换热器传热系数测定讲解Word格式.docx

1、 i 管内流体对流传热系数， w/ （m 2）； Q i 管内传热速率， w；V m Cpm tQi m pm （5-2）i 36003 V 空气流过测量段上平均体积， m3/h ；Pm 测量段上空气的平均密度， kg/m ；Si 管内传热面积， m ；1 页Cpm 测量段上空气的平均比热， J/（kg.g）； tm管内流体空气与管内壁面的平均温度差，。tmTw t1 Tw t 2TS t1 lnTS t 25-3）当 2 t1 / t2 0.5 时，可简化为tm TW t1 t22 t1， t2 冷流体（空气）的入口、出口温度，；Tw 壁面平均温度，。2、对流传热系数准数关联式的实验确定：流

2、体在管内作强制对流时，处于被加热状态，准数关联式的形式为：Nu AReim Prin5-4）5-5）其中，传热 准数： Nu iidi5-6）雷诺准数： Re id iu i i5-7）其中： u-测量段上空气的平均流速： uF 36005-8）Pr c pi i普朗特准数： Pr i5-9）对于管内被加热的空气，普朗特准数 Pri 变化不大， Nui AReimPri0.4 通过实验确定不同流量下的 Rei 与 Nui 。3 、关联式 Nui AReim Pri0.4 中的常数 A， m的确定： N0u.4 纵坐标， Re 为横坐标，在对数坐标上绘 Pr0.4得到准数关联式 Nui ARei

3、m Pri0.4 中的常数 A，m。可认为是常数，关联式简化为：5- 10）PNr0u.4 Re 关系，作图、回归Pr同理得到强化管准数关联式 Nui AReim Pri0.4 中的常数 A，4 、强化比的确定m。将强化套管换热器求得的 Re、Pr 数值分别带入强化管和普通管换热器所得的准 关联式中，可以得到 Nu 及 Nu 0,强化比 =Nu /Nu0。5 、换热器总传热系数 K0 的确定 ： 试验中若忽略换热器的热损失，在稳态传热过程中，空气升温获得的热量与对流 传递热量及换热器的总传热量均相等，则以外表面为基准的总传热系数：K 0 （5-11）tmS0式中 S0- 传热管外表面传热面积

4、，m2 。 因为本实验中 i0 （ i、0 分别为管 内，外壁传热系数 ） ，故传热管内的对流传热系数 i冷热流体间的总传热系数 K0。四、 实验装置气-汽传热综合测定实验装置流程图二）设备参数实验内管内径 d1（mm）20.00实验内管外径 d2（mm）22.00实验外管内径 D1（mm）50.0实验外管外径 D2（mm）57.0测量段（紫铜内管）长度 L（ m）1.20强化内管内插物 （ 螺旋线圈）尺寸丝径 h（mm）1截距 H（mm）40加热釜操作电压200V操作电流10A三）、空气流量测量 空气流量测量由孔板流量计测量，由以下公式计算：273 t 3V Vt1 m （m3/h） （5-

5、12）273 t1273 t1 3Vt1 V20 1 （m3/h） （5-13）1 20 273 20V20 13.909 （ P）0.648 （m3/h） （5- 14）式中， V空气实际流量， m3/h ； V t1入口温度下的空气体积流量， m3/h； V20 20时体积流量， m3/h 。五、实验方法与步骤（一）实验前的准备及检查工作1、向电热釜中加水至标志线上端处。2、向冰水保温瓶中加入适量冰水，并保证整个实验过程中热电偶冷端均处于 0 。3、检查空气流量旁路调节阀是否全开， 检查普通套管换热器的空气支路控制阀是 否打开，使其分别与蒸汽上升支管和大气相通，并将强化套管换热器的进出口的

6、阀门 全部关闭。4、接通电源总开关，设定加热电压 185V，启动电加热器开关，开始加热。（二）实验过程1、一段时间后水沸腾，观察蒸汽排出口有恒量蒸汽排出，标志着实验可以开始。2、约加热 10ming 后，可提前启动鼓风机， 保证开始时空气入口温度 t 1 比较稳定。3、调节空气流量旁路阀的开度， 使压差计的读数为所需的空气流量值。 从最小到 最大流量依次测量 , 每改变一次流量， 稳定 58min, ，读取孔板流量计压差 p,入口温 度 t1,出口温度 t2,和 TW 值，并记录下读数，测量 6 组数据。4、测量完毕后， 先打开强化套管的空气和蒸汽支路控制阀，再关闭普通套管空气 和蒸汽支路控制

7、阀，重复步骤 3，进行强化套管换热器的实验。测定 6 组实验数据。5、实验中应注意观察储水罐中水位，若水位降至液位计下端处线，应及时补水。（三）实验结束关闭加热开关，过 5min 后关闭鼓风机，并将旁路阀全开。再关总电源。六、注意事项1、最大最小流量值一定要做。2、实验中应注意观察储水罐中水位，若水位降至液位计下端处线，应及时补水。3、电热釜，是生产水蒸气的装置，为了安全和长久使用，建议最高加热电压不超 过 200V 。七、数据处理及计算实例（第二套）一）普通管实验数据处理表三 普通管实验数据整理表设备编号： 2# 传热管内径 d1=20mm 传热管外径 d2=22mm 传热管长度 =1.20

8、m2 2 2内传热面积 S1=0.075408m2 外传热面积 S2=0.082949m2 流通截面积 F=0.0003142m2N0.456孔板流量计 压差P/KPa0.200.901.602.302.953.45t 1/ 24.728.230.733.236.840.4t 2/ 61.958.658.058.460.862.6Tw/100.3100.4t m/ 43.343.444.445.848.851.5m（kg/m 3）1.121.09m（w/m）0.02780.0283Cpm（J/Kg ）1005m1051.941.96t m（ ）56.0554.651.648.9V20（m3/h

9、）4.9012.9918.8623.8628.0431.03Vt1 （m3/h）4.9413.1719.2024.3928.8332.09Vm（m3/h）5.2513.8420.0725.4029.9533.23um（m3/h）4.6412.2317.7422.4526.4829.38Qi （w）61.06131.52171.27200.11224.72224.48i（w/m 2）14.2130.6040.5248.6057.7560.88Re53591412420483259253057032676Nu10.2222.0129.1534.9741.5543.020.7010.696Nu/Pr

10、0.411.7825.3733.6040.3047.8849.73光滑管关联式 Nu=0.0126Re 0.7959Pr0.4 A=0.0126,m=0.7959K0（w/m2）11.5324.8232.8839.4346.8549.39计算实例：已知：传热管内径 d1=0.02m, 外径 d2=0.022m,传热管长度 L=1.20m,流通截面积： F=d2/4=3.1420.022/4=0.0003142（m 2）,t1=24.7,t2=61.9,平均导热系数 m=0.0278（w/m K），平均黏度 m =1.9410-5（Pas）。2、求冷热流体间的平均温差 tm。由公式（ 5-4）可

11、得：tm TW t1 t2 100.3 24.7 61.9 57.0（） 。223 、求管内平均体积流量 Vm。由公式（ 5- 12）、（ 5- 13）、（ 5- 14）求得：V20 13.909 （ P）0.648 13.909 0.200.648 4.90 （m3/h），273 24.7 4.94 （m3/h），273 20Vm Vt1 227733 ttm1 4.94 227733 2443.73 5.25（m3/h）。diumRe i d iu m mm其中管内平均流速um，由公式 （5-8） 求得：Vmu m F 3600 0.0003142 36004.64（m / s）。求普朗特准数 Pr。由公式（ 5-9）求得：Pr i c pm m1005 1.94 10 50.701 。A,m。Nu0.4 Re 关系图， 并进行回归公Pr0.40 . 02787、求准数关联式 Nui AReimPri0.4 中的常数项Nu m 计算： Nu 10.22 11.78。Pr0.4 ARem 计算：Pr0.4 0.7010.4 11.78。PNr0u.4 纵坐标， Re为横坐标，在对数坐标上绘 式。见图 2