PAGEPAGE10實驗三對流傳熱實驗一、實驗目的1.掌握套管對流傳熱系數 的測定方法，加深對其概念和影響因素的理解，iNuARemPr0.4、m2.掌握對流傳熱系數隨雷諾準數的變化規律；i3．掌握列管傳熱系數Ko的測定方法。二、實驗原理㈠套管換熱器傳熱系數及其準數關聯式的測定⒈對流傳熱系數的測定i在該傳熱實驗中，冷水走內管，熱水走外管。對流傳熱系數可以根據牛頓冷卻定律，用實驗來測定ii Qii t Si

（1）式中：—管內流體對流傳熱系數，W/(m2?℃)；iQi—管內傳熱速率，W；Si—管內換熱面積，m2；t—內壁面與流體間的溫差，℃。t由下式確定： tTw

t t122 （2）式中：t1，t2—冷流體的入口、出口溫度，℃；Tw—壁面平均溫度，℃；因為換熱器內管為紫銅管，其導熱系數很大，且管壁很薄，故認為內壁溫度、外壁溫度和壁面平均溫度近似相等，用tw來表示。管內換熱面積： Si式中：di—內管管內徑，m；

dLi i

（3）Li—傳熱管測量段的實際長度，m。由熱量衡算式：其中質量流量由下式求得：

QWCp(ti m m

t) （4）1V W m m （5）m 3600式中：V—冷流體在套管內的平均體積流量，m3/h；mCp —冷流體的定壓比熱，kJ/(kg·℃)；m —冷流體的密度，kg/m3。mCp 和m m

查得，tm

tt11 2t，12mt2，Tw，V可采取一定的測量手段得到。m⒉對流傳熱系數準數關聯式的實驗確定流體在管內作強制湍流，被加熱狀態，準數關聯式的形式為NuARemPrn. （6）d u d Cp 其中：Nu

i i

，Re mi m ， Prm

mm物性數據 、Cp 、 、可根據定性溫度t 查得。經過計算可知，對于管mm m m mPr簡化為：NuARemPr0.4 （7）這樣通過實驗確定不同流量下的ReNuAm值。㈡列管換熱器傳熱系數的測定是金屬材料內部裝有管束，管束兩端固定在管板上。進行換熱的冷熱兩種流體，一種在管內流動，稱為管程流體；另一種在管外流動，稱為殼程流體。實驗裝置采用雙管程。傳熱系數Ko用實驗來測定iQKot SiQm O

（1）式中：Ko—列管傳熱系數，W/(m2?℃)；OQi—管內傳熱速率，W；SOt —平均溫度差，℃。mt 由下式確定： t tm m m逆

（2）t

t）m逆

1 2 1T t2ln1 22

（3）Tt2 1式中：t1，t2—冷流體的入口、出口溫度，℃；T1，T2—熱流體的入口、出口溫度，℃；t —逆流時平均溫度差，℃；m逆100—溫差校正系數，由R、P的查到（課本P 。100=fP，RT/P 2TT1TR 1

T1T/11T2

冷流體的溫升兩流體的最初溫度差熱流體的溫降T/T2 1

冷流體的溫升管外換熱面積： S dLoo oO式中：d—內管管外徑，m；OOL—傳熱管測量段的實際長度，m由熱量衡算式：O

（4）其中質量流量由下式求得：

QWCp(ti m m

t)1

（5）V mW 60m （6）m式中：Vm

—冷流體在套管內的平均體積流量，m3/h；Cp —冷流體的定壓比熱，kJ/(kg·℃)；m —冷流體的密度，kg/m3。mCp 和m m

查得，tm

t t122為冷流體進出口平均溫度。t1，mt2，T1，T2，V 可采取一定的測量手段得到。m三、實驗流程和設備主要技術數據

表1 實驗裝置結構參數紫銅內管內徑di（mm）10.0（列管；8.0（套管）紫銅內管外徑do（mm）12.0套管玻璃外管內徑Di（mm）37.0套管玻璃外管外徑Do（mm）43.0列管玻璃外管內徑Di（mm）70.0列管玻璃外管外徑Do（mm）76.0測量段（紫銅內管）長度L（m）1.20玻璃轉子流量計型號：LZB—25泵型號：WB50/025⒉實驗流程如圖1所示。⒊實驗的測量手段⑴溫度的測量量。⑵加熱熱水箱內裝有2組加熱器，熱水箱為雙層保溫設計。加熱方式采用溫度控制加熱。圖1水-水傳熱綜合實驗裝置流程圖四、實驗方法及步驟⒈實驗前的準備，檢查工作。⑴向水箱中加滿水。器，使熱水循環流動。2.實驗開始.⑴選擇套管換熱器。調節熱水流量為一定值920L/h。3-5分鐘后，4～6組數據。⑶做完套管換熱器的數據后，要進行列管換熱器實驗。分別記錄熱水進出口溫度冷水進出口溫度。實驗方法同步驟⑵。⒊實驗結束后，依次關閉加熱、泵和總電源。一切復原。五、實驗注意事項1、檢查加熱箱中的水位是否在正常范圍內。特別是每次實驗結束后，進行下一次實驗之前，如果發現水位過低，應及時補給水量。2、實驗管路內部不能有氣泡，高位槽一定要有溢流，以保持冷流體流量穩定。表1 套管換熱器原始數據及數據整理表No.123456流量（L/h)100150200250300350t1(℃）15.314.614.214.013.813.6t2(℃）27.526.324.322.821.820.7Tw(℃）44.638.835.633.431.532.3tm(℃）21.4020.4519.2518.417.817.15ρm(kg/m3)998998.2998.4998.5998.7998.7λm*10060.159.959.759.459.259.2Cpm4.1824.1834.1844.854.1854.185μm*100009.837510.0410.34210.64410.94610.946△t(℃）23.2018.3516.3515.013.7015.15Wm(kg/s)0.027720.041590.055470.069340.083230.09710u(m/s)0.55290.82941.10581.38231.65871.9352Qi(W)1414.402035.542343.932959.442786.372885.06（W/m2·℃）i2022.473679.964755.836545.126747.116317.44Re10373.4Re06060Nu26.921549.148063.729788.149891.177285.3708Pr6.84537.01127.24818.69087.73807.7380Nu/(Pr0.4)12.472122.552228.857137.119140.219337.6580

12107.0

14124.9表2 列管換熱器原始數據及數據整理表No.123456流量（L/h)100150200250300350T1(℃）60.460.360.460.160.560.3T2(℃）5756.255.955.054.454.0t1(℃）14.714.113.913.713.613.5t2(℃）44.737.533.831.630.529.5tm(℃）29.725.823.8522.6522.0521.5ρm(kg/m3)996997997.5997.7997.7998λm*10061.660.960.560.360.360.1Cpm4.1754.1794.184.1814.1814.182μm*100008.21759.02759.43259.6359.6359.8375Wm(kg/s)0.027670.041540.055420.069280.083140.09703u(m/s)0.35390.53080.70770.88461.06161.2385Qi(W)3465.254062.304609.675185.265874.706492.3226.301430.840433.378733.815134.421235.07470.980.980.990.980.980.9926.838231.469833.715934.505235.123735.4290K0(W/m2·℃)485.63485.52509.04565.21629.09682.27Re4288.925862.017484.179160.4410992.5212564.40R0.11330.17520.22610.28490.36090.3938P0.65650.50650.42800.38580.36030.3419三．i三．i—Re曲線根據實驗數據繪出管內對流傳熱系數Re系數ReRe的增大，i減小。二．K0—Re曲線計算出不同流量下的傳熱系K0K0與ReRe值對K0R