对流传热实验实验报告

对流传热试验试验报告 试验三 对流传热试验 一、试验目的 1.驾驭套管对流传热系数的测定方法，加深对其概念和影响因素的理解，应用线性回来法，确定关联式中常数A、m的值； 2.驾驭对流传热系数随雷诺准数的变更规律； 3．驾驭列管传热系数Ko的测定方法。 二、试验原理 ㈠ 套管换热器传热系数与其准数关联式的测定 ⒈ 对流传热系数的测定 在该传热试验中，冷水走内管，热水走外管。 对流传热系数可以依据牛顿冷却定律，用试验来测定 （1） 式中管内流体对流传热系数，W/m2·℃； Qi管内传热速率，W； Si管内换热面积，m2； 内壁面与流体间的温差，℃。 由下式确定 （2） 式中t1，t2 冷流体的入口、出口温度，℃； Tw 壁面平均温度，℃； 因为换热器内管为紫铜管，其导热系数很大，且管壁很薄，故认为内壁温度、外壁温度和壁面平均温度近似相等，用tw 来表示。 管内换热面积 （3） 式中di内管管内径，m； Li传热管测量段的实际长度，m。 由热量衡算式 （4） 其中质量流量由下式求得 （5） 式中冷流体在套管内的平均体积流量，m3 / h； 冷流体的定压比热，kJ / kg℃； 冷流体的密度，kg /m3。 和可依据定性温度tm查得，为冷流体进出口平均温度。t1，t2， Tw， 可实行肯定的测量手段得到。 ⒉ 对流传热系数准数关联式的试验确定 流体在管内作强制湍流，被加热状态，准数关联式的形式为 . （6） 其中 ， ， 物性数据、、、可依据定性温度tm查得。经过计算可知，对于管内被加热的空气，普兰特准数变更不大，可以认为是常数，则关联式的形式简化为 （7） 这样通过试验确定不同流量下的与，然后用线性回来方法确定A和m的值。 ㈡ 列管换热器传热系数的测定 管壳式换热器又称列管式换热器。是以封闭在壳体中管束的壁面作为传热面的间壁式换热器。这种换热器结构较简洁，操作牢靠，可用各种结构材料（主要是金属材料）制造，能在高温、高压下运用，是目前应用最广的类型。由壳体、传热管束、管板、折流板（挡板）和管箱等部件组成。壳体多为圆筒形，内部装有管束，管束两端固定在管板上。进行换热的冷热两种流体，一种在管内流淌，称为管程流体；另一种在管外流淌，称为壳程流体。试验装置采纳双管程。 传热系数Ko用试验来测定 （1） 式中Ko列管传热系数，W/m2·℃； Qi管内传热速率，W； SO管外换热面积，m2； 平均温度差，℃。 由下式确定 （2） （3） 式中t1，t2 冷流体的入口、出口温度，℃； T1，T2 热流体的入口、出口温度，℃； 逆流时平均温度差，℃； 温差校正系数，由R、P的查到（课本P100）。 管外换热面积 （4） 式中dO内管管外径，m； LO传热管测量段的实际长度，m。 由热量衡算式 （5） 其中质量流量由下式求得 （6） 式中冷流体在套管内的平均体积流量，m3 / h； 冷流体的定压比热，kJ / kg℃； 冷流体的密度，kg /m3。 和可依据定性温度tm查得，为冷流体进出口平均温度。t1，t2， T1，T2， 可实行肯定的测量手段得到。 三、试验流程和设备主要技术数据 ⒈ 设备主要技术数据见表1 表1 试验装置结构参数 紫铜内管内径di（mm） 10.0（列管）；8.0（套管） 紫铜内管外径do（mm） 12.0 套管玻璃外管内径Di（mm） 37.0 套管玻璃外管外径Do（mm） 43.0 列管玻璃外管内径Di（mm） 70.0 列管玻璃外管外径Do（mm） 76.0 测量段（紫铜内管）长度L（m） 1.20 玻璃转子流量计 型号LZB25 泵 型号WB50/025 ⒉ 试验流程如图1所示。 ⒊ 试验的测量手段 ⑴温度的测量 冷水热水进出口温度采纳热电阻温度计测得。套管壁温采纳热电偶温度计测量。 ⑵ 加热 热水箱内装有2组加热器，热水箱为双层保温设计。加热方式采纳温度限制加热。 图1 水-水传热综合试验装置流程图 四、试验方法与步骤 ⒈ 试验前的打算，检查工作。 ⑴ 向水箱中加满水。 ⑵ 接通电源总闸，设定加热表温度为60oC，启动电加热器开关，起先加热。关闭热水端转子流量计阀门，启动热水泵，打开转子流量计阀门，选择一个换热器，使热水循环流淌。 2. 试验起先. ⑴ 选择套管换热器。调整热水流量为肯定值920L/h。 ⑵ 启动冷水泵用转子流量计调整流量，调好某一流量后稳定3-5分钟后，分别测量冷水的流量，进、出口的温度与壁面温度。然后，变更流量测量下组数据。一般从小流量到最大流量之间，要测量4～6组数据。 ⑶ 做完套管换热器的数据后，要进行列管换热器试验。分别记录热水进出口温度冷水进出口温度。试验方法同步骤⑵。 ⒊ 试验结束后，依次关闭加热、泵和总电源。一切复原。 五、试验留意事项 1、检查加热箱中的水位是否在正常范围内。特殊是每次试验结束后，进行下一次试验之前，假如发觉水位过低，应与时补给水量。 2、试验管路内部不能有气泡，高位槽肯定要有溢流，以保持冷流体流量稳定。 表1 套管换热器原始数据与数据整理表 No. 1 2 3 4 5 6 流量（L/h 100 150 200 250 300 350 t1℃） 15.3 14.6 14.2 14.0 13