北京化工大学传热实验报告.doc

传热膜系数的测定摘要:在化工领域中,传热膜系数与传热系数对能量传递效率有非常显著的影响,对传热膜系数及传热系数的考察,广泛应用于不同反应器的设计,在提高能量利用效率方面上具有重要意义。本实验采用套管换热器,以100℃的水蒸气冷凝来加热空气,通过测定空气进出口温度和孔板压降来计算传热膜系数,并通过加入螺旋片进行强化传热。通过不同流量下的参数的测定,利用origin软件计算准数关系式中系数A和指数m,得出其准数关系式。通过两次实验对比发现,强化传热是以增加机械能损耗为代价,因而在工程领域需要综合考虑机械能和传热效率,降低工程流体输送成本。关键词:传热膜系数传热系数origin准数关系式基本理论:对流传热的核心问题时求算传热膜系数,当流体无相变时对流传热准数关系式的一般形式为:(1)对于强制湍流而言,数可忽略,即(2)在本文中,采用origin软件对上述准数关系式中的指数、和系数进行计算机求解。该方法中,要求对不同变量的Re和Pr分别回归。本实验测取流体被加热过程中的各参数,因而上述式子中的,这样式(2)便成为单变量方程,两边同时去对数得:(3)利用origin软件对其作图,采用双对数坐标,利用线性函数对数据进行拟合,即可很好的求解出自变量对的线性关系,最终拟合结果的和分别对应上述关系式中的与。对于方程式的关联,首先要有、Re、Pr的数据组。其特征数定义式分别为实验中通过改变空气的流量,以改变Re值,根据定性温度(空气进出口温度的算术平均值)计算相应的Pr值。同时,由牛顿冷却定律,求出不同流速下的传热膜系数值,进而求得的值。牛顿冷却定律为:(4)式中——传热膜系数,——传热量,——传热面积,,——管壁温度与关内流体温度的对数平均温差,传热量可由下式求得(5)式中——质量流量,——流体的比定压热容,——流体进出口温度,——定性温度下流体密度,——流体体积流量,空气的体积流量由孔板体积流量计测得,其流量与孔板流量计压降的关系为:(6)式中——孔板流量计压降,——流体体积流量,空气的流速为:(7)流体管路阻力损失为:(8)式中——流体管路阻力损失,——管路压降,——流体密度,实验装置::本实验空气走内管,蒸汽走环隙(玻璃管)。内管为黄铜管,,。空气进、出口温度和管壁温度分别由铂电极(Pt100)和热电偶测得。测量空气进、出口温度的铂电极应置于进、出管的中心。测量壁温用一支铂电极和一支热电偶分别固定在管外壁两端。孔板流量计的压差和流过换热管的压降由两个压差传感器测得。实验室使用的蒸汽发生器由不锈钢材料制成,装有玻璃液位计,。风机采用XGB型漩涡气泵,,最大流量100m3/h。:(1)5320型压力传感器,测量范围为0~20kPa。(2)显示仪表在实验中所有温度和压差等参数均可由人工智能仪表直接读取,并实现数据的在线采集与控制,测量点分别为:孔板压降、管压降、进口温度、出口温度和两个壁温。:本实验装置流程如图1所示,冷空气由风机输送,经孔板流量计计量后,进入换热管内管(铜管),并与套管环隙中的水蒸气换热。空气被加热后,排入大气。空气的流量通过电脑控制的流量调节阀调节。蒸汽由蒸汽发生器上升进入套管环隙,与内管中冷空气换热后冷凝,再由回流管返回蒸汽