实验指导书(对流传热表面传热系数的测定)

1对流传热表面传热系数的测定一、实验目的1、掌握强制对流传热表面传热系数的测定方法；2、通过实验掌握确定表面传热系数实验关联式中待定系数A和指数m、n的方法；3、通过实验提高对表面传热系数实验关联式的理解，并分析影响表面传热系数的因素，了解工程上强化传热的措施。二、实验原理由相似原理可知，对流传热的实验数据应当表示成相似准则数之间的函数关系，以管内单相强制对流传热为例，实验关联式的一般形式为：nmANuPrRe在本实验中，由于管内空气被加热，可取4.0n，则4.0PrRemANu，式中A和m为待定系数与指数。对方程两边同时取对数，则得到直线方程Relglglg4.0mARNu，在直线上任取两点的函数值代入方程中，即可得到系数A和指数m的值。本实验通过调节空气的流量，测得对应的表面传热系数，然后将实验数据整理为Nu、Re和Pr等特征数，通过双对数坐标作图法求得待定系数A和指数m的值。表面传热系数h的获得：由牛顿冷却定律得mthAQh——空气侧表面传热系数，)/(2kmW；Q——传热量，W；A——传热面积，2m；mt——管壁与管内空气的对数平均温差，℃。传热量Q还可由下式求得：3600/)()(1212ttVcttcqQppmV——空气的体积流量，hm/3。V由孔板流量计测得：54.08.26RV，R是孔板压降（kPa）；——空气的密度，3/mkg；pc——空气的定压比热容，)/(kkgJ；21t、2t——空气进出口温度，℃。hdNu，udRe，pcPr三、实验装置该装置为套管换热器（见下图），空气走内管，蒸汽走环隙，外管为玻璃管，内管为25×2mm紫铜管，有效长度为1.25m。空气进出口温度和壁温分别由铂电阻（Pt100）测量，测壁温的两支铂电阻用导热绝缘胶固定在管外壁，孔板流量计的压差通过压力传感器转换为电信号由表头显示,其单位为kPa。孔板流量计的孔径d0=20mm。蒸汽发生器的加热功率为1500w（额定电压220v）。1、蒸汽发生器2、蒸汽管3、补水口4、补水阀5、排水阀6、套管换热器7、放气阀8、冷凝水回流管9、空气流量调节阀10、压力（压差）传感器11、孔板流量计12、空气管13、风机四、实验步骤1、实验开始前，先熟悉配电箱各按钮与设备的对应关系，以便正确开启按钮；2、检查蒸汽发生器中的水位，使液位保持在1/2～2/3；3、打开总电源开关（红色按钮熄灭，绿色按钮亮，以下同）；4、实验开始时，关闭蒸汽发生器补水阀，接通蒸汽发生器的加热电源；5、待蒸汽产生后，开启风机。将风机流量控制在某一定值，待仪表数值稳定后，记录数据。改变空气流量（8～10次）重复实验，记录数据。6、在换热器的内管中插入混合器，重复以上5步骤再次进行实验；7、实验结束后，先停蒸汽发生器电源，再停风机，清理现场。五、实验注意事项1、实验前，务必使蒸汽发生器液位合适，液位过高，则水会溢入蒸汽套管内，过低，则可能烧坏加热器，一般水位高度为蒸汽发生器高度的2/3处；2、调节空气流量时，要做到心中有数，为保证湍流状态，孔板压差计的读数不应从零3开始。实验中要合理取点，以保证数据点的均匀；3、注意旁路阀的正确使用方法；4、操作小心防止烫伤；5、每改变一个流量后，待数据稳定后再测取数据。4六、实验数据整理表1实验数据整理项目序号空气入口温度1t℃空气出口温度2t℃壁温1℃壁温2℃孔板压降RkPamt℃A2m3/mkg54.08.26RVhm/3pc)/(kkgJ123456789105表1实验数据整理（续）项目序号h)/(2kmW)/(kmWsm/2sPausm/hdNuudRepcPr4.0PrlgNuRelg12345678910