北京化工大學(xué)應(yīng)用化學(xué)傳熱實驗報告

北京化工大學(xué)實驗名稱：傳熱膜系數(shù)測定實驗班級：應(yīng)化1105姓名：學(xué)號：序號：同組人：設(shè)備型號：實驗日期：2013-11-13北京化工大學(xué)化工原理流體阻力實驗-3-一、實驗?zāi)康?、測量空氣在圓直管內(nèi)的強(qiáng)制湍流給熱系數(shù)al，確定al的關(guān)聯(lián)式2、測量空氣在圓直管內(nèi)的強(qiáng)化傳熱給熱系數(shù)al'，確定al’的關(guān)聯(lián)式二、實驗原理熱量的傳遞方式有傳導(dǎo)、對流、輻射三種。流體流經(jīng)固體表面的傳熱包含熱傳導(dǎo)、對流過程，稱為對流給熱。本實驗采用套管換熱器，管程走空氣，發(fā)生強(qiáng)制對流給熱;殼程走熱水蒸汽，發(fā)生蒸汽冷凝給熱;管壁發(fā)生熱傳導(dǎo)。內(nèi)表面熱阻1/al遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于壁阻8/},}及外表面熱阻1/az，因此本實驗主要測定強(qiáng)化前、后的a1。1、根據(jù)牛頓冷卻定律測量a1.牛頓冷卻定律:q=a1(tw一t}實驗需測量qm1、t,,tz,tWl,tW2，并根據(jù)定性溫度(t,+tz)/2和設(shè)備尺寸計算出CP.1.P、A1即可確定a1。根據(jù)圖3-3可知，空氣側(cè)的的截面溫度變化很大，測量t1,t2時，溫度計要放管道中心才能測出主體溫度，否則誤差很大。四、實驗流程和設(shè)備1、風(fēng)機(jī)2、空氣流量調(diào)節(jié)閥3、孔板流量計((do20mm)4、補(bǔ)水閥5、水蒸汽發(fā)生器6、進(jìn)口振度計7,1#壁面溫度計8、套管換熱器9、2#壁面溫度計10、不凝氣放空閥11、出口溫度計TICO1一加熱器壁溫，℃;PI02一管路壓降，kPa;TI04一蒸汽進(jìn)口溫，℃;PI05一孔板壓降kPa;TI06一蒸汽出口壁溫，℃;PIC07一殼程蒸汽壓力，kPa;TI08一空氣出口溫度，℃。實驗介質(zhì):水蒸汽、空氣。研究對象:套管換熱器內(nèi)管:黃銅材質(zhì)，直徑27X3.5mm，長1.25m;外管:硬質(zhì)鋼化玻璃，直徑57X3.5mm，可視段長0.8m;靜態(tài)混合器:正、反螺旋結(jié)構(gòu)交替排列，可自由放入內(nèi)管。儀器儀表:風(fēng)機(jī)，XGB-ll，最大靜風(fēng)壓17kPa，最大流量1OOm3"h-';蒸汽發(fā)生器，1.5kW,可根據(jù)蒸汽用量的大小自動調(diào)整加熱;孔板流量計，do=20.0mm，精度等級2.5;溫度計Pt100、熱電偶，0~200C，精度等級分別為0.2,0.5孔板壓差傳感器，WNKB8型，0-20kPa，精度等級0.2;顯示儀表:AI-518等，精度等級0.1，用法見教材附錄;變頻儀:西門子MM420型，用法見教材附錄?？刂葡到y(tǒng):控制電柜+電腦+數(shù)據(jù)采集軟件，380VAC+220VAC。五、實驗操作1、開補(bǔ)水閥向蒸汽發(fā)生器內(nèi)加水至4/5液位計高度，關(guān)閉該閥門;2、按下控制柜對應(yīng)設(shè)備的加熱、風(fēng)機(jī)按鈕，檢查出口溫度計頂端位于中心位置;3、開電腦運行軟件，同時啟動風(fēng)機(jī)30Hz以上，短時間觀察思考題5中提到的象;4、等待壁溫達(dá)到100℃左右且穩(wěn)定不變后，通過儀表修正孔板壓降零點和壁溫;5、電腦控變頻儀改變流量，要求每個點穩(wěn)定約2分鐘再記數(shù)據(jù)，孔板壓降大于0.15kPa,通過軟件點擊“查看數(shù)據(jù)\實驗結(jié)果”，發(fā)現(xiàn)不合理點應(yīng)刪除重做;6、做強(qiáng)化傳熱實驗時，先通過電腦停風(fēng)機(jī)，再向上拔出口溫度計，然后旋轉(zhuǎn)放入混合實驗數(shù)據(jù)表格及計算舉例1、空氣強(qiáng)制湍流給熱系數(shù)實驗數(shù)據(jù)ΔP孔板,0ΔP管路,00.000.00序號進(jìn)口溫度

t1/℃出口溫度

t1/℃壁溫1

tw,1/℃壁溫2

tw,2/℃孔板壓降

ΔP孔板/kPa管路壓降

ΔP管路/kPa130.075.0100.3100.10.200.34229.066.6100.3100.00.300.47328.565.9100.4100.00.400.61428.365.5100.3100.00.500.72528.365.1100.499.90.600.85628.464.9100.399.90.700.97728.764.9100.499.90.801.09829.464.9100.499.90.901.21929.864.9100.499.91.001.311030.865.0100.499.91.201.561132.065.4100.499.81.401.771233.665.8100.499.81.602.011336.466.8100.499.81.802.461440.168.1100.499.82.36l/md1/md2/mA1/m2A2/m2Am/m21.2500.02000.02707.854E-021.060E-019.160E-02工作點流量

qv2/m3?h-1工作點溫度

t/℃工作點壓力

p/kPa工作點密度

ρ/kg?m-3工作點粘度

μ/Pa?s工作點熱導(dǎo)率

λ/W?m-1?℃-112.330.00.441.1651.860E-052.673E-0215.029.00.621.1651.855E-052.666E-0217.428.50.811.1651.853E-052.662E-0219.428.30.971.1651.852E-052.661E-0221.328.31.151.1651.852E-052.661E-0223.028.41.321.1651.852E-052.661E-0224.528.71.491.1651.854E-052.664E-0226.029.41.661.1651.857E-052.669E-0227.429.81.811.1651.859E-052.672E-0230.130.82.161.1651.864E-052.679E-0232.532.02.471.1651.870E-052.688E-0234.733.62.811.1651.878E-052.700E-0236.836.43.361.1651.892E-052.721E-0242.140.14.001.1281.911E-052.748E-02δ/mλ黃銅/W?m-1?℃-1p蒸汽/kPat壁溫/℃0.003585.50.70100.6工作點比熱容

cp/J?kg-1?℃-1工作點氣速

u/m?s-1熱流量

Q/W對數(shù)平均溫差

Δtm/℃給熱系數(shù)

α1/W?m-2?℃-12.400E-019.9154.444.053.32.400E-0112.1158.050.147.92.400E-0113.9181.550.854.22.400E-0115.6201.851.059.92.400E-0117.1218.751.364.62.400E-0118.4234.351.469.22.400E-0119.7248.451.373.42.400E-0120.9258.451.076.82.400E-0122.0269.350.980.32.400E-0124.1287.450.486.52.400E-0126.1303.249.692.72.400E-0127.9312.548.797.32.400E-0129.6312.946.9101.12.400E-0133.8319.544.6108.6NuPrReNu/Pr0.441.80.000129601357.137.70.000159121222.742.80.000183981386.447.30.000205811534.351.00.000225451653.554.60.000243451770.157.90.000260051877.360.40.000275301959.763.10.000289882046.767.80.000316692198.872.40.000340972348.275.70.000362962454.378.00.000382132531.183.00.000419552692.7序號頻率

/Hz進(jìn)口溫度

t1/℃出口溫度

t1/℃壁溫1

tw,1/℃壁溫2

tw,2/℃孔板壓降

ΔP孔板/kPa管路壓降

ΔP管路/kPa135.572.6100.3100.00.201.48235.075.9100.4100.00.302.12334.576.5100.3100.00.402.77434.176.5100.399.90.503.36534.276.5100.499.90.604.01635.576.6100.499.90.704.62736.376.9100.499.90.805.18837.577.1100.499.90.905.82939.477.3100.499.91.006.391043.578.1100.499.91.217.80工作點流量

qv/m3?h-1工作點溫度

t/℃工作點壓力

p/kPa工作點密度

ρ/kg?m-3工作點粘度

μ/Pa?s工作點熱導(dǎo)率

λ/W?m-1?℃-112.335.51.581.1641.855E-052.714E-0215.035.02.271.1641.853E-052.710E-0217.434.52.971.1641.852E-052.707E-0219.434.13.611.1641.852E-052.704E-0221.334.24.311.1641.852E-052.704E-0223.035.54.971.1641.854E-052.714E-0224.536.35.581.1641.857E-052.720E-0226.037.56.271.1641.859E-052.729E-0227.439.46.891.1631.864E-052.743E-0230.243.58.411.1631.870E-052.773E-02工作點比熱容

cp/J?kg-1?℃-1工作點氣速

u/m?s-1熱流量

Q/W對數(shù)平均溫差

Δtm/℃給熱系數(shù)

α1/W?m-2?℃-1Nu2.400E-019.9127.243.544.334.31.240E+0012.1887.441.5324.2251.22.240E+0013.91900.941.2699.9543.03.240E+0015.63103.541.31139.6885.24.240E+0017.14438.541.31628.41264.55.240E+0018.45755.540.82140.01655.96.240E+0019.77236.940.32724.92103.87.240E+0020.98684.939.73318.42553.78.240E+0022.09968.638.83891.82979.79.240E+0024.211217.636.84629.03505.3PrReNu/Pr0.40.000129831119.60.001159234253.60.002183987255.50.0022057110199.40.0032252813083.80.0042430815759.30.0042593418674.00.0052747221377.30.0062887123708.30.0063163426724.9以第一組數(shù)據(jù)為例△tm=℃=℃=0.24*1.86*10^-5/0.0267=0.167七、實驗結(jié)果作圖及分析八、思考題實驗思考題1.本實驗中管壁溫度應(yīng)接近蒸汽溫度還是空氣溫度？為什么？答：接近蒸汽溫度。因為蒸汽冷凝給熱系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于空氣給熱系數(shù)。2、.如果采用不同壓強(qiáng)的蒸汽進(jìn)行實驗，對a的關(guān)聯(lián)有無影響？答：由實驗經(jīng)驗關(guān)聯(lián)式中可看出，Nu=A?