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:LZB—25 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