L（m) 1.20 強化內管內插物(螺旋線圈）尺寸 絲徑h(mm) 1 截距H(mm） 40 加熱釜 操作電壓 200V 操作電流 10A 3 頁 （三）、空氣流量測量 空氣流量測量由孔板流量計測量，由以下公式計算： （m3/h） （5­12） （m3/h） （5­13） （m3/h）

6、（5­14）式中，V空氣實際流量，m3/h； Vt1入口溫度下的空氣體積流量，m3/h；V2020時體積流量，m3/h。五、實驗方法與步驟（一）實驗前的準備及檢查工作 1、向電熱釜中加水至標志線上端處。 2、向冰水保溫瓶中加入適量冰水，并保證整個實驗過程中熱電偶冷端均處于0。3、 檢查空氣流量旁路調節閥是否全開，檢查普通套管換熱器的空氣支路控制閥是否打開，使其分別與蒸汽上升支管和大氣相通，并將強化套管換熱器的進出口的閥門全部關閉。4、 接通電源總開關，設定加熱電壓185V，啟動電加熱器開關，開始加熱。 （二）實驗過程1、一段時間后水沸騰，觀察蒸汽排出口有恒量蒸汽排出，標志著實驗可以開

7、始。 2、約加熱10ming后，可提前啟動鼓風機，保證開始時空氣入口溫度t1比較穩定。 3、調節空氣流量旁路閥的開度，使壓差計的讀數為所需的空氣流量值。從最小到最大流量依次測量,每改變一次流量，穩定58min,，讀取孔板流量計壓差p,入口溫度t1,出口溫度t2,和TW值，并記錄下讀數，測量6組數據。4、測量完畢后，先打開強化套管的空氣和蒸汽支路控制閥，再關閉普通套管空氣和蒸汽支路控制閥，重復步驟3，進行強化套管換熱器的實驗。測定6組實驗數據。 5、實驗中應注意觀察儲水罐中水位，若水位降至液位計下端處線，應及時補水。 （三）實驗結束 關閉加熱開關，過5min后關閉鼓風機，并將旁路閥全開。再關總電

8、源。六、注意事項 1、最大最小流量值一定要做。 2、實驗中應注意觀察儲水罐中水位，若水位降至液位計下端處線，應及時補水。 3、電熱釜，是生產水蒸氣的裝置，為了安全和長久使用，建議最高加熱電壓不超過200V。七、數據處理及計算實例（第二套） 4 頁表三 普通管實驗數據整理表設備編號：2# 傳熱管內徑d1=20mm 傳熱管外徑d2=22mm 傳熱管長度=1.20m 內傳熱面積S1=0.m2 外傳熱面積S2=0.m2 流通截面積F=0.m2N0.123456孔板流量計壓差P/KPa0.20 0.90 1.60 2.30 2.95 3.45t1/24.728.230.733.236.840.4t2/6

9、1.958.658.058.460.862.6Tw/100.3100.4100.4100.4100.4100.4tm/43.343.444.445.848.851.5m(kg/m3)1.121.121.121.121.121.09m(w/m·)0.02780.02780.02780.02780.02780.0283Cpm(J/Kg·）100510051005100510051005m×1051.941.941.94 1.94 1.94 1.96 tm(）57.0 57.0 56.05 54.6 51.6 48.9 V20(m3/h)4.90 12.99 18.86

10、 23.86 28.04 31.03 Vt1(m3/h)4.94 13.17 19.20 24.39 28.83 32.09 Vm(m3/h)5.25 13.84 20.07 25.40 29.95 33.23 um(m3/h)4.64 12.23 17.74 22.45 26.48 29.38 Qi(w) 61.06 131.52 171.27 200.11 224.72 224.48 i(w/m2） 14.21 30.60 40.52 48.60 57.75 60.88 Re 5359 14124 20483 25925 30570 32676Nu 10.22 22.01 29.15 34

11、.97 41.55 43.02 Pr 0.701 0.701 0.701 0.701 0.701 0.696 Nu/Pr0.4 11.78 25.37 33.60 40.30 47.88 49.73 光滑管關聯式 Nu=0.0126Re0.7959Pr0.4 A=0.0126,m=0.7959K0(w/m2）11.53 24.82 32.88 39.43 46.85 49.39 （一）普通管實驗數據處理計算實例： 已知：傳熱管內徑d1=0.02m,外徑d2=0.022m,傳熱管長度L=1.20m,流通截面積：F=×d2/4=3.142×0.022/4=0.(m2), 5 頁

12、內傳熱面積S1=×d1×L=3.142×0.02×1.2=0.(m2),內傳熱面積S2×d2×L=3.142×0.022×1.2=0.(m2)。 以第一組數據為例： 1、確定空氣物理性常數、CP、。根據定性溫度查表得到。 t1=24.7,t2=61.9, 測量段上空氣的定性溫度(), 測量段上空氣的平均密度m=1.12(Kg/m3)。平均比熱CPm=1005(J/Kg·k)， 平均導熱系數m=0.0278(w/m·K)，平均黏度=1.94×10-5（Pa·s)。 2、求冷熱流

13、體間的平均溫差。由公式（5-4）可得： ()。 3、求管內平均體積流量Vm。由公式（5­12）、（5­13）、（5­14）求得： （m3/h）， （m3/h）， （m3/h）。 4、求傳熱速率Qi。由公式（5-2）求得： （w)。 5、求管內傳熱系數。由公式（5-1）求得： w/（m2·）。 6、求傳熱準數。由公式（5-6）求得： 求雷諾準數Re。由公式(5-7)求得： 6 頁 其中管內平均流速um，由公式 (5-8) 求得： 求普朗特準數Pr。由公式（5-9）求得： 7、求準數關聯式中的常數項A,m。 以縱坐標，Re為橫坐標，在對數坐標上繪關系圖，并進

14、行回歸公式。見圖2 8、管內總傳熱系數(w/m2) 圖2 關系曲線圖 7 頁 （二）強化管實驗數據處理表四 強化管實驗數據整理表設備編號：2# 傳熱管內徑d1=20mm 傳熱管外徑d2=22mm 傳熱管長度=1.20m內傳熱面積S1=0.m2 外傳熱面積S2=0.m2 流通截面積F=0.m2NO.123456孔板流量計壓差P/KPa0.140.611.111.582.122.63t1/34.034.436.338.140.142.8t2/84.679.678.478.178.379.2Tw/100.0100.0100.0100.0100.1100.0tm/59.357.057.3558.159

15、.261.0m(kg/m3)1.061.061.061.061.061.06m(w/m·)0.02890.02890.02890.02890.02890.0289Cpm(J/Kg·)100510051005100510051005m*1052.012.012.012.012.012.01tm()40.743.042.6541.940.939.0V20(m3/h)3.8910.1014.8818.7122.6326.03Vt1(m3/h)3.9810.3415.2919.2823.4027.02Vm(m3/h)4.3111.1016.3320.5224.8228.58um(m

16、3/h)3.819.8214.4418.1421.9525.27Qi(w)64.54148.50203.45242.85280.62307.83i(w/m2)21.0345.8063.2676.8690.99104.67Re40191035315228191312314826648Nu14.5531.6943.7853.1962.9772.44Pr0.6990.6990.6990.6990.6990.699Nu/Pr0.416.7936.5850.5261.3872.6683.59強化管關聯式 Nu=0.0153Re0.8426Pr0.4 A=0.0153,m=0.8426K0(w/m2)17

17、.0637.1551.3262.3673.8284.92Nu08.06717.12923.28827.92532.49936.353Nu/Nu01.8041.8501.8801.9051.9371.993 同理，處理強化管的實驗數據，作圖、回歸得到準數關聯式中的常數A，m。 8 頁 9、計算強化比將強化管的Re、Pr值代入普通管的準數關聯式中，求。 強化比6、 誤差分析1、感溫棒距離蒸汽排出口太近，對溫度影響較大，使得測得進口溫度不穩定，讀數不準確，對實驗有一定影響。2、儀器自身存在系統誤差。3、冷凝水不及時排走。7、 思考題 1、空氣與水蒸氣的流向對傳熱效果有何影響？ 答：逆流傳熱效果最好，

18、并流效果較差，當一側為恒溫時，并流與逆流無差別。 2、本實驗中管壁溫度是蒸汽溫度還是空氣溫度？為什么？ 答：蒸汽溫度。蒸汽的對流傳熱系數較大，壁溫比較接近對流傳熱系數大的流體溫度。 3、本實驗中強化管的強化效果如何實現？ 答：本實驗強化套管是采用在換熱器內插入螺旋線圈來實現的，增大對流傳熱系數，增強傳熱效果，但是額外加入的金屬螺旋線圈會花費額外的費用。4、強化傳熱的效果一般如何評價？采用什么作為評價指標。答：單純研究強化手段的強化效果，不考慮阻力影響，用強化比作為指標，形式是。5、 空氣速度和溫度對給熱系數有何影響？答：空氣流速越快，吸附的能量少，傳熱系數越小，空氣溫度越高，能吸附的熱量少，傳熱系數也會越小。8、 實驗心得體會 本實驗的穩定性以下因素影響：空氣和蒸汽的流向，冷凝水不及時排走，蒸汽冷凝過程中，存在不冷凝氣體。如果使空氣走殼程，水走管程，根據流體在管外的強制對流公式，可求出空氣一側的對流傳熱系數值。 9 頁實 驗 原 始 記 錄表一：普通管實驗數據原始記錄表設備編號：2# 傳熱管內徑d1=20mm 傳熱管外徑d2=22mm傳熱管長度=1.20m 內傳熱面積S1=0.m2 外傳熱