對(duì)流傳熱系數(shù)的測(cè)定

1、01對(duì)流傳熱系數(shù)的測(cè)定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵螅ū靥睿┒?、?shí)驗(yàn)內(nèi)容和原理（必填）三、主要儀器設(shè)備（必填）四、操作方法和實(shí)驗(yàn)步驟五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和處理六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析（必填）七、討論、心得一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?. 掌握空氣在普通和強(qiáng)化傳熱管內(nèi)的對(duì)流傳熱系數(shù)的測(cè)定方法，了解影響傳熱系數(shù)的因素和強(qiáng)化傳熱的徑。2. 把測(cè)得的數(shù)據(jù)整理成Nu二BRen形式的準(zhǔn)數(shù)方程式，并與教材中相應(yīng)公式進(jìn)行比較。3. 了解溫度、加熱功率、空氣流量的自動(dòng)控制原理和使用方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和原理在實(shí)際生產(chǎn)中，大量情況采用的是間壁式換熱方式進(jìn)行換熱，就是冷、熱流體之間有一固體壁面，兩流體分別在固體壁面的兩側(cè)流動(dòng)，不直接接觸，通過(guò)固體壁

2、面進(jìn)行熱量交換。本實(shí)驗(yàn)主要研究汽氣綜合換熱，包括普通管和強(qiáng)化管。其中，水蒸氣和空氣通過(guò)紫銅管間接換熱，空氣走紫銅管內(nèi)，水蒸氣走紫銅管外，采用逆流換熱。所謂加強(qiáng)管，是在紫銅管內(nèi)加了彈簧，增大了絕對(duì)粗糙度，進(jìn)而增大了空氣流動(dòng)的湍流程度，使換熱效果更明顯。1. 空氣在普通和強(qiáng)化傳熱管內(nèi)對(duì)流傳熱系數(shù)的測(cè)定間壁式傳熱過(guò)程由熱流體對(duì)固體壁面的對(duì)流傳熱，固體壁面的熱傳導(dǎo)和固體壁面對(duì)冷流體的對(duì)流傳熱所組成。TtFigure1間壁式傳熱過(guò)程示意圖間壁式傳熱元件，在傳熱過(guò)程達(dá)到穩(wěn)態(tài)后，有Q=me(T-T)=me(t-1)=aA(T-T)=aA(t-1)=KAAt(1)1p1122p22111WM22Wmm式中：Q

3、傳熱量，J/s；m、m分別為熱流體、冷流體的質(zhì)量流量，kg/s；12e、e分別為定性溫度下熱流體、冷流體的比熱，J/(kg°C)；p1p2T、T分別為熱流體的進(jìn)、出口溫度，°C；12t、t分別為冷流體的進(jìn)、出口溫度，°C；12«、«分別為熱流體、冷流體與固體壁面的對(duì)流傳熱系數(shù)，W/(m2。C)；12A、A分別為熱流體、冷流體測(cè)的傳熱面積，m2；12(T-T)、(t-1)分別為熱流體、冷流體與固體壁面的對(duì)數(shù)平均溫差，°C；WMwmK以傳熱面積A為基準(zhǔn)的總傳熱系數(shù)，W/(m2°C)；A傳熱面積，m2；At冷、熱流體的對(duì)數(shù)平均溫差

4、，°。m熱流體與固體壁面的對(duì)數(shù)平均溫差可由式(2)計(jì)算：(T-T)Wm2)(T-T)-(T-T)2W21W12W2式中：T、T分別為熱流體進(jìn)、出口處熱流體側(cè)的壁面溫度，°C。W1W2冷流體與固體壁面的對(duì)數(shù)平均溫差可由式(3)計(jì)算：(t-1)二wm(t-1)-(t-1)W11w22lt-1ln-W4_13）t-tW22式中：J】、tw2分別為冷流體進(jìn)、出口處冷流體側(cè)的壁面溫度，°C。熱、冷流體間的對(duì)數(shù)平均溫差可由式（4）計(jì)算：Atm(T-t)-(T-t)1221(4).T-1ln12-T-121冷流體（空氣）質(zhì)量流量m可由式（5）計(jì)算：2m=V'p（5）20

5、式中：V'空氣實(shí)際體積流量，m3/s；P0空氣在孔板處的密度，kg/m3。本實(shí)驗(yàn)中P0即為空氣在進(jìn)口溫度下對(duì)應(yīng)的密度。無(wú)紙記錄儀上顯示的體積流量是將孔板處的空氣密度P0當(dāng)作1kg/m3時(shí)的讀數(shù)，因此，如空氣實(shí)際密度不等于該值，則空氣的實(shí)際體積流量應(yīng)按下式（6）進(jìn)行校正：V'二丄（6）式中：V無(wú)紙記錄儀上顯示的空氣的體積流量，m3/s。在本裝置的套管加熱器中，環(huán)隙內(nèi)通水蒸氣，紫銅管內(nèi)通空氣，水蒸氣在紫銅管表面冷凝放熱而加熱空氣。當(dāng)內(nèi)管材料導(dǎo)熱性能很好，即九值很大，且管壁厚度較薄時(shí)，可認(rèn)為W1傳熱過(guò)程達(dá)到穩(wěn)定后，由式（1）可得：7）mc(t-1)=aA(t-1)2p22122Wmm

6、c(t-t)即a=一尸2丄(8)2A(t-t)2Wm實(shí)驗(yàn)中測(cè)出紫銅管的壁溫tW1、2；冷流體的進(jìn)出口溫度11、平均=2、t2）下冷流體對(duì)應(yīng)的爲(wèi)2、實(shí)驗(yàn)用紫銅管的長(zhǎng)度1、內(nèi)徑A2="d21和冷流體的質(zhì)量流量m2，即可計(jì)算出"2。一般情況下，直接測(cè)量固體壁面溫度，尤其是管內(nèi)壁溫度，實(shí)驗(yàn)技術(shù)難度較大，因此，工程上通常采用通過(guò)測(cè)量相對(duì)較易測(cè)定的冷熱流體溫度來(lái)間接推算流體與固體壁面的對(duì)流傳熱系數(shù)，下面介紹其他測(cè)定對(duì)流傳熱系數(shù)a2的實(shí)驗(yàn)方法。近似法求算空氣側(cè)對(duì)流傳熱系數(shù)a2以管內(nèi)壁面積為基準(zhǔn)的總傳熱系數(shù)與對(duì)流傳熱系數(shù)間的關(guān)系為+RS2bd+2Xd+RS1d9）19/18式中：d、d分別

7、為換熱管的外徑、內(nèi)徑，m；12d換熱管的對(duì)流平均直徑，m；mb換熱管的壁厚，m；九一一換熱管材料的導(dǎo)熱系數(shù)，W/（m°C）；R、R分別為換熱管外側(cè)、內(nèi)側(cè)的污垢熱阻，m2K/W。S1S2總傳熱系數(shù)K可由式（1）求得：10）T，并查取匚加=（t+t）下冷流體對(duì)應(yīng)的c、傳熱面積A，即可2平均212p2K=AAtmQmc(t-1)2p2'21AAtm實(shí)驗(yàn)測(cè)定化、ti、12、Ti由上式計(jì)算得到總傳熱系數(shù)K。用本裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，考慮忽略換熱管兩端的污垢熱阻、銅管熱阻和水對(duì)流傳熱系數(shù)遠(yuǎn)大于空氣對(duì)流傳熱系數(shù)，則由式（9）得，a*K（11）2由此可見(jiàn)，被忽略的傳熱熱阻與冷流體側(cè)對(duì)流傳熱熱阻相比

8、越小，此法測(cè)得的的準(zhǔn)確性就越高。22準(zhǔn)數(shù)方程式對(duì)于流體在圓形直管內(nèi)作強(qiáng)制湍流對(duì)流傳熱時(shí)，傳熱準(zhǔn)數(shù)經(jīng)驗(yàn)式為Nu=0.023Re0.8Prn（12）ad式中：Nu努賽爾數(shù)，Nu=亍，無(wú)因次;dupRe雷諾數(shù)，Re=2，無(wú)因次;cPPr普蘭特?cái)?shù)，Pr=p2，無(wú)因次。上式適用范圍為：Re=1.0X1041.2X105，Pr=0.7120,管長(zhǎng)與管內(nèi)徑之比Ld>60。當(dāng)流體被加熱時(shí)n=0.4，流體被冷卻時(shí)n=0.3。式中：九'定性溫度下空氣的導(dǎo)熱系數(shù)，W/(mC)；u空氣在換熱管內(nèi)的平均流速，m/s；P定性溫度下空氣的密度，kg./m3；卩定性溫度下空氣的黏度，Pas。故由實(shí)驗(yàn)獲取的實(shí)驗(yàn)數(shù)

9、據(jù)計(jì)算出相關(guān)準(zhǔn)數(shù)后，在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上，即可作出NuRe直線，確定Nu=BRen的擬合方程，并與公認(rèn)的經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行對(duì)比，以驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果。三、主要儀器設(shè)備本實(shí)驗(yàn)的裝置圖如圖所示，實(shí)驗(yàn)裝置由蒸汽發(fā)生器、孔板流量變送器、變頻器、套管換熱器及溫度傳感器、智能顯示儀表等構(gòu)成?？諝庖凰魵鈸Q熱流程:來(lái)自蒸汽發(fā)生器的水蒸氣進(jìn)入套管換熱器，與被風(fēng)機(jī)抽進(jìn)的空氣進(jìn)行換熱，冷凝水經(jīng)排出閥排入盛水裝置?？諝饨?jīng)孔板流量計(jì)進(jìn)入套管換熱器內(nèi)管，流量經(jīng)變頻器調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到自動(dòng)控制，熱交換后從風(fēng)機(jī)出口排出。©上1一鳳機(jī)2-蒸汽發(fā)生器3孔扳流業(yè)計(jì)H壓差傳感器于一普通套管換拔器6強(qiáng)化套曽換熱器(Kg譏T.TTwl.T小T

10、wl；T歸一溫座傳感器H.F2.F3,F4、FS,F6閥門Figure2橫管對(duì)流傳熱系數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)裝置流程圖表格1橫管對(duì)流傳熱系數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)裝置流程圖符號(hào)說(shuō)明表名稱符號(hào)單位備注冷流體流量Vm3/h冷流體進(jìn)口溫度t1°C紫銅管規(guī)格爐19X1.5mm,普通管冷流體出口溫度t2°C即內(nèi)徑為16mm,強(qiáng)化管冷流體出口溫度t'2C有效長(zhǎng)度為980mm,蒸汽發(fā)生器內(nèi)蒸汽溫度T1C冷流體流量范圍：316m3/h.普通管熱流體進(jìn)口端壁溫TW1C普通管熱流體出口端壁溫TW2C普通管外蒸汽溫度TC加強(qiáng)管熱流體進(jìn)口端壁溫T'WC加強(qiáng)管熱流體出口端壁溫Tw'°C加強(qiáng)管

11、外蒸汽溫度T'°C1. 手動(dòng)操作1檢查儀表、風(fēng)機(jī)、蒸汽發(fā)生器及測(cè)溫點(diǎn)是否正常，將蒸汽發(fā)生器灌水至液位2/3（現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)實(shí)際上為4/5）處。2打開總電源開關(guān)、儀表電源開關(guān)，選擇管路，并與儀表顯示一致后，開啟蒸汽發(fā)生器，加熱。同時(shí)，稍微開啟兩個(gè)不凝氣體排出閥，控制溫度在100°C左右。3等有大量不凝氣體冒出時(shí)，蒸汽緩緩進(jìn)入換熱器環(huán)隙以加熱套管換熱器，再打開換熱器冷凝水排放閥，使環(huán)隙中的冷凝水不斷地排出。4啟動(dòng)風(fēng)機(jī)，調(diào)節(jié)風(fēng)量至最大值進(jìn)行試實(shí)驗(yàn)，然后依次減小空氣流量（在普通管的時(shí)候，從20m3/h到6m3/h）,確定6個(gè)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)（為了保證對(duì)數(shù)圖像上的等間隔，此時(shí)應(yīng)當(dāng)選擇等比數(shù)列

12、）。待流量和熱交換穩(wěn)定后，分別讀取冷流體流量、冷流體進(jìn)出口溫度、熱流體進(jìn)出口壁溫以及蒸汽溫度（利用電腦軟件記錄）。5.普通管測(cè)好后切換閥門進(jìn)行強(qiáng)化管數(shù)據(jù)測(cè)定，方法同步驟4（強(qiáng)化管確定4個(gè)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)即可），記錄4組數(shù)據(jù)。5.實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，先關(guān)閉蒸汽發(fā)生器電源，待蒸汽發(fā)生器內(nèi)溫度下降至95°C以下后，再關(guān)閉風(fēng)機(jī)電源，關(guān)閉總電源，做好清潔工作。2. 自動(dòng)操作（1）前5步準(zhǔn)備工作同上操作；（2）打開“綜合傳熱系數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)MCGS組態(tài)文件，進(jìn)入“綜合傳熱系數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)軟件”界面，點(diǎn)“綜合傳熱系數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)”按鈕，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)界面；（3）輸入正確的“實(shí)驗(yàn)批號(hào)”、“姓名”、“學(xué)號(hào)”、“裝置號(hào)”后，點(diǎn)擊“確定”按

13、鈕，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)。（4）點(diǎn)擊“豎管傳熱系數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)”按鈕，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)。（5）將鼠標(biāo)移至“豎管傳熱系數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)”上，指針轉(zhuǎn)變?yōu)槭中?。單擊鼠?biāo)左鍵，出現(xiàn)豎管傳熱系數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)主窗口。（6）點(diǎn)擊“普通管實(shí)驗(yàn)”或“強(qiáng)化管實(shí)驗(yàn)”按鈕，選擇實(shí)驗(yàn)。（7）將鼠標(biāo)移至“加熱器氣相溫度”的數(shù)值上，指針轉(zhuǎn)變?yōu)槭中汀螕羰髽?biāo)左鍵，出現(xiàn)加熱溫度設(shè)定窗口。（8）加熱溫度設(shè)定窗口默認(rèn)初始為手動(dòng)狀態(tài)，如上圖，按實(shí)驗(yàn)要求輸入加熱溫度輸出值，點(diǎn)擊“改變輸出值”按鈕，調(diào)節(jié)加熱功率，此時(shí)，下方的百分比填充構(gòu)件中的輸出值也會(huì)隨之上升相應(yīng)的高度。注意：A.此處的加熱溫度輸出值并不是真正的加熱溫度大小，而是希望輸出加熱功率占最大功率的百分比，數(shù)值

14、在0-100之間，低于或高于此范圍會(huì)按最小值0或最大值100處理。B.輸入要求的輸出值后，若按回車鍵，下方的百分比填充構(gòu)件中的輸出值也會(huì)隨之上升相應(yīng)的高度，但是數(shù)據(jù)并沒(méi)有真正傳到實(shí)驗(yàn)裝置的儀表中。因此，必須用鼠標(biāo)點(diǎn)擊“改變輸出值”按鈕來(lái)實(shí)現(xiàn)加熱溫度的調(diào)節(jié)。此時(shí)，可通過(guò)手動(dòng)先調(diào)加熱功率為100%,同時(shí)，稍微開啟兩個(gè)不凝氣體排出閥，控制溫度在100°C左右。等有大量蒸氣產(chǎn)生時(shí)，打開相應(yīng)的換熱器冷凝水排放閥，再調(diào)小功率，滿足實(shí)驗(yàn)要求的蒸氣量即可。（9）點(diǎn)擊設(shè)定窗口中的“手動(dòng)”按鈕，將加熱溫度調(diào)節(jié)切換為自動(dòng)狀態(tài)，同樣可以達(dá)到調(diào)節(jié)加熱溫度的效果。此時(shí)，“輸出”比例填充構(gòu)件失去作用。與手動(dòng)狀態(tài)不

15、同的是，此處輸入的設(shè)定值為實(shí)際加熱溫度的大小，范圍為實(shí)際的量程，不足或超過(guò)量程會(huì)按兩個(gè)最值處理。在確認(rèn)修改時(shí)，仍與手動(dòng)方式一樣，需要點(diǎn)擊“改變?cè)O(shè)定值”按鈕。步驟8與步驟9效果相同，但在此實(shí)驗(yàn)中，只能用手動(dòng)；（10）將鼠標(biāo)移至“冷流體流量”的數(shù)值上，指針轉(zhuǎn)變?yōu)槭中?。單擊鼠?biāo)左鍵，出現(xiàn)流量設(shè)定窗口。（11）流量控制和加熱控制一樣。待有大量蒸氣冒出時(shí)，可以打開風(fēng)機(jī)，手動(dòng)或自動(dòng)調(diào)節(jié)流量；（12）等實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)穩(wěn)定，點(diǎn)擊實(shí)驗(yàn)主界面中的“數(shù)據(jù)采集”按鈕，記錄數(shù)據(jù)，也可點(diǎn)擊“數(shù)據(jù)瀏覽”按鈕，瀏覽歷史數(shù)據(jù)；（13）多次改變流量，采集適量數(shù)據(jù)后，可點(diǎn)擊“強(qiáng)化管實(shí)驗(yàn)”按鈕，進(jìn)行強(qiáng)化管實(shí)驗(yàn)，操作方法同普通管，也可以退出

16、實(shí)驗(yàn)，步驟同（14）、（15）；（14）待實(shí)驗(yàn)完成后，點(diǎn)擊“退出”按鈕，返回“退出實(shí)驗(yàn)”窗口，回到“綜合傳熱系數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)軟件”界面，再單擊“退出實(shí)驗(yàn)”按鈕退出實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)；（15）回到“綜合傳熱系數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)軟件”界面，再單擊“退出實(shí)驗(yàn)”按鈕退出實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)；（16）實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，先關(guān)閉蒸汽發(fā)生器電源，待蒸汽發(fā)生器內(nèi)溫度下降至95C以下后，再關(guān)閉風(fēng)機(jī)電源。關(guān)閉總電源，將實(shí)驗(yàn)裝置恢復(fù)原狀。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和處理1、實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)記錄表格2實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)序號(hào)冷流體進(jìn)口溫度t/°C1冷流體出口溫度t/°C2冷流體流量V(m3/h)蒸汽進(jìn)口處壁溫T/°CW1蒸汽出口處壁溫T/°

17、CW2管外蒸汽溫度T/°C加熱器汽相溫度/°c管道名稱119.29869.19819.9506100.18296.9163.03101.302普通管219.29870.815.7247100.18297.0143.03101.302普通管319.3987212.3009100.18296.8162.93101.302普通管419.5739.77613100.18296.6183.132101.302普通管519.573.6987.56035100.18296.523.03101.2普通管619.574.35.73756100.18296.523.03101.2普通管719.

18、575.314.152898.89699.588107.06101.2強(qiáng)化管819.677.810.510499.09499.588106.758101.2強(qiáng)化管919.579.38.1740599.09499.588106.554101.2強(qiáng)化管1019.39880.0985.9636699.09499.588106.554101.2強(qiáng)化管注：表格中陰影部分是普通管的溫度傳感器壞掉了，不過(guò)并不影響后續(xù)的計(jì)算。300K時(shí)，空氣的定壓比熱容cp=1.005kJ/(kg*K)2、對(duì)流傳熱系數(shù)求算表格3對(duì)流傳熱系數(shù)求算1序冷流體進(jìn)口實(shí)際冷流體實(shí)際冷流體質(zhì)量實(shí)際冷流體質(zhì)冷流體進(jìn)出口管道號(hào)密度kg/m3

19、體積流量流量(kg/h)量流量(kg/s)平均溫度/c名稱(ms/h)11.208E+001.815E+012.192E+016.090E-034.425E+01普通21.208E+001.431E+011.728E+014.800E-034.505E+01普通31.207E+001.120E+011.352E+013.754E-034.570E+01普通41.207E+008.899E+001.074E+012.983E-034.625E+01普通51.207E+006.882E+008.306E+002.307E-034.660E+01普通61.207E+005.223E+006.303E

20、+001.751E-034.690E+01普通71.207E+001.288E+011.555E+014.319E-034.740E+01強(qiáng)化81.206E+009.569E+001.154E+013.207E-034.870E+01強(qiáng)化91.207E+007.441E+008.980E+002.494E-034.940E+01強(qiáng)化101.207E+005.428E+006.553E+001.820E-034.975E+01強(qiáng)化 表格3各數(shù)據(jù)來(lái)源說(shuō)明： 冷流體進(jìn)口密度的求取【kg/m3】：由PV二nRT可知，在一定的壓力下，一定質(zhì)量的氣體n定，體積和溫度成正比，因此，密度和溫度成反比。因此不同

21、溫度下的密度可由下式求得：Tp=p-0(13)其中，P是空氣在0°C時(shí)的密度，大小為1.293kg/m3；T為0°C的熱力學(xué)溫標(biāo)273.15K。00具體求解方程如下：p二1.293273.15kg/m3(14)273.15+11實(shí)際冷流體體積流量【m3/h】： 實(shí)際冷流體質(zhì)量流量【kg/h】m=pv即：質(zhì)量=密度*體積流量 定性溫度取冷流體進(jìn)出口溫度的平均值【°C】：t=l(t+t)平均212表格4對(duì)流傳熱系數(shù)求算2序號(hào)平均溫度下的空氣熱容kJ(kgK)進(jìn)出口溫差/C(t-1)Wm接觸面積對(duì)流傳熱系數(shù)a2管道名稱11.005E+004.990E+014.964E+

22、015.127E-021.200E+02普通管21.005E+005.150E+014.852E+015.127E-029.987E+01普通管31.005E+005.260E+014.742E+015.127E-028.164E+01普通管41.005E+005.350E+014.645E+015.127E-026.735E+01普通管51.005E+005.420E+014.582E+015.127E-025.349E+01普通管61.005E+005.480E+014.534E+015.127E-024.148E+01普通管71.005E+005.580E+014.653E+015.12

23、7E-021.015E+02強(qiáng)化管81.005E+005.820E+014.458E+015.127E-028.206E+01強(qiáng)化管91.005E+005.980E+014.339E+015.127E-026.739E+01強(qiáng)化管101.005E+006.070E+014.275E+015.127E-025.066E+01強(qiáng)化管 表格4各數(shù)據(jù)來(lái)源說(shuō)明 平均溫度下的空氣熱容【kJ/(kgK)】(在計(jì)算中注意此處單位為kJ)查化工原理附錄表得知。進(jìn)出口溫差【°C】直接由進(jìn)出口溫度的測(cè)量值想減即可。指數(shù)平均溫差【C】(t-1)wm(t-1)-(t-1)W11w22lt-1ln-wi_it-

24、tW22接觸面積的計(jì)算：【m2】A=兀dl，其中d=16mm,l=1020mm，所以A=0.051m2。2222對(duì)流傳熱系數(shù)a【W(wǎng)/(m2K)】2mc(t-1)2p22、1A(t-1丿2W3準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式表格5雷諾數(shù)的求取序號(hào)d2實(shí)際冷流體體積流量(m3/h)實(shí)際冷流體體積流量(m3/s)實(shí)際流速m/s空氣粘度系數(shù)冷流體進(jìn)口密度kg/m3雷諾數(shù)管道名稱11.600E-021.815E+015.043E-032.508E+011.960E-051.208E+002.473E+04普通21.600E-021.431E+013.975E-031.977E+011.960E-051.208E+001.94

25、9E+04普通31.600E-021.120E+013.110E-031.547E+011.960E-051.207E+001.524E+04普通41.600E-028.899E+002.472E-031.229E+011.960E-051.207E+001.211E+04普通51.600E-026.882E+001.912E-039.508E+001.960E-051.207E+009.367E+03普通61.600E-025.223E+001.451E-037.216E+001.960E-051.207E+007.109E+03普通71.600E-021.288E+013.579E-031

26、.780E+011.960E-051.207E+001.753E+04強(qiáng)化81.600E-029.569E+002.658E-031.322E+011.960E-051.206E+001.302E+04強(qiáng)化91.600E-027.441E+002.067E-031.028E+011.960E-051.207E+001.013E+04強(qiáng)化101.600E-025.428E+001.508E-037.499E+001.960E-051.207E+007.390E+03強(qiáng)化 表格5數(shù)據(jù)說(shuō)明 內(nèi)管半徑d2【m】，由實(shí)驗(yàn)書直接提供。 實(shí)際冷流體體積流量【m3/h】，已求出。 實(shí)際流速【m/s】4V

27、9;u二nd2 空氣粘度系數(shù)【Pas】，直接查表可得。 冷流體進(jìn)口密度【kg/m3】，已求出。 雷諾數(shù)Re=dup表格6普蘭特準(zhǔn)數(shù)的計(jì)算序號(hào)平均溫度下的空氣熱容kJ/（kg*K）空氣粘度系數(shù)導(dǎo)熱系數(shù)（查表得知）普蘭特?cái)?shù)管道名稱11.0051.96E-050.02836.96E-04普通管71.0051.96E-050.02836.96E-04強(qiáng)化管 表格6數(shù)據(jù)說(shuō)明 平均溫度下的空氣熱容【kJ/（kg*K）】，查表得。 空氣粘度系數(shù)【Pas】，直接查表可得。 導(dǎo)熱系數(shù)【W(wǎng)/（mK）】，直接查表可得。 說(shuō)明：化工原理書后的附錄中，以上三個(gè)參數(shù)都是以一定的溫度區(qū)間給出，本次實(shí)驗(yàn)中的定性溫度全部落入同

28、一個(gè)溫度區(qū)間，因此導(dǎo)致所有數(shù)據(jù)均為一樣。表格7努賽爾數(shù)的求取序號(hào)d2導(dǎo)熱系數(shù)（查表得知）努賽爾數(shù)（求法1）普蘭特?cái)?shù)雷諾數(shù)努賽爾數(shù)（求法2）管道名稱11.600E-022.830E-026.784E+016.960E-012.473E+046.506E+01普通21.600E-022.830E-025.647E+016.960E-011.949E+045.378E+01普通31.600E-022.830E-024.616E+016.960E-011.524E+044.418E+01普通41.600E-022.830E-023.808E+016.960E-011.211E+043.676E+01普

29、通51.600E-022.830E-023.024E+016.960E-019.367E+032.993E+01普通61.600E-022.830E-022.345E+016.960E-017.109E+032.400E+01普通101.600E021.600E021.600E021.600E022.830E-022.830E-022.830E-022.830E-025.740E+016.960E-011.753E+044.942E+01強(qiáng)化4.639E+013.810E+012.864E+016.960E-016.960E-016.960E-011.302E+041.013E+047.390

30、E+033.895E+013.186E+012.476E+01強(qiáng)化強(qiáng)化強(qiáng)化表格7數(shù)據(jù)說(shuō)明內(nèi)管半徑d25】，由實(shí)驗(yàn)書直接提供。導(dǎo)熱系數(shù)【W(wǎng)/（mK）】直接查表可得。 努賽爾數(shù)（求法1）adNu=2 普蘭特?cái)?shù)，雷諾數(shù)，以上兩表均已求出。 努賽爾數(shù)（求法2）Nu=0.023Reo.8Prn，流體被加熱時(shí)n=0.4o 易知，由方法二求得的努賽爾準(zhǔn)數(shù)將嚴(yán)格符合冪級(jí)數(shù)為0.8的曲線（經(jīng)驗(yàn)公式曲線），而方法一求得的努賽爾準(zhǔn)數(shù)正是我們需要進(jìn)行擬合的曲線（實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)曲線），因此我們將使用方法二作為規(guī)范曲線加以對(duì)照。4準(zhǔn)數(shù)方程式的作圖和擬合處理注：在以上兩圖中，R2=1的曲線為經(jīng)驗(yàn)公式曲線，R2<1的曲線為實(shí)

31、驗(yàn)曲線。六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析1、誤差計(jì)算根據(jù)擬合直線得出的Nu和Re關(guān)系為:普通管：Nu=0.0124Re0.8524強(qiáng)化管：Nu=O.O226Reo。8036根據(jù)定性溫度時(shí)候的Pr值為0.696，代入經(jīng)驗(yàn)公式Nu=O.O23Reo.8Pro4，得到Nu=0.0199Re。8普通管誤差:B=(0.0199-0.0124)/0.0199*100%=37.7% n=(0.8524-0.8)/0.8*100%=6.55%強(qiáng)化管誤差:B=(0.0199-0.0226)/0.0199*100%=13.6% n=(0.8036-0.8)/0.8*100%=0.45%取實(shí)驗(yàn)測(cè)得的各個(gè)Re代入方程，可以得到經(jīng)驗(yàn)

32、公式對(duì)應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)值和實(shí)驗(yàn)值的對(duì)比如下表，以及誤差：表格8普通管誤差表管道名稱普通管普通管普通管普通管普通管普通管雷諾數(shù)2.4727E+041.9489E+041.5243E+041.2112E+049.3670E+037.1086E+03努賽爾數(shù)6.7841E+015.6466E+014.6155E+013.8080E+013.0244E+012.3454E+01努賽爾數(shù)(經(jīng)驗(yàn)法)6.5060E+015.3779E+014.4181E+013.6759E+012.9927E+012.4000E+01相對(duì)誤差4.28%5.00%4.47%3.59%1.06%2.27%表格9強(qiáng)化管誤差表管道名稱強(qiáng)化管強(qiáng)化管強(qiáng)化管雷諾數(shù)1.7535E+041.3020E+041.0127E+04努賽爾數(shù)5.7404E+014.6393E+013.8101E+01努賽爾數(shù)(經(jīng)驗(yàn)法)4.9420E+013.8946E+013.1855E+01相對(duì)誤差16.16%19.12%19.61%2、誤差分析1) 實(shí)驗(yàn)結(jié)果經(jīng)過(guò)人為多步的復(fù)雜計(jì)算，中間有著四舍五入，有一定的累計(jì)誤差。2) 儀器本身存在系統(tǒng)