对流传热实验实验报告 下载本文

内容发布更新时间 : 2024/12/25 9:50:49星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

实验三 对流传热实验

一、实验目的

1.掌握套管对流传热系数?i的测定方法,加深对其概念和影响因素的理解,应用线性回归法,确定关联式Nu?ARemPr0.4中常数A、m的值;

2.掌握对流传热系数?i随雷诺准数的变化规律; 3.掌握列管传热系数Ko的测定方法。

二、实验原理

㈠套管换热器传热系数及其准数关联式的测定

⒈对流传热系数?i的测定

在该传热实验中,冷水走内管,热水走外管。

对流传热系数?i可以根据牛顿冷却定律,用实验来测定

?i?Qi(1)

?t?Si式中:?i—管内流体对流传热系数,W/(m2?℃); Qi—管内传热速率,W; Si—管内换热面积,m2;

?t—内壁面与流体间的温差,℃。 ?t由下式确定:?t?Tw?t1?t2(2) 2式中:t1,t2—冷流体的入口、出口温度,℃;

Tw—壁面平均温度,℃;

因为换热器内管为紫铜管,其导热系数很大,且管壁很薄,故认为内壁温度、外壁温度和壁面平均温度近似相等,用tw来表示。 管内换热面积:Si??diLi(3) 式中:di—内管管内径,m;

Li—传热管测量段的实际长度,m。

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由热量衡算式:

Qi?WmCpm(t2?t1)(4)

其中质量流量由下式求得:

Wm?Vm?m(5) 3600式中:Vm—冷流体在套管内的平均体积流量,m3 / h;

Cpm—冷流体的定压比热,kJ / (kg·℃);

?m—冷流体的密度,kg /m3。

Cpm和?m可根据定性温度tm查得,tm?Tw,Vm可采取一定的测量手段得到。

⒉对流传热系数准数关联式的实验确定

流体在管内作强制湍流,被加热状态,准数关联式的形式为

Nu?ARemPrn.(6)

t1?t2为冷流体进出口平均温度。t1,t2,2其中:Nu??idiud?,Re?mim,Pr?Cpm?m

?m?i?m物性数据?m、Cpm、?m、?m可根据定性温度tm查得。经过计算可知,对于管内被加热的空气,普兰特准数Pr变化不大,可以认为是常数,则关联式的形式简化为:

Nu?ARemPr0.4(7)

这样通过实验确定不同流量下的Re与Nu,然后用线性回归方法确定A和m的值。

㈡ 列管换热器传热系数的测定

管壳式换热器又称列管式换热器。是以封闭在壳体中管束的壁面作为传热面的间壁式换热器。这种换热器结构较简单,操作可靠,可用各种结构材料(主要是金属材料)制造,能在高温、高压下使用,是目前应用最广的类型。由壳体、传热管束、管板、折流板(挡板)和管箱等部件组成。壳体多为圆筒形,

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内部装有管束,管束两端固定在管板上。进行换热的冷热两种流体,一种在管内流动,称为管程流体;另一种在管外流动,称为壳程流体。实验装置采用双管程。

传热系数Ko用实验来测定

Ko?Qi(1)

?tm?SO式中:Ko—列管传热系数,W/(m2?℃); Qi—管内传热速率,W; SO—管外换热面积,m2;

?tm—平均温度差,℃。

?tm由下式确定:?tm???tm逆(2)

(T?t)?(T2?t1)?tm逆?12(3) T1?t2lnT2?t1式中:t1,t2—冷流体的入口、出口温度,℃; T1,T2 —热流体的入口、出口温度,℃;

?tm逆—逆流时平均温度差,℃;

?—温差校正系数,由R、P的查到(课本P100)。

?=f?P,R?T2/?T1/冷流体的温升P??

T1?T1/两流体的最初温度差R?T1?T2热流体的温降?//T2?T1冷流体的温升管外换热面积:So?n?doLo(4) 式中:dO—内管管外径,m;

LO—传热管测量段的实际长度,m。 由热量衡算式:

Qi?WmCpm(t2?t1)(5)

其中质量流量由下式求得:

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