【文章內(nèi)容簡介】 導管上端裝有真空表，下端裝有底閥（單向閥）。底閥的作用是當注水槽向泵體內(nèi)注水時，防止水的漏出。水由泵的出口進入壓出導管。壓出導管沿程裝有壓力表、調(diào)節(jié)閥和孔板流量計。由壓出導管流出的水，用轉(zhuǎn)向彎管送入分流槽。分流槽分為二格，其中一格的水可流出用以計量，另一格的水可流回循環(huán)槽。根據(jù)實驗內(nèi)容不同可用轉(zhuǎn)向彎管進行切換。四、實驗方法在離心泵性能測定前，按下列步驟進行啟動操作：（1）充水。打開注水槽下的閥門，將水灌入泵內(nèi)。在灌水過程中，需打開調(diào)節(jié)閥，將泵內(nèi)空氣排除。當從透明端蓋中觀察到泵內(nèi)已灌滿水后，將注水閥門關(guān)閉。（2）啟動。啟動前，先確認泵出口調(diào)節(jié)閥關(guān)閉，變壓器調(diào)回零點，然后合閘接通電源。緩慢調(diào)節(jié)變壓器至額定電壓（220V），泵即隨之啟動。（3）運行。泵啟動后，葉輪旋轉(zhuǎn)無振動和噪聲，電壓表、電流表、壓力表和真空表指示穩(wěn)定，則表明運行已經(jīng)正常，即可投入實驗。實驗時，逐漸分步調(diào)節(jié)出口調(diào)節(jié)閥。每調(diào)定一次閥的開啟度，待狀況穩(wěn)定后，即可進行以下測量：（1）將出水轉(zhuǎn)向彎頭由分水槽的回流格撥向排水格同時，用秒表計取時間，用容器取一定水量。用稱量或量取體積的方法測定水的體積流率。（這時要接好循環(huán)水槽的自來水源）。（2）從壓強表和真空表上讀取壓強和真空度的數(shù)值。（3）記取孔板流量計的壓差計讀數(shù)。（4）從電壓表和電流表上讀取電壓和電流值。實驗完畢，應先將泵出口調(diào)節(jié)閥關(guān)閉，再將調(diào)壓變壓器調(diào)回零點，最后再切斷電源。五、實驗結(jié)果1. 基本參數(shù)（1）離心泵 流量： 楊程： 功率： 轉(zhuǎn)速：（2）管道 吸入導管內(nèi)徑： mm 壓出導管內(nèi)徑： mm A、B兩截面間垂直距離： mm（3）孔板流量計 銳孔直徑：14 mm 導管內(nèi)徑： mm（2）將實驗數(shù)據(jù)標繪成孔板流量計的流量標定曲線，并求取孔板流量計的孔流系數(shù)。（3）將實驗數(shù)據(jù)整理結(jié)果標繪成離心泵的特性曲線。一、實驗目的在工業(yè)生產(chǎn)或?qū)嶒炑芯恐?，常遇到兩種流體進行熱量交換，來達到加熱或冷卻之目的。為了加速熱量仁慈過程，往往需要將流體進行強制流動。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膜系數(shù)的關(guān)聯(lián)式。這些研究結(jié)果都是在實驗基礎(chǔ)上取得的。對于新的物系或者新的設(shè)備，仍需要通過實驗來取得傳熱系數(shù)的數(shù)據(jù)及其計算式。本實驗的目的，是測定在套管換熱器中進行的液－液熱交換過程的傳熱總系數(shù)，流體在圓管內(nèi)作強制湍流時的傳熱膜系數(shù)。以及確立求算傳熱系數(shù)的關(guān)聯(lián)式。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。二、實驗原理冷熱流體通過固體壁所進行的熱交換過程，先由熱流體把熱量仁慈給固體壁面，然后由固體壁面的一側(cè)傳向另一側(cè)，最后再由壁面把熱量傳給冷流體。換言之，熱交換過程即為給熱——導熱——給熱三個串聯(lián)過程組成。若熱流體在套管熱交換器的管內(nèi)流過，而冷流體在管外流過，設(shè)備兩端測試點上的溫度如圖1所示。則在單位時間內(nèi)熱流體向冷流體仁慈的熱量，可由熱流體的熱量衡算方式來表示：圖1　套管熱交換器兩端測試點的溫度　Js　　　　　　　　　　?。?）就整個熱交換而言，由傳熱速率基本方程經(jīng)過數(shù)學處理，可得計算式為　Js　　　　　　　　　　　　　　?。?）式中： ——傳熱速率，Js或W； ——熱流體的質(zhì)量流率，kgs； ——熱流體的平均比熱容，是JkgK； ——熱流體的溫度，K； ——冷流體的溫度，K； ——固體壁面溫度，K； ——傳熱總系數(shù)，WmK ——熱交換面積，m2； ——兩流體間的平均溫度差，K。（符號下標1和2分別表示熱交換器兩端的數(shù)值）若和分別為熱交換器兩端冷熱流體之間的溫度差，即?。?）； ?。?）。則平均溫度差可按下式計算：當時，（5）； 當時，（6）。由（1）和（2）兩式聯(lián)立求解，可得傳熱總系數(shù)的計算式：　　　　　　　　　　　　　　　?。?）就固體壁面兩側(cè)的給熱過程來說，給熱速率基本方程為　　　　　　　　　　　　　　　?。?）根據(jù)熱交換兩端的邊界條件，經(jīng)數(shù)學推導，同理可得管內(nèi)給熱過程的給熱速率計算式　　　　　　　　　　　　　　　　　　（9）式中： 與——分別有示固體壁兩側(cè)的傳熱膜系數(shù)，Wm－2K－1； 與——分別表示固體壁兩側(cè)的內(nèi)壁表面積和外壁表面積，m2； 與——分別表示固體壁兩側(cè)的內(nèi)壁面溫度和外壁面溫度，K； ——熱流體與內(nèi)壁面之間的平均溫度差；K。熱流體與管內(nèi)壁面之間的平均溫度差可按下式計算： 當時　　　　　　　　?。?0）當時　　　　　　　　?。?1）由（1）和（9）式聯(lián)立求解可得管內(nèi)傳熱膜系數(shù)的計算式為　Wm－2K－1　　　　　　?。?2）同理也可得到管外給熱過程的傳熱膜系數(shù)的類同公式。流體在圓形直管內(nèi)作強制對流時，傳熱膜系數(shù)與各項影響因素（如：管內(nèi)徑；管內(nèi)流速，ms；流體密度，kgm－3；流體粘度，Pas；定壓比熱溶，JkgK和流體導熱系數(shù)，WmK）之間的關(guān)系可關(guān)聯(lián)成如下準數(shù)關(guān)聯(lián)式：　　　　　　　　　　　　　?。?3）式中： ——努塞爾準數(shù)（Nusselt number）；——雷諾準數(shù)（Reynolds number）；——普蘭特準數(shù)（Prandtl number）。上列關(guān)聯(lián)式中系數(shù)和指數(shù)的具體數(shù)值，通過實驗來測定。實驗測得、數(shù)值后，則傳熱膜系數(shù)即可由該式計算。例如：當流體在圓形直管內(nèi)作強制湍流時，＞10000 ； ～160 ； 。則流體被冷卻時，值可按下列公式求算：（） 或（）流體被加熱時（） 或（）當流體在套管環(huán)隙內(nèi)作強制湍流時，上列各式中用當量直徑替代即可。各項物性常數(shù)均取流體進出口平均溫度下的數(shù)值。三、實驗裝置（CEA—H01型實驗儀）本實驗裝置主要由套管熱交換器、恒溫循環(huán)水槽、高位穩(wěn)壓水槽以及一系列測量和控制儀表所組成，裝置流程如圖2所示。圖2　套管換熱器液－液熱交換實驗裝置流程套管熱交換器由一根Ф12，Ф20。套管熱交換器外面再套一根Ф32。套管熱交換器兩端測溫點之間距離（測試段距離）為1000mm。每個檢測端面上在管內(nèi)、管外和管壁內(nèi)設(shè)置三支銅－康銅熱電偶，并通過轉(zhuǎn)換開關(guān)與數(shù)字電壓表相連接，用以測量管內(nèi)、管外的流體溫度和管內(nèi)壁的溫度。熱水由循環(huán)水泵從恒溫水槽送入管內(nèi)，然后經(jīng)轉(zhuǎn)子流量計再返回槽內(nèi)。恒溫循環(huán)水柄中用電熱器補充熱水在熱交換器中移去的熱量，并控制恒溫。冷水由自來水管直接送入高位穩(wěn)壓水槽再由穩(wěn)壓水槽流經(jīng)轉(zhuǎn)子流量計和套管的環(huán)隙空間。高位穩(wěn)壓水槽排出的溢流水和由換熱管排出被加熱后的水，均排入下水道。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。（2）開啟并調(diào)節(jié)通往高位穩(wěn)壓水槽的自來水閥門，使槽內(nèi)充滿水，并由溢流管有水流出。（3）將冰碎成細粒，放入冷阱中并摻入少許蒸餾水，使之呈粥狀。將熱電偶冷接點插入冰水中，蓋嚴蓋子。（4）將恒溫