化工原理實驗總傳熱系數(shù)及熱損失課件

化工原理實驗總傳熱系數(shù)與熱損失

11/23/2022化工原理實驗總傳熱系數(shù)與熱損失11/21/20221一、

實驗?zāi)康募叭蝿?wù)1、定裸管及保溫管的熱損失，比較二者大小。2、測定保溫管保溫材料（聚胺酯泡沫塑料）的導(dǎo)熱系數(shù)λ。3、掌握管壁對空氣自然對流傳熱膜系數(shù)的測定方法。4、熟悉幾種蒸汽加熱設(shè)備傳熱系數(shù)的簡便測定方法，并比較它們的大小。11/23/2022一、

實驗?zāi)康募叭蝿?wù)1、定裸管及保溫管的熱損失，比較二者2二、基本原理工業(yè)生產(chǎn)中，若設(shè)備的外壁溫度高于周圍環(huán)境（大氣）溫度，則設(shè)備壁面將以對流和輻射方式向外散熱，造成熱損失。如果設(shè)備內(nèi)為水蒸氣冷凝，則只要測量設(shè)備內(nèi)蒸汽的冷凝量即可算出熱損失量。11/23/2022二、基本原理工業(yè)生產(chǎn)中，若設(shè)備的外壁溫度高于周圍環(huán)境3℃設(shè)蒸汽在其飽和溫度℃下冷凝，產(chǎn)生凝液的體積為，密度為，在飽和溫度下水蒸氣的汽化潛熱為，凝液溫度也為則設(shè)備的熱損失可由下式求得：11/23/2022℃設(shè)蒸汽在其飽和溫度℃下冷凝，產(chǎn)生凝液的體積為，密度4對于置于大空間的小設(shè)備的自由放熱情況而言，若其傳熱面積為，設(shè)備內(nèi)蒸汽的溫度為

℃，周圍空氣的溫度為

℃，并假設(shè)保持不變，則其傳熱系數(shù)可按傳熱基本方程式求得，即：

11/23/2022對于置于大空間的小設(shè)備的自由放熱情況而言，若其傳熱面積為5對于強制對流換熱設(shè)備，其傳熱系數(shù)仍可用上式計算，但其中應(yīng)為對數(shù)平均值，就本實驗裝置水或空氣經(jīng)套管換熱而言=11/23/2022對于強制對流換熱設(shè)備，其傳熱系數(shù)仍可用上式計算，但其中應(yīng)6式中表示水（或空氣）的出口溫度，表示水（或空氣）的進(jìn)口溫度，表示設(shè)備中蒸汽的飽和溫度。計算熱損失的對流輻射聯(lián)合傳熱膜系數(shù)。可由下式求得：11/23/2022式中表示水（或空氣）的出口溫度，表示水（或空氣）的進(jìn)口溫度7式中Q為按式1求得到熱損失量，為設(shè)備的外壁面積，為壁溫。為環(huán)境空氣的溫度。保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)可由下式求得。

11/23/2022式中Q為按式1求得到熱損失量，為設(shè)備的外壁面積，為壁溫。8式中：--為保溫層長度；--為保溫層內(nèi)表面溫度；

--為保溫層外表面溫度

--為保溫層的內(nèi)半徑；

--為保溫層的外半徑；

--通過壁面散失的熱量可按式1求得11/23/2022式中：--為保溫層長度；--為保溫層內(nèi)表面溫度；--為保溫9三、裝置和流程

本實驗裝置如圖5－1所示。設(shè)備共有五根傳熱管，管徑為Φ34×4㎜，管長1000㎜，外套管管徑為Φ60×3.5㎜。裝置和流程見11/23/2022三、裝置和流程本實驗裝置如圖5－1所示。裝置和流10圖5—1熱損失實驗裝置圖123456789(1--4)10(1--4)111212121212111111111516171819水蒸氣去地溝來自風(fēng)管排入大氣來自高位水槽去地溝1413數(shù)字表示11/23/2022圖5—1熱損失實驗裝置圖123456789(1--4)10111.加熱蒸汽調(diào)節(jié)閥;2.壓力表；3.排水閥；4.翅片管（翅片為裝）5.水夾套管；6.裸管；7.空氣夾套管；8.保溫管；9.（1～4）液封管；10.（1～4）量筒；11.（1～5）凝液收集閥；12.（1～5）不凝性氣體排氣閥；13.空氣調(diào)節(jié)閥；14.水調(diào)節(jié)閥；15、16.U型壓差計；17.保溫瓶；18.轉(zhuǎn)換開關(guān)；19.UJ36電位差計；20.鎧裝熱電偶11/23/20221.加熱蒸汽調(diào)節(jié)閥;2.壓力表；12四、操作要點

1、在實驗開始前必須掌握UJ－36電位差計的使用方法。2、調(diào)好冷卻風(fēng)速和水速：打開空氣閥門13及水閥門14，參照壓差—流速圖，利用U型壓差計15.16，使風(fēng)速及水速保持在常用流速范圍。3、調(diào)好蒸汽流量；11/23/2022四、操作要點1、在實驗開始前必須掌握UJ－36電位差計的使13a）緩緩打開總蒸汽閥1，五根管子同時進(jìn)氣，打開排水閥3，排出氣包內(nèi)冷凝水，然后關(guān)閉。b）打開各個放氣閥12，待空氣排凈后，再關(guān)小，但在整個實驗過程中始終微開（以冒少量蒸汽為宜）。c）

細(xì)心地調(diào)節(jié)總蒸汽閥1，使各個U型液封管9內(nèi)保持40～60㎜水柱的液封，（不允許有夾帶蒸汽冒出），使之穩(wěn)定片刻，即可測取數(shù)據(jù)。

11/23/2022a）緩緩打開總蒸汽閥1，五根管子同時進(jìn)氣，打開排水閥3，排出144、測定傳熱系數(shù)和熱損失：用量筒10接取凝液，并用秒表記錄時間。對空氣套管每15分鐘計量一次凝液量，水套管實驗由于凝液量大，每2～3分鐘計量一次。測量凝液溫度、裸管壁溫、保溫管保溫層里外溫度、室內(nèi)空氣溫度，重復(fù)兩次。11/23/20224、測定傳熱系數(shù)和熱損失：用量筒10接取凝液，并用秒表記15注意：為減少數(shù)據(jù)波動，實驗時不得開啟門窗和盡量減少在室內(nèi)走動。5、實驗結(jié)束停汽排凈氣包冷凝水，?？諝?、停水。并收拾整理現(xiàn)場，還清儀器設(shè)備，經(jīng)導(dǎo)師允許后方可離開實驗室。

11/23/2022注意：為減少數(shù)據(jù)波動，實驗時不得開啟門窗和盡量減少在16五、報告要求1、計算保溫材料聚酯酯泡沫塑料的導(dǎo)熱系數(shù)。

2、計算裸管道對流輻射聯(lián)合傳熱膜系數(shù)，并于書中公式計算值進(jìn)行比較。

3、計算空氣套管，水套管道傳熱系數(shù)K并和經(jīng)驗數(shù)值進(jìn)行比較。

11/23/2022五、報告要求1、計算保溫材料聚酯酯泡沫塑料的導(dǎo)熱系數(shù)174、比較保溫管與裸管道熱損失。5、實驗結(jié)果討論。分秒必爭11/23/20224、比較保溫管與裸管道熱損失。分秒必爭11/21/20218六、討論題

1、在實驗過程中為什么要保持排氣閥12有少量蒸汽冒出？為什么液封管又不允許夾帶蒸汽？2、在測定水套管或空氣套管傳熱系數(shù)k值時，為什么要保持冷卻水速和冷卻風(fēng)速恒定？3、所測同一管截面不同環(huán)向位置的壁溫是否相同進(jìn)？為什么？計算時應(yīng)怎樣去壁溫？壁溫應(yīng)接近蒸汽溫度還是空氣溫度？為什么?

11/23/2022六、討論題1、在實驗過程中為什么要保持排氣閥12有少量蒸汽194、你測得值與用教科書公式計算得的是否一致？分析一下出現(xiàn)差異的原因有哪些？

5、試比較幾根實驗室的傳熱系數(shù)Ｋ值，并從中體會出Ｋ值主要受哪些因素影響。

持之以恒11/23/20224、你測得值與用教科書公式計算得的20制作人楊小偉周坤

牛婭麗賈海峰單位九九化工系指導(dǎo)教師梁英華李國江謝謝使用11/23/2022制作人楊小偉周坤單位21化工原理實驗總傳熱系數(shù)與熱損失

11/23/2022化工原理實驗總傳熱系數(shù)與熱損失11/21/202222一、

實驗?zāi)康募叭蝿?wù)1、定裸管及保溫管的熱損失，比較二者大小。2、測定保溫管保溫材料（聚胺酯泡沫塑料）的導(dǎo)熱系數(shù)λ。3、掌握管壁對空氣自然對流傳熱膜系數(shù)的測定方法。4、熟悉幾種蒸汽加熱設(shè)備傳熱系數(shù)的簡便測定方法，并比較它們的大小。11/23/2022一、

實驗?zāi)康募叭蝿?wù)1、定裸管及保溫管的熱損失，比較二者23二、基本原理工業(yè)生產(chǎn)中，若設(shè)備的外壁溫度高于周圍環(huán)境（大氣）溫度，則設(shè)備壁面將以對流和輻射方式向外散熱，造成熱損失。如果設(shè)備內(nèi)為水蒸氣冷凝，則只要測量設(shè)備內(nèi)蒸汽的冷凝量即可算出熱損失量。11/23/2022二、基本原理工業(yè)生產(chǎn)中，若設(shè)備的外壁溫度高于周圍環(huán)境24℃設(shè)蒸汽在其飽和溫度℃下冷凝，產(chǎn)生凝液的體積為，密度為，在飽和溫度下水蒸氣的汽化潛熱為，凝液溫度也為則設(shè)備的熱損失可由下式求得：11/23/2022℃設(shè)蒸汽在其飽和溫度℃下冷凝，產(chǎn)生凝液的體積為，密度25對于置于大空間的小設(shè)備的自由放熱情況而言，若其傳熱面積為，設(shè)備內(nèi)蒸汽的溫度為

℃，周圍空氣的溫度為

℃，并假設(shè)保持不變，則其傳熱系數(shù)可按傳熱基本方程式求得，即：

11/23/2022對于置于大空間的小設(shè)備的自由放熱情況而言，若其傳熱面積為26對于強制對流換熱設(shè)備，其傳熱系數(shù)仍可用上式計算，但其中應(yīng)為對數(shù)平均值，就本實驗裝置水或空氣經(jīng)套管換熱而言=11/23/2022對于強制對流換熱設(shè)備，其傳熱系數(shù)仍可用上式計算，但其中應(yīng)27式中表示水（或空氣）的出口溫度，表示水（或空氣）的進(jìn)口溫度，表示設(shè)備中蒸汽的飽和溫度。計算熱損失的對流輻射聯(lián)合傳熱膜系數(shù)。可由下式求得：11/23/2022式中表示水（或空氣）的出口溫度，表示水（或空氣）的進(jìn)口溫度28式中Q為按式1求得到熱損失量，為設(shè)備的外壁面積，為壁溫。為環(huán)境空氣的溫度。保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)可由下式求得。

11/23/2022式中Q為按式1求得到熱損失量，為設(shè)備的外壁面積，為壁溫。29式中：--為保溫層長度；--為保溫層內(nèi)表面溫度；

--為保溫層外表面溫度

--為保溫層的內(nèi)半徑；

--為保溫層的外半徑；

--通過壁面散失的熱量可按式1求得11/23/2022式中：--為保溫層長度；--為保溫層內(nèi)表面溫度；--為保溫30三、裝置和流程

本實驗裝置如圖5－1所示。設(shè)備共有五根傳熱管，管徑為Φ34×4㎜，管長1000㎜，外套管管徑為Φ60×3.5㎜。裝置和流程見11/23/2022三、裝置和流程本實驗裝置如圖5－1所示。裝置和流31圖5—1熱損失實驗裝置圖123456789(1--4)10(1--4)111212121212111111111516171819水蒸氣去地溝來自風(fēng)管排入大氣來自高位水槽去地溝1413數(shù)字表示11/23/2022圖5—1熱損失實驗裝置圖123456789(1--4)10321.加熱蒸汽調(diào)節(jié)閥;2.壓力表；3.排水閥；4.翅片管（翅片為裝）5.水夾套管；6.裸管；7.空氣夾套管；8.保溫管；9.（1～4）液封管；10.（1～4）量筒；11.（1～5）凝液收集閥；12.（1～5）不凝性氣體排氣閥；13.空氣調(diào)節(jié)閥；14.水調(diào)節(jié)閥；15、16.U型壓差計；17.保溫瓶；18.轉(zhuǎn)換開關(guān)；19.UJ36電位差計；20.鎧裝熱電偶11/23/20221.加熱蒸汽調(diào)節(jié)閥;2.壓力表；33四、操作要點

1、在實驗開始前必須掌握UJ－36電位差計的使用方法。2、調(diào)好冷卻風(fēng)速和水速：打開空氣閥門13及水閥門14，參照壓差—流速圖，利用U型壓差計15.16，使風(fēng)速及水速保持在常用流速范圍。3、調(diào)好蒸汽流量；11/23/2022四、操作要點1、在實驗開始前必須掌握UJ－36電位差計的使34a）緩緩打開總蒸汽閥1，五根管子同時進(jìn)氣，打開排水閥3，排出氣包內(nèi)冷凝水，然后關(guān)閉。b）打開各個放氣閥12，待空氣排凈后，再關(guān)小，但在整個實驗過程中始終微開（以冒少量蒸汽為宜）。c）

細(xì)心地調(diào)節(jié)總蒸汽閥1，使各個U型液封管9內(nèi)保持40～60㎜水柱的液封，（不允許有夾帶蒸汽冒出），使之穩(wěn)定片刻，即可測取數(shù)據(jù)。

11/23/2022a）緩緩打開總蒸汽閥1，五根管子同時進(jìn)氣，打開排水閥3，排出354、測定傳熱系數(shù)和熱損失：用量筒10接取凝液，并用秒表記錄時間。對空氣套管每15分鐘計量一次凝液量，水套管實驗由于凝液量大，每2～3分鐘計量一次。測量凝液溫度、裸管壁溫、保溫管保溫層里外溫度、室內(nèi)空氣溫度，重復(fù)兩次。11/23/20224、測定傳熱系數(shù)和熱損失：用量筒10接取凝液，并用秒表記36注意：為減少數(shù)據(jù)波動，實驗時不得開啟門窗和盡量減少在室內(nèi)走動。5、實驗結(jié)束停汽排凈氣包冷凝水，?？諝?、停水。并收拾整理現(xiàn)場，還清儀器設(shè)備，經(jīng)導(dǎo)師允許后方可離開實驗室。

11/23/2022注意：為減少數(shù)據(jù)波動，實驗時不得開啟門窗和盡量減少在37五、報告要求1、計算保溫材料聚酯酯泡沫塑料的導(dǎo)熱系數(shù)。

2、計算裸管道對流輻射聯(lián)合傳熱膜系數(shù)，并于書中公式計算值進(jìn)行比較。

3、計算空氣套管