【正文】 熱交換實驗裝置流程四、實驗方法實驗前準備工作（1）向恒溫循環(huán)水槽灌入蒸餾水或軟水，直至溢流管有水溢出為止。熱水由循環(huán)水泵從恒溫水槽送入管內，然后經(jīng)轉子流量計再返回槽內。套管熱交換器由一根Ф12，Ф20。實驗測得、數(shù)值后，則傳熱系數(shù)即可由該式計算。K和流體導熱系數(shù)，Ws；流體密度，kg熱流體與管內壁面之間的平均溫度差可按下式計算： 當時　　　　　　　　　（10）當時　　　　　　　　?。?1）由（1）和（9）式聯(lián)立求解可得管內傳熱膜系數(shù)的計算式為　 WK ——熱交換平均面積，m2； ——兩流體間的平均溫度差，K。s；——熱流體的平均比熱容，是J圖1　套管熱交換器兩端測試點的溫度則在單位時間內熱流體向冷流體傳遞的熱量，可由熱流體的熱量衡算方式來表示：　 J同時希望通過本實驗，對傳熱過程的實驗研究方法有所了解，在實驗技能上受到一定的訓練，并對傳熱過程基本原理加深理解。對于在強制對流下進行的液－液熱交換過程，曾有不少學者進行過研究，并取得了不少求算傳熱系數(shù)的關聯(lián)式。五、實驗結果（1）實驗基本參數(shù)試驗導管的內徑 17 mm試驗導管的測試段長度 m粗糙管的粗糙度 mm粗糙管的相對粗糙度 孔板流量計的孔徑 11 mm旋塞的全開孔徑 12 mm孔板流量計的孔流系數(shù) =（2）實驗數(shù)據(jù)列入表1表2：列出表中各項計算公式（3）標繪實驗曲線（4）數(shù)據(jù)處理過程 表1 原始數(shù)據(jù)序號12345T/℃kg（6）當測定旋塞在同一流量不同開度的流體阻力時，由于旋塞開度變小，流量必然會隨之下降，為了保持流量不變，需將入口調節(jié)閥作相應調節(jié)。例如，將G1和D1一組旋塞關閉，打開另一組G2和D2旋塞。（2）待泵運轉正常后，根據(jù)需要緩慢開啟調節(jié)閥調節(jié)流量，流量大小由孔板流量計的壓差計顯示。（5）在高位排水槽中懸掛一支溫度計，用以測量水的溫度。（4）調節(jié)倒置U形壓差計的水柱高度。當水流滿整個試驗導管，并在高位排氣水槽中有溢流水排出時，關閉調節(jié)閥，停泵。水在試驗管路中的流速，通過調節(jié)閥加以調節(jié)。流程圖中標出符號G和D分別表示上游測壓口（高壓側）和下游測壓口（低壓側）。該裝置的流程如圖1所示。s；式中： d0——孔板流量計孔徑，m； d——直管或連接管件等的直管管徑，m； ——孔板流量計的壓差計讀數(shù)，mH2O.——孔板流量計的孔流系數(shù)，=三、實驗裝置本實驗裝置主要是由循環(huán)水系統(tǒng)（或高位穩(wěn)壓水槽）、試驗管路系統(tǒng)和高位排氣水槽串聯(lián)組合而成。應用式（6）（9）計算直管摩擦系數(shù)和局部管件局部阻力系數(shù)時，式中流速為直管或連接管件等的直管中流體的平均流速，m當流體流過管路系統(tǒng)時，因遇各種管件、閥門和測量儀表等而產生局部阻力，所造成的能量損失（壓頭損失），有如下一般關系式：　　　　J大量實驗研究表明：摩擦系數(shù)與流體的密度和粘度，管徑、流速和管壁粗糙度有關。kg　　　　　　　　　　　　　?。?）　　　m液柱　　　　　　　　　　　　?。?）由此可見，因阻力造成的能量損失（壓頭損失），可由管路系統(tǒng)的兩截面之間的壓力差（壓頭差）來測定。m； ——流動系統(tǒng)內因阻力造成的能量損失，J本實驗的目的，是以實驗方法直接測定直管摩擦系數(shù)和局部管件局部阻力系數(shù)。m各測試點的靜壓頭/mmH2O各測試點的靜壓強/pa流動體系的機械能分布及其轉換（1）實驗原始數(shù)據(jù)記錄（自制表格）（2）流動流體的機械能衡算表2流動流體的機械能衡算方程序號123456T/℃kg（2）開啟進水閥向穩(wěn)壓水槽注水，或開關試驗導管出口調節(jié)閥時，一定要緩慢地調節(jié)開啟程度，并隨時注意設備內的變化。實驗可按如下步驟進行：（1）關閉試驗導管出口調節(jié)閥，觀察和測量液體處于靜止狀態(tài)下各測試點（A、B和C三點）的壓強。流體流量由出口調節(jié)閥調節(jié)。試驗導管為一水平變徑圓管，沿程分三處設置測壓管。（2）當液體流經(jīng)的系統(tǒng)為一水平裝置的管道時，則（1）和（2）式又可簡化為　　Jkg； ——流動系統(tǒng)內因阻力造成的壓頭損失，m液柱。二、實驗原理對于不可壓縮流體，在導管內作穩(wěn)定流動，系統(tǒng)與環(huán)境又無功的交換時，若以單位質量流體為衡算基準，則對確定的系統(tǒng)即可列出機械能衡算方程： 　　 J當流體在導管內作穩(wěn)定流動時，在導管的各截面之間的各種形式機械能的變化規(guī)律，可由機械能衡算基本方程來表達。實驗過程有一定滯后現(xiàn)象，因此，調節(jié)流量過程切勿操之過急，狀態(tài)確實穩(wěn)定之后，再繼續(xù)調節(jié)或記錄數(shù)據(jù)。應注意適當調節(jié)注射針頭的位置，使針頭位于管軸線上為佳。當流量增大到某一數(shù)據(jù)值后，示蹤劑（紅墨水）一進入試驗導管，立即被分散呈煙霧狀，這時標明流體的流型已進入湍流區(qū)域。（3）緩慢地逐漸增大調節(jié)閥的開度，使水通過試驗導管的流速平穩(wěn)地增大。（3）用溫度計測定水溫。穩(wěn)壓溢流水槽的溢流水，也直接排入下水道。應當指出，層流與湍流之間并非是突然的轉變，而是兩者之間相隔一個不穩(wěn)定過渡區(qū)域，因此，臨界雷諾數(shù)測定值和流型的轉變，在一定程度上受一些不穩(wěn)定的其他因素的影響。s；大量實驗測得：當雷諾準數(shù)小于某一下臨界值時，流體流動型態(tài)恒為層流；當雷諾數(shù)大于某一上臨界值時，流體流型恒為湍流。二、實驗原理研究實驗證明：流體流動存在兩種截然不同的型態(tài)，主要決定因素為流體的密度和粘度、流體流動的速度，以及設備的幾何尺寸（在圓形導管中為導管直徑）。② 直線的斜率m應是 ，不能用BC、AC的坐標相除而得。因此，上式可寫為上等式兩邊取對數(shù)，使之線性化，即因此，可將和實驗數(shù)據(jù)，直接在雙對數(shù)坐標紙上進行標繪，由實驗曲線的斜率和截距估計參數(shù)和，或者用最小二乘法進行線性回歸，估計參數(shù)和。ABC對數(shù)坐標：坐標軸是按照相等的指數(shù)增加變化表示的。但有時在一組關系數(shù)據(jù)中，一組數(shù)據(jù)變化范圍不大，而另一組數(shù)據(jù)變化范圍比較大。關于實驗數(shù)據(jù)的標繪整理數(shù)據(jù)的目的，是將所測得的數(shù)據(jù)用最合適的方法表達出來，以便明確地顯示出數(shù)據(jù)之間的關系與變化規(guī)律。（5）數(shù)據(jù)整理時，還可以采用常數(shù)歸納法，將計算公式中的常數(shù)歸納作為一個數(shù)看待。（3）數(shù)據(jù)整理時，如過程比較復雜，實驗數(shù)據(jù)又多，一般以采用列表整理法為宜，同時將同一項目一次整理，此法過程明顯，且省時間。上例中的和值為六位有效數(shù)字，大于三個運算數(shù)字中的任何一個。其有效數(shù)字為三位。℃時，℃保持其應有的有效數(shù)字位數(shù)。絕對準確的數(shù)值是無法通過儀表測出的，即實驗數(shù)據(jù)的準確性受所測量儀表的精確限制，同時，運算結果所得到的數(shù)值，其準確度是不應當（也不可能）超過原始數(shù)據(jù)的精確度。實驗數(shù)據(jù)的整理（1）同一條件下，若有幾次比較穩(wěn)定但稍有波動的數(shù)據(jù)，應先取其平均值，然后加以整理，不必先逐個整理取平均值，以節(jié)省時間。（2）同一條件下要讀三次數(shù)據(jù)，當兩次讀數(shù)相等或相近時才記錄下來，記錄的數(shù)據(jù)要寫單位，要復核。科學推理應以實驗觀察檢驗，不能任意編造、修改或歪曲，若與理論不符，要分析找出原因、用反復多次來核對，不能隨意更改某個數(shù)字。實驗結束，將測得數(shù)據(jù)交指導教師審查認可方可停止實驗，歸還所借物品。一、化工原理實驗的目的驗證有關的化工單元操作的理論，鞏固和加深對理論的認識和理解。前 言化工原理是一門關于化學加工過程的技術基礎課，是建立在實踐基礎上的科學。遵守實驗設備、儀器的操作規(guī)程，在弄清其流程和用法后，經(jīng)教師同意方可啟用。化工原理實驗講義作者：日期：目 錄實驗守則…………………………………………………………………………….2前言