实验三对流给热系数实验

实验三对流给热系数实验

一、实验目的和任务 • 1. 观察水蒸气在管外壁面冷凝的现象;学会用热电阻测量内管壁温的原理及测定方法,测出“水与水蒸汽”或“空气与水蒸汽”体系的传热膜系数，并与由经验式计算值相比较。 • 2. 通过对空气-水蒸气简单套管换热器的实验研究，掌握对流传热系数的测定方法，加深对其概念和影响因素的理解。并应用线性回归分析方法，确定关联式Nu=ARemPr0.4中常数A、m的值。

一、实验目的和任务 • 3 通过对管程内部插有螺旋线圈的空气—水蒸气强化套管换热器的实验研究，测定其准数关联式Nu=BRem中常数B、m的值和强化比Nu/Nu0，了解强化传热的基本理论和基本方式。 • 4. 求取简单套管换热器、强化套管换热器的总传热系数Ko。 • 5. 了解热电偶温度计的使用。

二、实验内容 • ⒈ 测定5～6个不同空气流速下简单套管换热器的对流传热系数。 • ⒉ 对的实验数据进行线性回归，求关联式Nu=ARemPr0.4中常数A、m的值。 • ⒊ 测定5～6个不同空气流速下强化套管换热器的对流传热系数。

二、实验内容 • ⒋ 对的实验数据进行线性回归，求关联式Nu=BRem中常数B、m的值。 • ⒌ 同一流量下，按实验一所得准数关联式求得Nu0，计算传热强化比Nu/Nu0。 • 6. 在同一流量下分别求取一次简单套管换热器、强化套管换热器的总传热系数Ko。。

1、对流传热的核心问题是求算传热膜系数 ，当流体无相变化时对流传热准数关联式的一般形式为：对强制湍流，准数可以忽略。则三、实验原理

2、本试验中，可用图解法和最小二乘法计算准数关联式中的指数m、n和系数A。2、本试验中，可用图解法和最小二乘法计算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，可取n=0.4，这样就简化成单变量方程。两边取对数，得到直线方程： ◆在双对数座标系中作图，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得到系数A，即：

◆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。◆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。 ◆应用自编程序和一些计算软件在电子计算机上对多变量方程进行一次回归，就能同时得到A、m、n。 ◆要想得到关联式中的指数m、n和系数A，首先要有Nu、Re、Pr的数据组。（试验中改变空气的流量以改变准数Re之值, 根据定性温度计算对应的准数Pr值。）

式中： ——传热膜系数 ——传热量 A ——总传热面积 (圆管内表面积) ——管内壁面温度和管内流体温度的对数平均温差。一定流速下对流传热系数的计算过程 ★牛顿冷却定律：

式中：W —质量流量 —流体定压比热， —流体进出口温度传热量Q可由下式求得: ◆以空气为介质的实验及其传热量Q计算中的质量流量W为:

公式来源 其中：式中： V—空气转子流量计在操作状态下示值; m3/h V0—标准状态下气体流量; m3/h T0、P0—标准状态下温度273 K和压力1atm T1、P1 —转子流量计标定状态下温度293K和压力1atm T2、P2 —转子流量计使用状态下温度和压力

式中： K ——总传热系数 ——传热量 A ——总传热面积 (内管外表面积) ——冷热流体进出口温度的对数平均温差。 3、总传热系数的计算过程

传热量Q可由下式求得: 对数平均温差

四、注意事项 • 1．由于采用热电偶测温，所以实验前要检查冰桶中是否有冰水混合物共存。检查热电偶的冷端，是否全部浸没在冰水混合物中。 • 2．检查蒸汽加热釜中的水位是否在正常范围内。特别是每个实验结束后，进行下一实验之前，如果发现水位过低，应及时补给水量。

四、注意事项 • 3．必须保证蒸汽上升管线的畅通。即在给蒸汽加热釜电压之前，两蒸汽支路控制阀之一必须全开。在转换支路时，应先开启需要的支路阀，再关闭另一侧，且开启和关闭控制阀必须缓慢，防止管线截断或蒸汽压力过大突然喷出。 • 4．必须保证空气管线的畅通。即在接通风机电源之前，两个空气支路控制阀之一和旁路调节阀必须全开。在转换支路时，应先关闭风机电源，然后开启和关闭控制阀。

实验三 对流给热系数实验