传热综合实验Word文档格式.docx
《传热综合实验Word文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《传热综合实验Word文档格式.docx（13页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
ρt0为t0时的空气密度，kg/m3。
由于被测管段内温度的变化，还需对体积流量进行进一步的校正：
Vi=Vt0
（2-5）
4．温度的测量
换热器进出口温度采用铂电阻温度计测量，內管壁温度采用铜-康铜热电偶测量，采用并联安装，使用电桥补偿法，保证温度测量准确。
三、实验流程图
图2-1空气-水蒸气传热综合实验装置流程图
1-蒸汽支路控制阀2、3-套管换热器4-空气支路控制阀5-孔板流量计6-旁路调节阀7-旋窝气泵8-蒸汽风冷冷凝器9-储水釜10-蒸汽发生装置
测试点：
A-冷流体入口温度测试点B-冷流体出口温度测试点C-管壁温度测试点D-孔板流量计流量测试点E-管路压降测试点
四、注意事项&
操作方法
1．检查蒸汽加热釜中的水位是否在正常范围内。
特别是进行下一实验前，若水位过低，应及时补给水量。
2．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；
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。
3．必须保证空气管线的畅通。
即在接通风机电源之前，三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、关闭控制阀。
4．调解流量后，应至少稳定5~8分钟后读取实验数据。
5．实验中保持上升蒸汽的稳定，不应改变加热电压，且保证蒸汽放空口一直有蒸汽放出。
五、原始数据
表2-11号管换热器实验数据记录表
实验条件：
装置号内管内径/壁厚/外径=20.0/1.0/22.0mm
入口温度ti1/°
C
出口温度to1/°
壁温tW/°
孔板流量计ΔP/kPa
管路压降ΔP1/kPa
1
2
3
4
5
6
备注：
表2-22号管换热器实验数据记录表
入口温度ti2/°
出口温度to2/°
孔板流量计ΔP/kPa
表2-3传热综合实验实时任务书
基础信息
实验日期
实验装置编号
班级
姓名
任务要求
进出口温差
实验情况记录
完成任务所选换热器编号
1出口温度
2空气流量
3阻力
4入口温度
六、数据处理
表2-41号管换热器实验数据处理表
装置编号6传热管内径/壁厚/外径=20.0/1.0/22.0mm有效长度L=0.98m
项目
40．6
37．7
34．8
32．2
30．6
25．2
63.2
62.0
60.9
60.5
61.0
61．2
98.7
99.1
99.3
99.8
100.3
98.3
进出口温差Δt/°
22.6
24.3
26.1
28.3
30.4
36.0
Δt1/°
58.1
61.4
64.5
67.6
69.7
73.1
Δt2/°
35.5
37.1
38.4
39.3
Δtm/°
45.8959
48.2341
50.3270
52.1771
53.0563
53.0808
4.54
3.71
2.91
2.10
1.37
0.58
3.89
3.23
2.59
1.91
1.30
0.56
体积流量Vi/（m3/h）
48.439
44.317
39.694
34.062
27.662
18.174
冷凝速率Wi/（kJ/s）
0.01525
0.01408
0.01273
0.01101
0.00899
0.0060
定压比热容Cpi/（kJ/kg·
C）
1.005
传热量Qi/（kJ/s）
0.3463
0.3439
0.3339
0.3132
0.2746
0.2172
传热系数αI/（kW/m2·
0.12255
0.11573
0.10769
0.09745
0.08402
0.06644
奴塞尔数Nu×
10-3
0.08762
0.08226
0.07762
0.06859
0.05902
0.04666
雷诺数Re×
10-4
5.0077
4.5964
4.1329
3.5589
2.8982
1.9361
普朗特数Pr×
10
6.96813
6.96936
6.97044
6.97139
6.97184
6.97185
回归得到的特征数关联式Nu=0.0734Re0。
67Pr0.4
1.数据处理示例：
以第一组数据为例，Si=πdiLi=3.14*20.0×
10-3*0.98=0.0616m2；
Δt1=tw-ti1=98.7-40.6=58.1°
Δt2=tw-ti2=98.7-63.2=35.5°
定性温度Δtm=
=
=45.8959；
查表，并将空气密度-温度关系制得曲线图，在R=-0.99741条件下得一直线：
ρ=1.2814-0.00365t。
故入口温度40.6°
C时，ρi=1.1332kg/m3；
Vt0=23.80
=23.80×
=47.638；
Vi=Vt0
=47.638×
=48.439；
Wi=
=0.01525；
查表得Cpi=1.005kJ/kg·
Qi=WiCpi（t2-t1）=0.01525×
1.005×
22.6=0.3463kJ/s；
αi=
=
=0.12255（kW/m2·
查表，并将空气热导率-温度关系制得曲线图，在R=1条件下得一直线：
λI=2.476+0.007t。
故45.8959°
C时，λi=2.797×
10-2W/m2·
Nui=
=0.08762×
103；
查表，并将黏度-温度关系值得曲线图，在R=1条件下得一直线：
μi=1.71+0.05t。
C时，μ=1.9394×
10-5Pa·
s；
流量u=
=1.5426×
105m/h；
Rei=
=5.00773×
104；
Pri=
=0.696813.
将数据代入式（2-3）可得：
lg101.247=lgA+mlg（5.00773×
104）
即：
2.0054=a+4.6996b；
将其他数据同样代人并线性回归之可得出a、b值，如图2-2所示。
图2-2线性回归结果表
再计算得A=10-1。
1342=0.0734，m=0.66708。
进行检验：
|R|=0.99857,而α=0.01时，rmin=0.917<
|R|。
∴该相关性在α=0.01水平上显著。
准确度预报：
SD=0.00608，则被预测Nu值落在Nu±
2s范围内概率为95.4%，即预报Nu值的绝对误差≤2s=0.01216.
用同样的方法计算其他数据。
表2-52号管换热器实验数据处理表
装置编号6传热管内径/壁厚/外径=20.0/1.0/22.0mm有效长度L=0.98m
39．7
39．5
35．6
32．5
29．3
27．8
82．0
82．1
81．1
80．6
80．5
81．8
101．9
101．8
102．1
102．0
102．4
101．7
42．4
42．6
45．5
48．1
51．2
54．0
62.2
62.3
66.5
69.5
73.9
19.9
19.7
21.0
21.4
21.9
37.1171
37.0003
39.4732
40.8341
42.4776
41.1587
1．88
1．54
1．22
0．89
0．47
0．16
7．68
6.39
5．21
3．94
2．27
1．04
30.3578
27.4743
24.8056
21.3901
15.7122
9.1534
冷凝速率Wi/（J/s）
9.58374
8.67901
7.93406
6.90886
5.12592
3.0001
0.17819
0.16303
0.14927
0.13277
0.10080
0.06421
0.13026
0.11922
0.10842
0.09615
0.07269
0.04646
4．5031
4．0797
3．6958
3．2023
2．3618
1．3889
4.97973
4.97907
4.99290
5.00044
5.00948
5.00223
回归得到的特征数关联式Nu=0.0139Re0.88Pr0.4
2．套管换热器类型判断
依据一：
根据强化比。
强化比Nu1/Nu2=0.0734Re0。
67Pr0.4/0.0139Re0.88Pr0.4=5.2806Re-0.21,令强化比=1，得Re=2762.74,故当Re＞2762.74时，Nu1/Nu2＜1，2号管为强化管；
Re<
2762.74时，Nu1/Nu2>
1,1号管为强化管。
可粗略认为在层流区2号管为强化管，湍流区1号管为强化管。
依据二：
根据管路压降。
通过整理数据，可得到整体上，2号管路比1号管压降大，推测可能由于2号管内的一些强化措施使其中的阻力增大，故而压降更大。
由此定性地判断2号管为强化管。
依据三：
根据传热系数。
选取两组中Re、Pr分别相近的两组数，分别为：
1号管第三组Re=41328.62，Pr=0.696936，αi=0.10769；
2号管第二组Re=40797.23，Pr=0.497907，αi=0.16303。
通过比较可知αi2/αi1=1.514>
1，由此判断2号管为强化管。
3．根据数据表画关系图
图2-3套管换热器实验准数Nu-Re关系曲线图
图2-41号管与2号管Δp-Nu关系曲线图
4．实时任务
进口温差：
45°
C；
完成任务选换热器：
2号
表2-6实时任务数据记录整理表
出口温度/°
入口温度/°
阻力/kPa
孔板压差/kPa
壁温/°
80．7
35．1
6．31
11．5
102．8
选择理由：
所给温差在2号管第2、3组数据之间，故应选2号管；
1号管的进出口温差也达不到要求。
数据验证计算：
将所得数据按之前方法计算可得：
Nu=117.532；
Re=41192.62；
Pr=0.49999
将所得数据分别代入两管的特征关联式，得Nu1=68.740；
Nu2=121.238（更接近）。
可以看出所给数据里1号管相关数据的关系图偏差较大，故应选2号管。
七、误差分析
1．特征关联式
经验式为Nu=0.023Re0.8Pr0.4,与两结果相比，存在一定误差。
1系统误差导致。
2经验式的适用条件为Re>
10000，0.7<
Pr<
1700，
>
60；
实际情况是：
Re>
100000，0.498<
0.7，
=49
由于条件在很大程度上不适用，故误差是在所难免的。
3实验条件是由于αi＜＜α0,所以传热管内的对流传热系数αi≈K，此处约等于的误差在计算中会被放大。
4由于传热是一个过程，读数时温度还存在微小波动，故读数误差累积可导致一定误差。
5计算时的近似过程可导致累积误差。
2．Nu-Re图像
所有数据点都在回归所得直线上下很近的距离浮动，表示误差很小。
相同Re下2号管的Nu值＞1号管，说明2号管的传热效果更好。
3．Δp-Nu图像
相同Nu下，ΔP2近似大于ΔP1，说明2号管传热效果更好；
而在Nu较小的时候，可能是由于对流传热系数造成比较大的压力降，我们应该改善强化方式，减少压力降和不必要的能耗。
.
升级会员 