传热综合实验Word文档格式.docx

1、t0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

2、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58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2-1 1

3、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P/kPa管路压降 P1/kPa123456备注： 表2-2 2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 P/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 2-4 1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

4、637734832230625263.262.060.960.561.061298.799.199.399.8100.398.3进出口温差t/22.624.326.128.330.436.0t1/58.161.464.567.669.773.1t2/35.537.138.439.3tm/45.895948.234150.327052.177153.056353.08084.543.712.912.101.370.583.893.232.591.911.300.56体积流量Vi/（m3/h）48.43944.31739.69434.06227.66218.174冷凝速率Wi/（kJ/s）0.01

5、5250.014080.012730.011010.008990.0060定压比热容Cpi/（kJ/kgC）1.005传热量Qi/（kJ/s）0.34630.34390.33390.31320.27460.2172传热系数 I /（kW/m20.122550.115730.107690.097450.084020.06644奴塞尔数Nu10-30.087620.082260.077620.068590.059020.04666雷诺数Re10-45.00774.59644.13293.55892.89821.9361普朗特数Pr106.968136.969366.970446.971396.97

6、1846.97185回归得到的特征数关联式 Nu = 0.0734Re0。67Pr0.41.数据处理示例：以第一组数据为例，Si=diLi = 3.14*20.010-3*0.98=0.0616m2； t1=tw-ti1=98.7-40.6=58.1 t2=tw-ti2=98.7-63.2=35.5定性温度tm = = = 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：=1.2814-0.00365t。故入口温度40.6C时，i=1.1332kg/m3； Vt0 = 23.80 = 23.80=47.638； Vi = Vt0 = 47.63

7、8 = 48.439； Wi = =0.01525；查表得Cpi = 1.005 kJ/kgQi = WiCpi（t2-t1）=0.015251.00522.6=0.3463kJ/s；i = = =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：I = 2.476+0.007t。故45.8959C时，i = 2.79710-2W/m2 Nui = =0.08762103；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：i =1.71+0.05t。C时，=1.939410-5 Pas；流量u = =1.5426105m/h； Rei = =

8、 5.00773104； Pri = = 0.696813.将数据代入式（2-3）可得：lg101.247 =lgA + mlg（5.00773104）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=0.01时，rmin = 0.917 |R|。该相关性在 = 0.01水平上显著。准确度预报：SD=0.00608，则被预测Nu值落在Nu2s范围内概率为95.4%，即预报Nu值的绝对误差2s=0.

9、01216.用同样的方法计算其他数据。表 2-5 2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=0.98m39739535632529327882082181180680581810191018102110201024101742442645548151254062.262.366.569.573.919.919.721.021.421.937.117137.000339.473240.834142.477641.15871881541220890470167686.3952139422710430.357827.474324.80

10、5621.390115.71229.1534冷凝速率Wi/（J/s）9.583748.679017.934066.908865.125923.00010.178190.163030.149270.132770.100800.064210.130260.119220.108420.096150.072690.046464503140797369583202323618138894.979734.979074.992905.000445.009485.00223回归得到的特征数关联式 Nu = 0.0139Re0.88Pr0.42 套管换热器类型判断依据一：根据强化比。强化比Nu1/Nu2 =0.

11、0734Re0。67Pr0.4/0.0139Re0.88Pr0.4 =5.2806Re-0.21,令强化比=1，得Re=2762.74,故当Re2762.74时，Nu1/Nu21，2号管为强化管；Re1,1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，i=0.10769；2号管

12、第二组Re=40797.23，Pr=0.497907，i=0.16303。通过比较可知i2/i1=1.5141，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 2-4 1号管与2号管p-Nu关系曲线图4实时任务进口温差：45C ； 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/8073516311151028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

13、.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Re10000，0.7Pr60；实际情况是：Re100000，0.4980.7， =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i0,所以传热管内的对流传热系数iK，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。2Nu-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。3p-Nu图像相同Nu下，P2近似大于P1，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。 .