传热实验.docx

传热实验实验五、传热实验 一、实验目的 1、学习流体在圆形直管内作强制湍流时对流传热系数的测定方法。 2、学习常用参数的测量原理及方法，了解数字显示仪表原理及使用要求。 二、实验原理 本实验装置中以饱和水蒸汽在环隙内流动加热管内空气，水蒸汽和空气间的传热过程由三个传热环节组成：水蒸汽在管外壁的冷凝传热。管壁的热传导，管内空气对管内壁的对流传热。 低粘度流体在圆形直管中作强制湍流时，对流传热准数关联式为： Nu=0.023Re0.8Prn (1) 式中：当流体被加热时n0.4 当流体被冷却时n0.3 本实验中空气在管内被加热时n取0.4，这样式的具体形式为 Nu=0.023Re0.8Pr0.4 (2) 流体的定性温度取进、出口平均温度。 在本实验中，空气温度在4570时，其r近似取为0.696，于是对流传热准数关联式为： Nu=0.0199Re0.8 (3) 准数关联式中各准数的测取与计算 1、u的测取与计算 Nu=aidil 式中：ai- 管内侧流体的对流传热系数 di- 管内径 l- 定性温度下空气的导热系数 本装置中，内管为25´2mm紫铜管，有效长度为1.25m，管壁很薄，这样管壁热阻很小而管外水蒸汽冷凝传热系数远远大于管内侧空气的对流传热系数，因此，整个传热过程中的热阻主要集中在管内空气一侧，于是ai。 根据：总传热速率方程Q=KStm可得 VsrcP(t出-t进）QaiK=SDtm=SDtm´3600 式中：s空气流量，可由孔板流量计测得，而孔板流量计的压差通过压力传感器转换为电信号由表头显示，其单位为kpa Vs=A1R式中：孔板压差 A1：系数，本装置A1=32.37 A2:系数：本装置A2=0.485 空气定性温度下的密度Kg/m3，A2r1.293´t进+t出t=2 273273t p空气在定性温度下的比热容， 传热面积 T水蒸汽温度，即操作压力下水的饱和温度， t进、t出空气的进、出口温度，本装置采用铂电阻测量，并由数字显示仪表直接读出 2、Re的求取 diurmRe=Vsdirp4=3.536´10-4di2m´3600Vsrdim式中m空气在定性下的粘度 三、实验装置 传热实验装置图 1、蒸汽发生器 2、蒸气管 3、补水口 4、补水阀 5、排水阀 6、套管换热器 7、放气阀8、冷凝水回流管9、空气流量调节阀10、压力传感器 11、孔板流量计12、空气管13、风机 四、操作要点 1、实验开始前，先熟悉配电箱各按钮与设备的对应关系以便正确开启按钮； 2、检查蒸气发生器中水位，使液位保持在1223； 3、打开总开关和仪表开关； 4、实验开始时，关闭蒸汽发生器补水阀，接通蒸汽发生器的加热电源，打开不凝气阀门，并始终保持微开； 5、待蒸汽产生后开启风机，打开空气出口阀门，将空气流量控制在某一定值，待进、出口温度及壁温稳定后记录进、出口温度、壁温和压差读数通过出口阀调节空气流量，可从最大流量调到最小流量重复实验810次，记录数据； 6、实验结束后，先停蒸汽发生器电源，再停风机电源，清理现场。 五、注意事项 1、蒸汽发生器液位一定不要太低，以免烧坏加热器；也不宜过高，以免水溢入蒸汽管道； 2、风机不能在出口阀关闭下长期运行； 3、不凝气排放阀在实验过程中始终微开，以便及时排放不凝气体； 4、调节空气流量时，要做到心中有数，为保证湍流状态，孔板流量计可在0.2942.94kpa间调节，实验中应合理取点，以保证数据点均匀； 5、改变一个流量后，应待操作稳定后再测取数据。 六、原始数据记录表 表1 实验原始数据记录表 室温： 实验日期： 当地大气压： pa 序号 壁温1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 壁温2 进口温度 出口温度 孔板压差 七、实验数据整理及实验报告 1、原始数据处理，并把计算结果整理。 2、整理结果在双对数坐标纸上绘制出u-e关系曲线。 3、据u、Re在双对数坐标纸的关系曲线，求出斜率、截距从而确定空气在圆形直管中作强制湍流时的对流传热数准关联式，并与式进行比较。 4、认真回答思考讨论题 八、思考题 1、本实验中ai，其原因是什么？ 2、本实验中管壁温度应接近蒸汽温度还是空气温度，为什么？ 3、管内空气流动速度对ai有何影响？当空气流速增大时，出口温度将如何变化？说明原因。 4、如果实验中排气阀未打开或打开不够，会出现什么问题，为什么？ 5、若采用不同压强的蒸汽进行实验，对ai式的关联式有无影响？ 6、以空气为介质的传热实验中雷诺数最好应如何计算？ 7、通过实验，你认为可采用哪些措施强化传热？