传热综合实验.docx

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1、实验五传热综合实验一、实验目杼I、通过对空气水蒸气筒单套管换热器符实脸研究,室握后流传热系教见得测定方法,加深对其概念和影响因素得理解。并应用或性回归分析方法,确定关联式NU=IK7V中常数/、m得值。2、通过对管程内部插有螺旋线图得空气一水蒸气强化套管接热痣得实检研究,测定其准数关联式NU=6&户中常数B、m得值和强化比NuNa了解强化传热科区本理论和原本方表。二、实验内上1、测定56个不同流速下普通套笛换热器符对流传热系数,对见得实验数据进行线性回归,求关联式N=RZV中常数人m得值.：2、测定56个不同流速下强化套管换热器得对流传热系数药.对a,得实脸数据进行战性回归,求关联式Nu=WM

2、1中常数Am得值。3、同一流量下,按实验1所存准数关联或求得NU,.计算传热强化比Nu/Nug三、实腌朦理(一)普通套管换热器传然系数及其准数关联式存测定I、对流传热系数见得测定对流传热系敷见可以根据牛顿冷却定律,用实验来测定。因为V,所以:M2,、产K,=Q(一)0Xm2-C)式中:一管内流体对流传热系数M(nC);Q换热器传热速率WS,管内换热面枳,m+加.“一对数平均温差JC。出口温度,C;对数平均温差由下式确定:式中:t,htif一冷流体得入口、建一壁面平均温度,C；因为换热器内管为紫钢管,其导热系数很大,且管壁很落,故认为内壁温度、外壁温度和壁面平均温度近似相等,用兀来表示,管外为蒸

3、汽冷凝,因此,将壁面平均温度近似视为蒸汽得温度,且保持不变O传热面枳(内)：s；=M1.式中：二传热管内径,m;,一传热管测量段得实际长度g。由热黄街算式：Q=叱J(1.f1.)其中质量流量由下式求得：W=黑；36()0式中:匕一冷流体在套管内得平均体枳流量,m/h；k冷流体得定压比热，kJ/(kgC);,一冷流体符密度,kgm。,和必可根据定性温度查得JW=乩产为冷流体进出U平均温度。ti,匕可采取一定得测圭手段得到。2、对流传热系效准数关联式将实脸确定空气在管内作强制湍流,且被加热,准数关联式得彩式为:N1.t=ARcimP04其中：M,=宇，Re1.她包,Pr1=SAM4物性数据儿、CM

4、分M可根据定性温度G查得。这样通过实舲确定不同流量下得6与N,再用线性回归方法即可确定/1和m符值,-).强化套管接热器传热系数、准敦关联式及强化比得测定强化传热又被学术界珞为第二代传热技术,她能减小换热器褂传热面枳,以减小换热器得体枳和史量;提高现有换热器器换热能力;使换热S能在较低淞是下工作;并且能够减少换热器得阻力以减少换热器得动力消耗,更有批地利用能源和资金。强化传热科方法有多种,本实脍装走就就是采用在换然窸内管插入螺旋线国得方法来强化传热得。螺旋段图得结构图如图51所示.螺图5-1螺旋线圈强化管内部建构旋线图由直径3mm以下符铜丝和钢丝按一定节距绕成。将金属螂旋线图插入并固定在管内,

5、即可构成一种强化传热管。在近壁区域,流体一面由于那旋线,图得作用而发生旋梏,一面还周则性地受到线图得螺旋金属丝得扰动,因而可以使传热强化。由于绕制线图得金属丝直径很细,流体旋流强度也校弱,所以阻力校小,有利于节省能源。螺旋线图就就是以线圈节距力与管内径d得比值以及管壁粗摄度为主要技术素数,长径比H/d就就足影响传热放果和阻力系数得重要因木。科学家通过实脸研究总结了形式为Nu=BRCE得经舲公式,其中8和由得值因蝶旋丝尺寸不同而不同。在本实驻中,采用否通管中得实峻方法确定不同流量下得&;与Am,用妣性回归方法可硼定.8和m得值,研究强化手段得强化效果（不考虑阻力得影喻可以用强化比将概念作为评判准

6、则,她科形式就就是:NWM%,其中NU就就是强化管得努富尔准数,AZ。就就是普通管得努塞尔准数,显然,强化比N/Ak1,而且她穿伍越大,强化城来越好。需要说明得就就是,如果评判强化方式将真正效果和经济效益,则必须考虑阻力图索,阻力系数随看换热系数得增加而增加,从而导致换热性能科降低和能耗得增加,只有强化比较说且阻力系数较小得强化方式,才就就是放佳得强化方法。皿、实修流程K实脸流程实验流程图见图52。实脸装靠得主体就就是两根平行得换热套管,空气由旋涡气泵吹出,由旁路刑节阀调节,经孔板流J计,由支路控制阀逸择不同得支路进入不同得换热管符内管,蒸汽由加热釜产生后由蒸汽上升管上升,经支路控制阀选择不同

7、将支路进入套管无程。装儿结构名效如表51所示。图5-2空电水蒸气传热线合实粉装五流程图K普通套管换热器;2、内括有螂旋线围得强化套管换热器;3、蒸汽发生器；4、旋涡气泵;5、旁路调节阀；6、孔板流量计;7、风机出口温度(冷流体入口温度)测试点；8、9、空气支路控制闽；10,11、焦汽支路控制网；12、13、蒸汽放空口；14、蒸汽上升主管路；15、加水口；16、放水口；17,液位计；18、冷凝液回流口表51实脸装五结构参数实验内管内径1(mm)50实脸外管外径。,(mm)57x0测量段(黎铜内管)长度小n)1、00强化内管内插物(螺旋线尺寸丝径力(mm)1节距Mmm)40加热釜操作电压200伏操

8、作电流10-2、实脸测量手段流量将测定:孔板流量计与压力传感器及数字显示仪表如成空气流量计。空气流量由下式计算：=I8.113(P3m式中:V1.O-20下得体枳流量；P一孔板两端压差,KPa(即数字显示仪表读数)由于被测管段内温度将变化,还需对体枳流量进行进一步褂校正:.,.273+miV=V11a,0293式中:V,实脸条件下（管内平均速度）下得空气流量,11h;Im换热篇管内平均温度,C温度测击a）空气进.、出传热管测量段存温度由电阻温度计测量,可由数字显示仪表直接读出。b）管外壁面平均温度TJC，由数字式光伏计测出与该温度对庖得热电%E（mv,热也偶就就是由铜一康铜姐成）.将E值代入公

9、式:T（C）=1、2705+23、518E（mv）计算得到。五、实验方法及步A1.I.实验前得准备检查工作向蒸汽发生痣中加水至液位计上埔红线处。向冰水保温旅中加入适量得冰水,并将冷端扑偿热电偶插入其中。检查空气流量旁路训节间就就是否全开。检女蒸汽管支路各控制阀就就足否已打开,保证蒸汽和空气管段畅通。接通电源总闸,设定加热电压.启动电加热器开关,开始加热。2.实脸操作A.人工实验接作合上电源总开关。打开加热也源开关,设定加热也压（不得大于200V）,直至有水蒸化冒出,在整个实验过程中始终保持换热器出口处有水蒸气。启动风机,用放空阀来训节流量,在一定得流量下,检定510分钟后分别测量空气得流量、空

10、气进出。温度、里面温度。改变流量.待流量稳定后再分别测量空St得流量、空气迸、出口温度、壁面温度后继续实龄。实脸结束后,依次关闭加热电源、风机和总电源，一切发原。B.使用计算机自动控制试脸启动计算机并按骐操作说明迸行操作；合上电源总开关、加热电源开关,设定加热电压（不得大于200V）,1.至有水蒸气冒出,在整个实脸过程中始终保持换热器出口处有水蒸气；计并枇数据袤集a. 用放空间训节流量,瘠操作稳定后,用计算机分别对空气流量、空气进出口温度、换热器水蒸气温度进行采集；b. 改变空气流量,待操作稳定后,分别用计算机测量空气流量、空与进出口温度、水蒸气温度；c、用计算机时所得实险数据进行计算和整理,

11、得出实吩姑果,并通过显示器显示或打印出来。大、实收注*事项1、刚刚开始加热时,加热电压可在180V左右,但不能过大；2、由于采用热电偶测落所以实脸前要检爻冰桶中就就是否有冰水泥合物共存,检查热电偶得冷端就就是否全部浸没在冰水混合物中；3、检查蒸汽发生器中得水位就就是否在正常范围内,特别就就是每个实驻结束后,进行下一个实脸之前,如果发现水位过低I应及时扑给水量;4、必须保证蒸汽上升管线得畅通。在给蒸汽发生器电压之前,两蒸汽支路技制间之一必须全开。在转换支路时,应先开启需要褂支路网,再关闭另一侧,且开启和关闭控制闷要缓慢,防止管线裁断或蒸汽压力过大突然喷出；5、必须保证空气管线得畅通。在接通风机电

12、源之前,两个空气支路控制阀之一和旁路碉节阀必须全开。在转换支路时,应先关闭风机业源,然后开启和关闭控制阀;6、调节流堂后,应至少稳定510分仲后读取实验教掘七、实修敷见整理1、将普通管实验数据填入及一。并以一组散据为例写出计算过程；2、将根枝管实脸数据填入表二。并以一蛆我据为例写出计算过程；3、以RC为横坐标,以NuPr7为纵坐标,将上述左中数据绘制在同一双对数坐标图中；4、对实险结果进行分析与讨抡。表1普通管实脸记录1234567传热管内径dm0、0020、0020,0020.0020,0020、0020,002流通坡面枳A,Itf3、143、143、143、143、143、143、14孔板

13、压差(KPa)0、!50、480,911、47K982、492、95空气2温度“O26、32、334、736、38、940、842、284空气出口速度t,C)75,173、973、I72、272、372、472、6壁面拉电势E(mV)4、154、134,124、124、124,114、10表2普通管数据整理I234567壁面温度Tw(C)98、998、498、298、297、997797、4平均温差Are(C)43、841.94k441、24(1、038、937、3管内平均温度t111.i(C)50、653、153、954、555.656、657、5(kgm1)k0911、083K086k07

14、81.0751、0711、068CP1、0051、0051、0051、0051、005K0051、005Pr0、6980,6970,6970、6970.6970、6970、696*1002、8302、8472、8542,8582、8462、8722、878*10001、961、971、981、981、991、992、00流通载面积A,tf*13、143、I3、13、13、143、143、140444412、719、025、35、39、管内流量V,(mh)6、17967131、0388975、11,27、435、空气流速u(ms)463116、8622、74531、7436管内传热面积Sim16

15、、26、286、286、286、286、286、28*10a-280,090、10、220、0、3传热黄QN)26120.274311390、360、0、00、00、0、0、0、,(W7m21C)0336685106124139151124601849429653437764Re78、42435、9761,7164.4、5330、020、00、00、00、00、10Nu346590,074869750、0、00、00、1Nu(Pru4)0260、0530,06885990、11221表3强化管实脸汜录及数据筌理1234567传热管内径d,g0,0020,000、00,00,00、00、0202

16、02020202孔板压屋(KPa)0、1040、1、471、982、2、85891498空三入口瀛度5(C)78、75、0772.773、73、774、424、20空气出口温度日)78、275X074,72、773x073,774、24里面热电势E(mv)4、4,144、134、134、134、134、1314表4强化管数据接理1234567管内传热面枳Si,m*10-26、286、286、286、286、286、286、28管内平均温度QfQ54、6553、6554、1554、55、9557、4558、75Q(kgm)1、O781,0811、0791、O781、O731、O68K063CP1

17、、O051、OO51,0051、OO1、O051、0051、0055Pr0、6970、6970x6970、6970、6970,6960、696*1oo2,8582、8512、8542、8572、8682、8782、885*1.(XX)OO1,9821、9871、980K9821、9901、9982、002壁面温度TVrC)98、698、698、498,498、498、498、4平均法是Atm(tC)41,841、341,041、340、138、737、5管内流量Vi(mh)6、2412、8119、0725、7131、0635、9739、53流通极面积,m,10-43s143、143、143、1

18、43、143、143、14空气流速u(ms)5、5211、316、7822、7427、4831、8234、97传热量Q(W)0、0880、1650、2300、2810、3170,348Ox3671(Wm2t)0,0340、0640、0890,1080、1260,1430、156Re61231832472963343713OO4、683、986、636、34、2O17、85、9Nu0,0240、O480,0620、0760,088O、O990.108NuNu11、043k0431、051k0271、0231、0211、O29Nu(Pr0-4)0,0280、O520.0720.0880、1020、1140、125Re普通管InNu（pr0x4）1.nRe曲线由直线得出k=0、8226即m=O、8226代入式中算出InA=3、69*1O-6所以直线,方程：1nNu/（P/O、4）=3、69*10入-6+0、InRe82261nRc强化管InNU/（PrA0、4）TnRe曲线I由直线得出k=（k8104即m=O、8104代入式中算出InA=3、37*10-6所以直或方程：InNu/（PrO、4）=3、37*1OA-6+0、81041nRe