热力学实验空气水蒸气传热综合实验套管列管Word格式文档下载.docx
《热力学实验空气水蒸气传热综合实验套管列管Word格式文档下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《热力学实验空气水蒸气传热综合实验套管列管Word格式文档下载.docx（19页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
（12）
Q--热量（W）；
So--传热面积（m2）；
△Tm--冷热流体的平均温差（℃）；
Ko---总传热系数（W/（m2·
℃））；
CP--比热容（J/（kg·
W--空气质量流量（kg/s）；
T1--空气进口温度（℃）；
T2--空气出口温差（℃）。
列管换热器的换热面积
d0--列管换热器直径（m）；
Lo--列管长度（m）；
N--列管根数。
四、实验装置的基本情况：
1.实验装置流程示意图：
图2化工传热综合实验装置
1-列管换热器空气进口阀；
2-套管换热器空气进口阀；
4-压差传感器；
6-空气旁路调节阀；
7-旋涡气泵；
8-储水罐9-排水阀；
10-液位计；
11蒸汽发生器；
12-散热器；
13-套管换热器；
14-套管换热器蒸汽进口阀；
15-列管换热器；
16-列管换热器蒸汽进口阀；
17-玻璃观察段；
18-不凝气放气阀；
P1-压差传感器；
图2化工传热综合实验装置面板示意图
2.实验设备主要技术参数：
表1实验装置结构参数
套管换热器实验内管直径（mm）
Φ22×
1
测量段（紫铜内管、列管内管）长度L（m）
1.20
强化传热内插物
（螺旋线圈）尺寸
丝径h（mm）
节距H（mm）
40
套管换热器实验外管直径（mm）
Φ57×
3.5
列管换热器实验内管直径（mm），根数
Φ19×
1.5，n=6
列管换热器实验外管直径（mm）
Φ89×
孔板流量计孔流系数及孔径
c0=0.65、d0=0.017m
旋涡气泵
XGB─12型
五、实验操作步骤：
1.实验前的准备及检查工作：
（1）向储水罐8中加入蒸馏水至液位计上端处。
（2）检查空气流量旁路调节阀6是否全开（应全开）。
（3）检查蒸气管支路各控制阀是否已打开，保证蒸汽和空气管线的畅通（至少有一个换热器的蒸汽进口阀门全开）。
（4）接通电源总闸，设定加热电压。
2.光滑套管实验
（1）准备工作完毕后，打开蒸汽进口阀门14和套管换热器排气阀18，启动仪表面板加热开关，对蒸汽发生器内液体进行加热。
当所做套管换热器内管壁温升到接近100℃并保持5分钟不变时，关闭套管换热器排气阀18，打开阀门2，全开旁路阀6，启动风机开关。
（2）风机启动后，利用用旁路调节阀6来调节流量，调好某一流量后稳定5分钟后，分别记录空气的流量、空气进、出口的温度及壁面温度。
（3）改变流量测量下组数据。
一般从小流量到最大流量之间，要测量5～6组数据。
3.强化实验：
全部打开空气旁路阀6，停风机。
把强化丝装进套管换热器内并安装好。
实验方法同步骤2。
4.列管换热器传热系数测定实验：
（1）列管换热器冷流体全流通实验，打开蒸汽进口阀门16和列管换热器排气阀18，当蒸汽出口温度接近100℃并保持5分钟不变时，关闭列管换热器排气阀18，打开阀门1，全开旁路阀6，启动风机，用旁路调节阀6来调节流量，调好某一流量后稳定3-5分钟后，分别记录空气的流量、空气进、出口的温度及蒸汽的进出口温度。
（2）列管换热器冷流体半流通实验，用准备好的丝堵堵上一半面积的内管，打开蒸汽进口阀门16，当蒸汽出口温度接近100度并保持5分钟不变时，打开阀门1，全开旁路阀6，启动风机，利用旁路调节阀6来调节流量，调好某一流量后稳定3-5分钟后，分别记录空气的流量、空气进、出口的温度及蒸汽的进出口温度。
5.实验结束后，依次关闭加热电源、风机和总电源。
一切复原。
六、实验注意事项：
1.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。
2.必须保证蒸汽上升管线的畅通。
即在开启加热电压之前，两蒸汽支路阀门之一必须全开。
在转换支路时，应先开启需要的支路阀，再关闭另一侧，且开启和关闭阀门必须缓慢，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，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，然后开启和关闭支路阀。
4.调节流量后，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量的稳定，不应改变加热电压。
七、实验数据记录及数据处理过程（举例说明）
1.光滑管及强化实验数据计算。
空气孔板流量计压差
=0.87kPa，壁面温度tw=99.4℃
进口温度t1=15.8℃，出口温度t2=82.9℃
传热管内径di（mm）及流通断面积F（m2）：
di＝20.0（ｍｍ）＝0.0200（ｍ）；
F＝π（di2）／4＝3.142×
（0.0200）2／4＝0.0003142（m2）
传热管有效长度L（ｍ）及传热面积si（m2）L＝1.200（ｍ）
si＝πLdi＝3.14×
1.200×
0.0200＝0.075394（m2）.
传热管测量段上空气平均物性常数的确定
先算出测量段上空气的定性温度
（℃）为简化计算,取t值为空气进口温度t1（℃）及出口温度t2（℃）的平均值：
即
=49.35（℃）
据此查得:
测量段上空气的平均密度ρ＝1.11（kg/m3）；
测量段上空气的平均比热Cp＝1005（J/kg·
k）；
测量段上空气的平均导热系数λ＝0.0282（W/ｍ·
测量段上空气的平均粘度μ＝0.0000195（
）；
传热管测量段上空气的平均普兰特准数的0.4次方为:
Pr0.4＝0.6960.4＝0.865
空气流过测量段上平均体积
（m3/h）的计算:
孔板流量计体积流量：
=0.65×
3.14×
0.0172×
3600/4×
=20.03（m3/h）
传热管内平均体积流量
:
=22.36（m3/h）
平均流速
=19.77（m/s）
冷热流体间的平均温度差Δtm（℃）的计算:
测得tw=99.4（℃）
（℃）
其他项计算:
传热速率（W）
（W）
（W/m2·
℃）
传热准数
测量段上空气的平均流速：
（m/s）
雷诺准数
=2.41×
104
以
-Re作图、回归得到准数关联式
中的系数。
A=0.0284,、m=0.7163。
重复步骤以上计算步骤，处理强化管的实验数据。
作图回归得到准数关联式
2.列管换热器总传热系数的测定数据计算
空气孔板流量计压差为1.21kPa
空气进口温度14.3℃；
空气出口温度77.3℃
蒸汽进口温度101.0℃蒸汽出口温度100.8℃。
换热器内换热面积：
d=0.0.19mL=1.2m管程数n=6根
S=3.14
0.019
1.2
6=0.4295（m2）
体积流量：
式中：
c0=0.65d0=0.017m查表得密度ρ=1.227kg/m3
VT1=
=23.58（m3/h）
校正后得；
=26.16（m3/h）
在tm下查表得密度ρ=1.12kg/m3CP=1005J/kg·
k
所以
=0.0081（kg/h）
根据热量衡算式：
=0.0081
1005
（77.3-14.3）
=515.29（W）
△t1=T1-t2=101.0-77.3=86.7（℃）
△t2=T2-t1=100.8-14.3=23.5（℃）
△Tm==
=48.51（℃）
由传热速率方程式知：
=
=24.73（W/（m2·
℃））
表2实验装置数据记录及整理表（光滑管换热器）
No.
2
3
4
5
6
空气流量压差（kPa）
1.97
2.65
3.35
3.99
4.69
4.99
空气入口温度t1（℃）
19.4
19.8
21.6
24.4
26.9
29
ρt1（kg/m3）
1.21
1.19
1.18
空气出口温度t2（℃）
58.2
57.6
57.5
58.6
59.7
60.8
tw（℃）
99.4
99.3
tm（℃）
38.80
38.70
39.55
41.50
43.30
44.90
ρtm（kg/m3）
1.14
1.13
1.12
λtm×
102（W/ｍ·
k）
2.74
2.76
2.77
2.78
Cptm（J/kg·
μtm×
10-5（Pa·
s）
1.91
1.92
1.93
t2-t1（℃）
37.80
35.90
34.20
32.80
31.80
△tm（℃）
60.60
59.75
57.80
56.00
54.40
Vt1（m3/h）
30.30
35.16
39.63
43.42
47.25
48.88
Vtm（m3/h）
32.31
37.43
42.04
45.92
49.83
51.45
u（m/s）
28.56
33.09
37.18
40.60
44.06
45.50
qc（W）
400
452
481
497
515
513
88
99
107
114
122
125
Re
34290
39746
44445
48032
51617
52841
Nu
64
72
78
83
90
Nu/（Pr0.4）
74
84
96
102
表3实验装置数据记录及整理表（强化管换热器）
0.87
1.33
1.72
2.17
2.24
15.8
16.9
21.1
27.6
30.7
1.22
1.17
82.9
81.8
81.7
82.5
83.1
99.2
49.35
51.40
55.05
56.90
1.11
1.10
1.09
1.08
2.82
2.83
2.86
2.87
1006
1007
1008
1009
1.95
1.96
1.98
1.99
67.10
64.90
54.90
52.40
50.05
49.95
47.80
44.25
42.30
20.03
24.81
28.38
32.17
32.83
22.36
27.58
31.30
35.11
35.66
19.77
24.39
27.68
31.04
31.53
464
554
584
587
567
℃）
123
147
162
176
178
22413
27649
31027
34116
34308
87
105
124
101
121
132
142
143
表4列管换热器全流通数据记录表：
序号
空气流量压差ΔP
空气进口温度t1
空气出口温度t2
蒸汽进口温度T1
蒸汽出口温度T2
体积流量Vt1
换热器体积流量Vm
质量流量
空气进出口温差
传热量Q
对流传热系数Ko
（KPa）
（Kpa）
（m3/h）
（Kg/s）
（W）
（W/m2.s）
14.3
77.3
100.8
23.58
26.16
0.0081
63.0
515.29
24.73
2.33
15.4
76
100.9
32.76
36.21
0.0113
60.6
686.23
32.54
3.47
17.1
75.3
40.08
44.10
0.0137
58.2
801.50
38.05
4.52
18.9
75.1
45.86
50.27
0.0156
56.2
880.15
42.19
5.52
21.2
74.8
50.84
55.47
0.0171
53.6
923.45
44.81
6.55
24
75.2
55.60
60.40
0.0186
51.2
955.68
47.66
空气入口密度ρt1
进出口平均温度tm
换热器空气平均密度
Δt2-Δt1
ln（Δt2/Δt1）
Δtm
λtm×
100
Cptm
μtm×
换热面积
u
（kg/m3）
（W/m.s）
（kW/kg.℃）
（Pa.s）
（m2）
1.227
45.8
1.120
62.8
1.29
48.51
2.79
1.94
0.4296
4.27
1.223
45.7
60.5
1.23
49.09
5.92
1.218
46.2
1.119
58.1
1.18
49.04
7.20
1.211
47
1.116
56.1
1.16
48.57
2.80
8.21
1.204
48
1.113
53.5
1.12
47.98
2.81
9.06
1.194
49.6
1.107
51.1
1.09
46.68
9.87
7
1.185
51.3
1.101
48.8
1.08
45.30
10.63
表5列管换热器半流通数据记录表
（kPa）
（kpa）
（kg/s）
11.6
70.3
26.0
0.0082
58.7
484.5
41.13
2.23
13.2
70.7
31.96
35.2
0.0111
57.5
639.6
55.18
3.2
14.8
38.37
42.1
0.0132
55.5
737.1
63.93
16.8
44.44
48.5
0.0152
53.5
817.5
71.88
5.4
19.6
50.17
54.5
0.0170
50.7
866.5
77.70
6.32
22.7
70.8
54.52
59.0
0.0183
48.1
884.0
81.64
7.25
25.3
71.5
58.61
63.1
0.0195
46.2
904.9
86.08
ln（Δt2/Δt1）
1.236
40.95
1.136
58.5
1.07
54.85
2.75
0.2148
8.50
1.231
41.95
1.133
57.3
1.06
53.97
11.49
1.225
42.55
1.131
55.3
1.03
53.68
13.74
1.219
43.55
1.128
53.3
1.01
52.95
15.86
1.209
44.95
1.123
50.5
0.97
51.92
17.81
1.199
46.75
1.117
47.9
0.95
50.41
19.26
升级会员 