北京化工大学传热膜系数测定实验报告.doc

1 北京化工大学实验报告传热膜系数测定实验班级: 装备姓名: 学号: 同组人: 一、摘要选用牛顿冷却定律作为对流传热实验的测试原理, 通过建立水蒸汽—空气传热系统,分别对普通管换热器和强化管换热器进行了对流传热实验研究。确定了在相应条件下冷流体对流传热膜系数的关联式。此实验方法可测出蒸汽冷凝膜系数和管内对流传热系数。本实验采用由风机、孔板流量计、蒸汽发生器等装置, 空气走内管、蒸汽走环隙,用计算机在线采集与控制系统测量了孔板压降、进出口温度和两个壁温,计算传热膜系数α,并通过作图确定了传热膜系数准数关系式中的系数 A和指数 m( ),得到了半经验关联式。实验还通过在内管中加入混合器的办法强化了传热,并重新测定了α、A和m。二、实验目的 1、掌握传热膜系数α及传热系数 K的测定方法; 2 、通过实验掌握确定传热膜系数准数关系式中的系数 A 和指数 m、n的方法; 3 、通过实验提高对准数关系式的理解,并分析影响α的因素,了解工程上强化传热的措施。三、实验原理对流传热的核心问题是求算传热膜系数,当流体无相变时对流传热准数关联式的一般形式为: pnm Gr A Nu???? Pr Re 对于强制湍流而言, Gr准数可以忽略,故 nmA Nu Pr Re ???本实验中,可用图解法和最小二乘法计算上述准数关联式中的指数 m、n和系数 A。用图解法对多变量方程进行关联时,要对不同变量 Re和Pr分别回归。本实 2 验可简化上式,即取 n= (流体被加热)。这样,上式即变为单变量方程,在两边取对数,即得到直线方程: Re lg lg Pr lg Nu ??在双对数坐标中作图,找出直线斜率,即为方程的指数 m。在直线上任取一点的函数值代入方程中,则可得到系数 A,即: m Nu A Re Pr ??用图解法,根据实验点确定直线位置有一定的人为性。而用最小二乘法回归,可以得到最佳关联结果。应用微机,对多变量方程进行一次回归,就能同时得到 A、 m、n。对于方程的关联,首先要有 Nu、Re、Pr的数据组。其准数定义式分别为: ??du ? Re ,?? Cp ? Pr ,??d Nu ?实验中改变空气的流量以改变 Re 准数的值。根据定性温度(空气进、出口温度的算术平均值)计算对应的 Pr 准数值。同时,由牛顿冷却定律,求出不同流速下的传热膜系数α值进而算得 Nu准数值。牛顿冷却定律: mtAQ?????式中: α——传热膜系数, [W/(m 2·℃)]; Q——传热量, [W] ; A——总传热面积[m 22]。Δt m——管壁温度与管内流体温度的对数平均温差, [℃] 传热量可由下式求得: ???? 3600 / 3600 / 12 12ttCVttCWQ p p????????式中: W——质量流量, [kg/h] ; Cp——流体定压比热, [J/(kg ·℃)]; t 1、t 2——流体进、出口温度[℃]; ρ——定性温度下流体密度, [kg/m 33]; V——流体体积流量, [m 33/h] 。空气的体积流量由孔板流量计测得,其流量 Vs 与孔板流量计压降Δp的关系为 s V p ? ? 3 式中Δp——孔板流量计压降, kpa ; Vs——空气流量, m 3/h。四、实验装置本实验空