传热实验实验报告

一、实验名称：传热实验二、实验目的：1.熟悉套管换热器的结构；2.测定出K、，整理出eRNu的关系式，求出mA、.三、实验原理：本实验有套管换热器4套，列管式换热器4套，首先介绍套管换热器。套管换热器管间进饱和蒸汽，冷凝放热以加热管内的空气，实验设备如图2-2-5-1（1）所示。传热方式为：冷凝—传导—对流1、传热系数可用下式计算：]/[2mkmWtAqKm(1)图2-2-5-1（1）套管换热器示意图式中：q——传热速率[W]A——传热面积[m2]△tm—传热平均温差[K]○1传热速率q用下式计算：])[(12WttCVqpS（2）传热实验式中：3600/hSVV——空气流量[m3/s]Vh——空气流量[m3/h]——空气密度[kg/m3]，以下式计算：]/)[273(4645.031mkgtRpPa（3）Pa——大气压[mmHg]Rp——空气流量计前表压[mmHg]t1——空气进换热器前的温度[℃]Cp——空气比热[KkgJ/]，查表或用下式计算：]/[04.01009KkgJtCmp（4）tm=(t1+t2)/2——空气进出换热器温度的平均值（℃）t2——空气出口温度[℃]②传热平均面积Am：][2mLdAmm（5）式中：dm=传热管平均直径[m]L—传热管有效长度[m]③传热平均温度差△tm用逆流对数平均温差计算：T←——Tt1——→t2)(),(2211tTttTt2121lntttttm(6)式中：T——蒸汽温度[℃]2、传热膜系数（给热系数）及其关联式空气在圆形直管内作强制湍流时的传热膜系数可用下面准数关联式表示：nrmePARNu（7）式中：Nu——努塞尔特准数Re——雷诺准数Pr——普兰特准数A——系数，经验值为m——指数，经验值为n——指数，经验值为：流体被加热时n=，流体被冷却n=为了测定传热膜系数，现对式（7）作进一步的分析：dNu（8）α——空气与管壁间的传热膜系数[W/m2·k]本实验可近似取α=K[传热系数]，也可用下式计算：)(mWittAq（9）Ai——传热管内表面积[m2]tW——管壁温[℃]tm——空气进、出口平均温度[℃]d——管内径[m]λ——空气的导热系数[W/m·k]，查表或用下式计算：λ=+×10-5tm（10）duRe（11）u——空气在加热管内的流速[m/s]μ——空气定性温度（tm）下的粘度[pa·s]，查表或用下式计算：μ=×10-5+×10-8tm（12）d，ρ——意义同上。PCPr（13）Cp,μ,λ——意义同上在定性温度tm=50~70℃时普兰特准数值Pr=~，取平均值为，那么Prn=，代入式（7）即可得如下的实验关联式：meRANu'（14）式中A’=，测定A’、m值后，再算出A值，即可得到本实验的准数关联式（7）的形式。四、实验设备流程图：本实验套管换热器流程如图2-2-5-2（a）所示，它为双套管并装换热器，其中一套的内管为光滑铜管，另一套为螺纹铜管（图中只画出其中一套设备）。冷空气由风机1送入，经表压计2测定表压，流量计3测定流量，阀4调节气量，温度计5测定进口温度，进套管换热器6被加热，热空气出口温度由7测量。进套管间的蒸汽由温度计8测量温度，压力表9测定压强，阀10调节进汽量。冷凝水由疏水器12排除，管间的不凝气由放空管11定期排放。另外，管壁及各测温点还配有热电偶测温装置。本实验列管换热器流程如图2-2-5-2（b）所示，冷空气由风机1送入，经阀2调节气量，气体流量计3测定流量并由气体加热器12将空气加热到指定温度，经温度计4测定进口温度后送入列管式换热器，冷却后的空气由温度计5测量温度，然后排出换热器；进换热器的水的流量由阀10调节，经液体流量计9测定流量及温度计6测定温度后进入换热器，冷热流体在列管的管壁上进行热量交换，经加热的水由温度计8测定温度后排出换热器。123456789101112饱和蒸汽热空气冷空气冷凝水1—风机2—表压计3—流量计4—空气调节阀5—进口温度计6—换热器主体7—出口温度计8—蒸汽温度计9—蒸汽压力表10—蒸汽调节阀11—不凝气放空管12—疏水器图2-2-5-2（a）套管式传热实验装置流程图五、实验方法：1、向锅炉加水至指定水位，通电加热至锅炉产生蒸汽压1.5kg/cm2（表）左右，待用。2、关闭调节阀4，起动风机1，慢慢开启阀4至最大，观察流量压差计3的最大读数量程，确定5—6组读数及每组读数的压差值。3、开启蒸汽阀10进汽，压力表9控制在[kg/cm2]（表）左右，同时打开放空阀11至有蒸汽排出时关闭。4、按拟好的压差量程，空气的流量由大至小测取读数（但不能测流量为零的读数）每组读数包括空气流量、表压、进出口温度和蒸汽进口温度。若用液体温度计测温度，要求读到0.1℃，若用热电偶测温，可由电位差计的读数查表而得温度。5、数据测量完毕，先关蒸汽后停风机。6、由测得的流量压差读数，根据流量曲线图查出相应的流量。六、原始数据记录表：mm8.18mmd8.16mmL1224mmHgPa761R][PmmHgR][1Ct][2Ct][CT][hmmHgV170255340430515表1项目数据序号七、数据处理表及图：4.0n；696.0rP；865.0696.04.0nrP]/[3smVs]/[3mkg]/[KkgJCp][Ctm12345][Wq][1Ct][2Ct][Ktm12345]/[2KmW]/[KmW]/[smu][sPa12345表2项目数序号项目数据序号项目数据序号]/[2KmWKuNeRuN10logeR10log12345表31.701.751.801.851.901.952.004.354.404.454.504.554.604.654.70lgNu—lgRe关系曲线图图14.079.00228.0reuPRN项目数据序号八、计算举例：取第4组数据举例计算1.传热系数K的计算：smsmVVhs/00633.0/36008.223600/33331/253.1/6.302732.587614645.02734645.0mkgmkgtRpPaCCtttm60.6026.906.302/21KkgJtCmp/42.101160.6004.0100904.01009WttCVqps716.4816.306.9042.1011253.100633.0122233m069565.01012241028.168.1814159.3mmLdAmCCtTt4.906.300.12111CCtTt4.306.900.12122KKtttttm06.554.304.90ln4.304.90ln2121kmWkmWtAqKmm22/776.125/06.55069565.0716.481同理，其他组数据计算结果如表2和表3.2.传热膜系数（给热系数）及其关联式的计算：22/647.114　/60.600.121069565.0716.481　mWmWtTAqttAqmmmWiKmWKmWtm/02913.0　/60.60108.70244.0　108.70244.055127.6602913.0108.16647.1143dNusmsmdVus/571.28/2108.1614159.300633.02232sPsPtaam/0000201.0　/60.60108.41072.1　108.41072.18585224.299170000201.0253.1571.28108.163duRe820.1127.66loglog1010uN476.4224.29917loglog1010eR同理，其他组数据计算结果如表2和表3.作euRN1010loglog关系曲线图如图1.由图像可得：79.0366.4640.4728.1944.1m7.1476.479.0820.1loglog'log101010euRmNA0197.010'7.1A0228.0865.00197.0865.0'AA所以传热膜系数的通用关联式为：4.079.00228.0reuPRN九、讨论：