傳熱綜合試驗(yàn).ppt

傳熱綜合實(shí)驗(yàn) 一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?通過對空氣 水蒸氣簡單套管換熱器的實(shí)驗(yàn)研究 掌握對流傳熱系數(shù)的測定方法 加深對其概念和影響因素的理解 并應(yīng)用線性回歸分析方法 確定關(guān)聯(lián)式Nu ARemPr0 4中常數(shù)A m的值 通過對管程內(nèi)部插有螺旋線圈的空氣 水蒸氣強(qiáng)化套管換熱器的實(shí)驗(yàn)研究 測定其準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式Nu ARem中常數(shù)A m的值 了解強(qiáng)化傳熱的基本理論和基本方式 二 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)1 測定5 6個不同流速下簡單套管換熱器的對流傳熱系數(shù) 對的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行線性回歸 求關(guān)聯(lián)式Nu ARemPr0 4中常數(shù)A m的值 實(shí)驗(yàn)2 測定5 6個不同流速下強(qiáng)化套管換熱器的對流傳熱系數(shù) 對的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行線性回歸 求關(guān)聯(lián)式Nu ARem中常數(shù)A m的值 三 實(shí)驗(yàn)原理1 對流傳熱系數(shù)的測定 在空氣和蒸汽冷凝傳熱過程中 熱阻主要集中在管內(nèi)空氣一側(cè) 而管外一側(cè)蒸汽冷凝和銅管熱阻遠(yuǎn)比空氣側(cè)小得多 所以取圓管內(nèi)傳熱膜系數(shù) 1 K 式中Q 單位時間內(nèi)的傳熱量 J s W 空氣流量 kg s Cp 空氣進(jìn)出口溫度下的平均比熱 J kg K t1 空氣進(jìn)口溫度 K t2 空氣出口溫度 K Pa 大氣壓強(qiáng) mmHg 可取當(dāng)?shù)厝昶骄髿鈮?Rp 流量計(jì)前端被測介質(zhì)表壓強(qiáng) mmHg t 流量計(jì)前介質(zhì)溫度 可取t t進(jìn) K 總傳熱系數(shù) W m2 K A 以圓管內(nèi)徑為基準(zhǔn)的傳熱面積 m2 對流傳熱系數(shù)準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式的實(shí)驗(yàn)確定 根據(jù)廣泛的實(shí)驗(yàn)研究 對流體無物態(tài)變化的穩(wěn)定對流傳熱而言 給熱準(zhǔn)數(shù)方程式的一般式為Nu f1 Re Pr Gr L1 L0 強(qiáng)制對流時 因?yàn)镚r準(zhǔn)數(shù)可以忽略 因此Nu f2 Re Pr L1 L0 對氣體而言 從理論上分析 原子數(shù)相同的氣體 Pr準(zhǔn)數(shù)應(yīng)為一常數(shù) 不隨溫度壓力而變 根據(jù)實(shí)際測定 基本上符合理論分析 干空氣在各不同溫度下的Pr基本不變 因此Nu f3 Re L1 L0 通常L0為管徑 L1為管長 根據(jù)前人的研究 L1 L0 50 L d的影響已無關(guān)重要 因此Nu f4 Re 其中導(dǎo)熱系數(shù) 可按下式計(jì)算 定性溫度在40 80 0 02494Re 0 002491t定 w m 將以上算出的一組組Re Nu值在雙對數(shù)座標(biāo)紙上標(biāo)繪 用作圖法求出常數(shù)A和m 并與下面的計(jì)算公式進(jìn)行比較 算出誤差 Nu 0 199Re0 8 t式中 t 溫度修正系數(shù) 當(dāng)氣體被冷卻時 t 1 當(dāng)氣體被加熱時 t Tf TW 0 5Tf 定性溫度 TW 管壁溫度 四 實(shí)驗(yàn)裝置 實(shí)驗(yàn)流程圖 2 流程說明如圖所示 實(shí)驗(yàn)裝置的主體是兩根平行的套管換熱器 內(nèi)管為紫銅材質(zhì) 外管為不銹鋼管 兩端用不銹鋼法蘭固定 實(shí)驗(yàn)的蒸汽發(fā)生釜為電加熱釜 內(nèi)有3根2 5kW螺旋形電加熱器 用200伏電壓加熱 可由固態(tài)調(diào)壓器調(diào)節(jié) 空氣由旋渦氣泵吹出 由旁路調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié) 經(jīng)孔板流量計(jì) 由支路控制閥選擇不同的支路進(jìn)入換熱器 管程蒸汽由加熱釜發(fā)生后自然上升 經(jīng)支路控制閥選擇逆流進(jìn)入換熱器殼程 由另一端蒸汽出口自然噴出 達(dá)到逆流換熱的效果 五 注意事項(xiàng) 由于采用熱電偶測溫 所以實(shí)驗(yàn)前要檢查冰桶中是否有冰水混合物共存 檢查熱電偶的冷端 是否全部浸沒在冰水混合物中 檢查蒸汽加熱釜中的水位是否在正常范圍內(nèi) 特別是每個實(shí)驗(yàn)結(jié)束后 進(jìn)行下一實(shí)驗(yàn)之前 如果發(fā)現(xiàn)水位過低 應(yīng)及時補(bǔ)給水量 必須保證蒸汽上升管線的暢通 即在給蒸汽加熱釜電壓之前 兩蒸汽支路控制閥 見圖3 2所示 之一必須全開 在轉(zhuǎn)換支路時 應(yīng)先開啟需要的支路閥 再關(guān)閉另一側(cè) 且開啟和關(guān)閉控制閥必須緩慢 防止管線截斷或蒸汽壓力過大突然噴出 必須保證空氣管線的暢通 即在接通風(fēng)機(jī)電源之前 三個空氣支路控制閥之一和旁路調(diào)節(jié)閥 見圖3 2所示 必須全開 在轉(zhuǎn)換支路時 應(yīng)先關(guān)閉風(fēng)機(jī)電源 然后開啟和關(guān)閉控制閥 調(diào)節(jié)流量后 應(yīng)至少穩(wěn)定5 10分鐘后讀取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 實(shí)驗(yàn)中保持上升蒸汽量的穩(wěn)定 不應(yīng)改變加熱電壓 且保證蒸汽放空口一直有蒸汽放出 六 報告內(nèi)容 實(shí)驗(yàn)3 1的操作步驟 原始數(shù)據(jù)表 數(shù)據(jù)結(jié)果表 換熱量 傳熱系數(shù) 各準(zhǔn)數(shù)以及重要的中間計(jì)算結(jié)果 準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式的回歸過程 結(jié)果與具體的回歸方差分析 并以其中一組數(shù)據(jù)的計(jì)算舉例 實(shí)驗(yàn)的操作步驟 原