套管換熱器中傳熱膜系數(shù)的測定

一、實驗目的

驗證流體在圓形光滑管內強制湍流時的傳熱膜系數(shù)。學習如何運用實驗方法求出描述過程規(guī)律的經(jīng)驗公式，采用Nu=BRemPr0。4,求取常數(shù)B、m的值，與經(jīng)驗公式米海耶夫準數(shù)方程式Nu=0.0183Re0.8進行比較。了解強化傳熱的基本理論和基本方法。了解差壓變送的原理與流量的測量方法。掌握變頻器的使用方法。測定空氣在圓形光滑直管中作強制對流時的傳熱膜系數(shù)。將所得傳熱膜系數(shù)整理成準數(shù)方程式并與經(jīng)典準數(shù)方程式進行比較。二、實驗任務

空氣傳熱膜系數(shù)α的測定在本系統(tǒng)中，因管壁很薄（2mm），故可當成平壁處理，忽略管壁和污垢熱阻，則總傳熱系數(shù)可表示為：三、實驗原理

空氣流量的測量本裝置采用孔板流量計測量空氣的流量，通過測量孔板前后的壓差Δp，由差壓變送器輸出電信號，送入DCS系統(tǒng)計算，直接讀出流量。流量計算公式如下：其中：準數(shù)方程式

由因次分析可知，流體無相變化時：Nu=f(Re、Pr、Gr),由于干空氣在實驗測定的溫度范圍內Pr基本不變，且強制對流時Gr影響可以忽略，則Nu=f(Re),一般可寫成Nu=ARem

其中：四、實驗裝置及流程

1.風機2.旁路閥3.變頻器4.調節(jié)閥5.放空閥6.安全閥7.蒸汽減壓閥8.視鏡9.疏水器10.蒸汽發(fā)生器11.孔板流量計傳熱實驗裝置流程圖主要設備規(guī)格：內管外徑：22mm；壁厚：2mm；長度：1500mm五、實驗操作過程

鍋爐加水至一定水位，打開放氣閥，然后接通電源加熱待升溫至100℃后，蒸氣經(jīng)放氣管排出，同時趕走鍋爐內的空氣。然后關閉氣閥，繼續(xù)升溫至125℃，溫度恒定后備用。傳熱裝置上的風機打開，調節(jié)空氣進口閥，再打開蒸汽進口閥，使壓力穩(wěn)定在0.1MPa(表)左右。六、實驗注意事項

測取各點的溫度。蒸汽流量恒定，調節(jié)空氣流量，從大到小或相反，測定8～10組數(shù)據(jù)(穩(wěn)定3～4min后調一次流量。)實驗結束，先關蒸汽閥，然后再關風機電源，電熱鍋爐電源。七、實驗報告要求

實驗前必須進行預習并完成相應的預習報告；將處理后的數(shù)據(jù)填寫在數(shù)據(jù)記錄表中；計算出的數(shù)據(jù)必須有示例演算；根據(jù)實驗結果在坐標紙中繪制Nu-Re圖；得出實驗結論并進行相應的討論。八、思考題

在本實驗中，傳熱熱阻在哪一側(空氣側，蒸汽側)？壁溫接近哪一種流體的溫度？為什么？實驗中冷流體和蒸汽的流向，對傳熱效果有何影響?蒸汽冷凝過程中，若存在不冷凝氣體，對傳熱有何影響、應采取什么措施？實驗所得準數(shù)方程與經(jīng)典準數(shù)方程式是否吻合？試比較并討論。如果采用不同壓強的蒸汽進行實驗，對α關聯(lián)式有何影響？在雙對數(shù)坐標中Nu與Re的關系時，要求實驗點分布均勻。實驗操作時，流量應如何分配，理由是什么？本實驗空氣流量的調節(jié)方法有哪些？各有什么優(yōu)缺點？。影響傳熱系數(shù)K的因素有哪些？對