1、傳熱綜合實驗(一)實驗時間2020年5月14日成績指導(dǎo)老師一、實驗?zāi)康? .通過對簡單套管換熱器的實驗研究，掌握對流傳熱系數(shù)ai的測定方法，加深對其概念和影響因素的理解。2 .應(yīng)用線性回歸分析方法，確定關(guān)聯(lián)式Nu=AR*r0.4中常數(shù)A、m的值。二、實驗原理(1)傳熱過程基本原理傳熱是指由于溫度差引起的能量轉(zhuǎn)移，又稱熱傳遞。由熱力學(xué)第二定律可知，凡是有溫度差存在時，熱量就必然發(fā)生從高溫處傳遞到低溫處，因此傳熱是自然界和工程技術(shù)領(lǐng)域中極普遍的一種傳遞現(xiàn)象?？倐鳠嵯禂?shù)K是評價換熱器性能的一個重要參數(shù)，也是對換熱器進行傳熱計算的依據(jù)。對于已有的換熱器，可以通過測定有關(guān)數(shù)據(jù)，如設(shè)備尺寸、流體的流量和溫

2、度等，然后由傳熱速率方程式(1-1)計算K值。傳熱速率方程式是換熱器傳熱計算的基本關(guān)系。在該方程式中，冷、熱流體的溫度差T是傳熱過程的推動力，它隨傳熱過程冷熱流體的溫度變化而改變。傳熱速率方程式？?=?x?X?Tm(1-1)所以對于總傳熱系數(shù)？?=?x(?-T1)/(?X?Tm)(1-2)式中：Q-熱量(W);S-傳熱面積(m2)；Tm-冷熱流體的平均溫差(C)；?w-TmK-總傳熱系數(shù)(W/(m2-C)；C-比熱容(J/(kgK);W-空氣質(zhì)量流量(kg/s);T=T-Ti-冷物流溫度差(C)。換熱器的面積：？?=?(1-3)式中：di內(nèi)管管內(nèi)徑，m；Li一傳熱管測量段的實際長度，m平均空氣

3、質(zhì)量流量?&=?3600(1-4)由于壓差是由孔板流量計測量的，所以(1-5)2X?1=?x?x-1體積流量式中：c0-孔板流量計孔流系數(shù)，Co=O.65;Ar-孔的面積，m2;d0-孔板孔徑，m；-孔板兩端壓差，Pa；由于換熱器內(nèi)溫度的變化，傳熱管內(nèi)的體積流量需進行校正:?1x273+?273+?1?-空氣入口溫度（即流量計處溫度）下密度,?-傳熱管內(nèi)平均體積流量，m/h；-名-空氣定性溫度，；?1+?2流速?=?di24雷諾準(zhǔn)數(shù)?9其中N-平均粘度，Pas(1-6)kg/m3；(1-7)(1-8)(1-9)(1-10)傳熱準(zhǔn)數(shù)？?ui=罷?普朗特準(zhǔn)數(shù)?ri=券?（2）換熱器簡介套管

4、式換熱器：是用管件將兩種尺寸不同的標(biāo)準(zhǔn)管連接成為同心圓的套管。套管換熱器結(jié)構(gòu)簡單、能耐高壓。開車前首先檢查管路、各種換熱器、管件、儀表、流體輸送設(shè)備是否完好,檢查閥門、分析測量點是否靈活好用。三、實驗方法及步驟1 .實驗準(zhǔn)備：檢查實驗裝置處在開車前的準(zhǔn)備狀態(tài)。2 .換熱器實驗：1）打開總電源開關(guān)。2）打開普通套管熱空氣進口閥和普通套管冷空氣進口閥3 ）打開冷熱空氣旁路調(diào)節(jié)閥（開到最大），啟動風(fēng)機。4 ）利用空氣旁路調(diào)節(jié)閥來調(diào)節(jié)空氣的流量并在一定的流量下穩(wěn)定3-5分鐘（仿真為數(shù)值不再變化）后分別測量記錄空氣的流量，空氣進、出口的溫度和管壁溫度。5 ）改變不同流量測取6-8組數(shù)據(jù)。6 ）實驗結(jié)束后

5、，依次關(guān)閉加熱開關(guān)、風(fēng)機和總電源。四、數(shù)據(jù)記錄與處理（一）實驗數(shù)據(jù)記錄表表孔板孔徑（m）孔板流量計孔流系數(shù)C0管長（m）管徑（mm）0.020.650.9020.00表二P(kPa)0.330.180.470.861.52.33冷物流進口溫度T1C36.6537.1838.1739.5741.8244.73冷物流進口均密度Pt1（kg/mA3）1.14021.138311.134771.129781.121741.11135冷物流出口溫度T2C72.9973.0173.0673.1273.2173.34壁面溫度TwC100100100100100100空氣定性溫度TmC54.8255.0955

6、5.61556.34557.51559.035平均密度ptm(kg/mA3)1.077091.076191.074471.072061.06821.06318平均導(dǎo)熱系數(shù)入tm*100(W/mK)2.863742.865662.86932.874412.88262.89324平均比熱CpJ/kg/k100510051005100510051005平均木度wtm*100000(Pas)1.98411.985481.988081.991731.997572.00517冷物流溫度差tC36.3435.8334.8933.5531.3928.61平均溫度差A(yù)tm(C)45.1844.90544.385

7、43.65542.48540.965體積流量Vt1mA3/h12.031928.8935414.3933819.5128925.8623232.38323平均體積流量VmmA3/h12.737949.4072115.2003120.5601127.1516533.8412平均流速um/s11.268538.3220213.4468418.1883524.0195129.93737傳熱速率Qw139.176101.2616159.0876206.4761254.2234287.4445對流傳熱系數(shù)aW/mA2C40.8768329.9232847.5619162.7617279.4033893.

8、11081雷諾數(shù)Re12234.539021.5614534.919580.0425688.831746.8傳熱準(zhǔn)數(shù)Nu28.5478620.88433.1522143.6692155.0914164.36428Pr0.697040.696980.696880.696730.69650.69619Nu/(PrA0.4)32.9815824.1282338.3045350.4602463.6672674.39659（二）計算實例當(dāng)流量計壓差P=0.03kPa時,冷物流進口溫度T1=36.65C,此溫度氣體的密度pT1=1.1402g/mA3另外，冷物流出口溫度T2=72.99C壁面溫度Tw=10

9、0C空氣定性溫度？?？里=54.82此溫度氣體的平均密度pTm=1.077kg/mA3平均導(dǎo)熱系數(shù)入Tn*100=2.86374W/m-K入Tm=2.86374X10八-2W/mK平均比熱容Cp=1005J/(kgK)平均粘度wTm*100000=1.9841Pa-sTm=1.98x10A-5Pa-s冷物流溫度差T=T2-T1=72.99-36.65=36.34C冷熱物流間平均溫度差4Tm=Tw-Tm=100-54.82=45.18C體積流量X0.33X10001.14?2X-(0.0165)A2X3600U4-12.03?3/?平均體積流量?=?初X273+?273+?1273+54.821

10、2.03僅73mA3/h?=?di2平均流速丁12.7?(0.02)A2=11.26m/s七匚3600傳熱速率?=?=?1005X12.73X1.077X36.3436003600=139.176對流傳熱系數(shù)CpVm?=?X(?-T1)/(?x?Tm)='X?1=?X?XaA=0.65?11八J3600兀dlATm40.8768W/(mA2雷諾準(zhǔn)數(shù)?嚶=0.02x11.26x1.0771.98x10A-53698.2傳熱準(zhǔn)數(shù)？ui=罷?40.88X0.022.86X10A-2=28.55普朗特準(zhǔn)數(shù)？?ri=?pi?1005x1.98x10A-5?=2.86x10A-2=0.70?4&q

11、uot;28.5470.70A0.432.98（三卜繪圖圖一Nu/(PrAQ.4)其線性擬合40PN8070605040y=a+b*x繪圖Nu/(PrA0.4)權(quán)重不加權(quán)截距5.69463±1.52298斜率0.00221±7.47078E-殘差平方和8.31826Pearson'sr0.99773褲方(COD)0.99547調(diào)整后日0.9943330-20H11111-5000100001500020000250003000035000雷諾數(shù)Re1005X12.73X1.077X36.343600X0.90X?X0.02X45.181.91.8萬程繪圖權(quán)重截距斜率

12、殘差平方和y=a+b*x10g(Nu/(PA0.4)不加權(quán)-2.14626±0,09040.89498±0,021333.82284E-41.71.6-1.5-Pearson'sr評方（COD）調(diào)整后砰方0.998870.997730.99717log(Nu/(PrA0.4)其線性擬合1.4一1.3*r-3.94.04.14.24.34.44.5log(雷諾數(shù)Re)五、實驗結(jié)果與討論1）從圖一PrA0.4）與雷諾數(shù)Re的關(guān)系曲線的線性擬合直線可求出關(guān)聯(lián)式Nu=ARmPr0.4中常數(shù)A的值，即A=0.00221±7,47078E-52）lgNu/（PrA0.4）與lgRe的關(guān)系曲線（即lgNu/（PrA0.4）=lgA+mlgRe）的線性擬合直線可求出關(guān)聯(lián)式Nu=AReDr0.4中常數(shù)m的值，即m=0.89498±0.021333）理論值m=0.8A=0.0023一定誤差，可能原因有：實驗系統(tǒng)在修正數(shù)據(jù)小數(shù)