對流傳熱系數(shù)的測定實驗報告(編輯修改稿)
2024-08-30 03:14 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 分別為換熱管外側(cè)、內(nèi)側(cè)的污垢熱阻，m2?K/W總傳熱系數(shù)K可由式（1）得： K=QA?tm=m2cp2t2t1A?tm………………………………（10） 用本裝置進行實驗時，管內(nèi)空氣與管壁間的對流傳熱系數(shù)α2約幾十到幾百W/(m2K)，而管外為蒸汽冷凝，冷凝給熱系數(shù)α1可到數(shù)萬W/(m2K)，因此冷凝傳熱熱阻d2α1d1可忽略，同時蒸汽冷凝較為清潔，因此換熱管外側(cè)的污垢熱阻Rs1d2d1也可忽略。實驗中的傳熱元件材料采用紫銅， W/(m?K)，因此換熱管壁的導(dǎo)熱熱阻bd2λdm可忽略。若換熱管內(nèi)測的污垢熱阻Rs2也可忽略，則由式（9）可知， α=K…………………………………………………（11）由此可見，被忽略的傳熱熱阻與冷流體側(cè)對流傳熱熱阻相比越小，此法測得的α的準確性就越高。空氣和蒸汽在套管換熱器中換熱，空氣在套管內(nèi)被套管環(huán)隙的蒸汽加熱，當(dāng)管內(nèi)空氣做充分湍流時，空氣側(cè)強制對流傳熱系數(shù)可表示為 α=…………………………………………（12）將式（12）代入式（9），得到： 1K=+Rs2+bd2λdm+Rs1d2d1+d2α1d1…………………………（13），式（13）右邊后側(cè)三項在本實驗條件下可認為是常數(shù)，則由式（13）可得： 1K=+常數(shù)……………………………………（14）式（14）為Y=mX+B線性方程，以Y=1K，X=，可求得直線斜率m，于是得到： α==……………………………………（15）由實驗獲取的數(shù)據(jù)計算出相關(guān)準數(shù)后，在雙對數(shù)坐標紙上，擬合Nu~Re直線，從而確定擬合方程，得出實驗式： Nu=ARen………………………………………（16）式中：Nu努塞爾數(shù)，Nu=αdλ,無因次； Re雷諾數(shù)，Re=ρudμ,無因次。 對于流體在圓形直管內(nèi)做強制湍流對流傳熱時，傳熱準數(shù)經(jīng)驗式為： Nu=…………………………（17） 式中：Pr普蘭特數(shù)，Pr=cμλ,無因次。 上式適用范圍為：Re=104~105，Pr=~120，管長與管內(nèi)徑之比Ld≥60。當(dāng)流體被加熱時n=，流體被冷卻時n=。式中：λ定性溫度下空氣的導(dǎo)熱系數(shù)，W/(m?℃） u空氣在換熱管內(nèi)的平均流速，ms ρ定性溫度下空氣的密度，kgm3 μ定性溫度下空氣的黏度，Pa?s在本實驗條件下，考慮Pr變化很小，可認為是常數(shù)，則（17）式改寫為： Nu=附注：在0~100℃之間，空氣物性與溫度的關(guān)系式有如下擬合公式：（1） 空氣的密度與溫度的關(guān)系式：ρ=103t+（2） 空氣的比熱與溫度的關(guān)系式：60℃以下 Cp=1005J/(kg?℃)60℃以上 Cp=1009J/(kg?℃)（3） 空氣的導(dǎo)熱系數(shù)與溫度的關(guān)系式：λ=2108t2+8105t+（4） 空氣的黏度與溫度的關(guān)系式：μ=（2106t2+5103t+）105四、操作方法與實驗步驟 1）檢查儀表、風(fēng)機、蒸汽發(fā)生器及測溫點是否正常，將蒸汽發(fā)生器灌水至液位不低于 45 處； 2）打開總電源開關(guān)、儀表開關(guān)，開啟蒸汽發(fā)生器加熱，同時，全部開啟兩個不凝氣排出閥，通過電腦設(shè)置溫度在103℃； 3）等有大量不凝氣體冒出時，蒸汽緩緩進入換熱器環(huán)隙以加熱套環(huán)換熱器，此時關(guān)閉不凝氣體排出閥，打開冷凝液排出閥，使環(huán)隙中的冷凝水不斷地排出，此時應(yīng)保證有少量蒸汽冒出，且環(huán)隙內(nèi)不能有大量冷凝液積留； 4）啟動風(fēng)機，選擇普通管，通過控制軟件的流量設(shè)定依次設(shè)定20,1
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