实验五对流传热系数课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,2024/11/12,1,实验五 对流传热系数的测定,一、实验目的,1.学会对流传热系数的测定方法。（换热器的性能参数，决定换热器的尺寸）,2.测定空气在圆形直管内(或螺旋槽管内)的强制对流传热系数，并把数据整理成准数关联式，以检验通用的对流传热准数关联式。,3.了解影响对流传热系数的因素和强化传热的途径。,2023/9/131实验五 对流传热系数的测定一、实验目的,1,2024/11/12,2,实验五 对流传热系数的测定,二、基本原理,1对流传热系数,的测定（有相变化的传热过程）,套管式换热器,2023/9/132实验五 对流传热系数的测定二、基本原理,2,2024/11/12,3,二、基本原理,在套管换热器中，环隙中通水蒸汽，（饱和蒸汽走管间，以便及时排除不凝液和不凝气体，而且蒸汽较洁净，管间易清洗）,内管管内通空气，水蒸汽冷凝放热加热空气，当传热达到稳定之后空气侧对流传热系数,i与总传热系数K有以下关系：,2023/9/133二、基本原理在套管换热器中，环隙中通水蒸,3,2024/11/12,4,二、基本原理,与 相比很小可以忽略，所以 ，,这样做避免了壁温的测量。,根据传热速率方程和热量衡算式有如下关系,2023/9/134二、基本原理 与 相比很,4,2024/11/12,5,二、基本原理,从上式推倒出管内空气对流传热系数的计算式,所以当传热达到稳定后，用蒸汽温度可计算出,t,m,，利用仪器测出各数据，就能计算出实测值,i,。,2023/9/135二、基本原理 从上式推倒出管内空气对流,5,2024/11/12,6,二、基本原理,2准数关联式,对流传热系数是研究传热过程及换热器性能的一个很重要的参数。,这种传热过程是冷热流体通过固体壁面（传热元件）进行的热量交换，由热流体对固体壁面的对流传热、固体壁面的热传导和固体壁面对冷流体的对流传热所组成。,2023/9/136二、基本原理 2准数关联式,6,2024/11/12,7,二、基本原理,由传热速率方程式知，单位时间、单位传热面所传递的热量为,Q=K(T-t),而对流传热所传递的热量，对于冷热流体可由牛顿定律表示,Q=,h,(T-T,w1,),或 Q=,c,(t,w2,-t),不能通过解析法,得到对流传热系数的关系式，它必须,由实验加以测定,获得。,2023/9/137二、基本原理由传热速率方程式知，单位时间,7,2024/11/12,8,二、基本原理,采用因次分析法,组成若干个无因次数群，,获得描述对流传热过程的无因次方程,。,如流体在圆形（光滑）直管中做强制对流传热,时传热系的变化规律可用如下准数关联式表示,Nu=CR,e,m,P,r,n,C=0.023 m=0.8,加热n=0.4；冷却n=0.3,。,w=v=uA,2023/9/138二、基本原理采用因次分析法组成若干个无因,8,2024/11/12,9,二、基本原理,对空气而言,，在较大的温度和压力范围内,Pr准数实际上保持不变,，,取Pr=0.7,。,因空气被加热，取n=0.4,，则努塞尔准数可简化为：,(C=CPr,n,=0.867C),对上式两边取对数,lnNulnRe,作图为直线，直线的斜率为m，截距为lnC,对于螺旋槽管的准数关联式：,2023/9/139二、基本原理对空气而言，在较大的温度和压,9,2024/11/12,10,二、基本原理,3Re与Nu的计算,式中 d,i,管内径 ,m；,定性温度下,空气的粘度，PaS；,式中,定性温度下,空气的导热系数，W,(m)。,2023/9/1310二、基本原理3Re与Nu的计算,10,2024/11/12,11,三、实验装置及流程,1实验流程,本实验有四套套管换热器组成，其中一套是螺旋槽管（为了增加湍动,传热好，空气进出口温差大），另三套是光滑管。,2023/9/1311三、实验装置及流程1实验流程,11,2024/11/12,12,三、实验装置及流程,1实验流程,1,2,3,4,6,5,7,8,9,10,11,12,13,对流传热实验装置流程图,1.蒸汽发生器 2压力表 3安全阀 4套管换热器 5仪表箱 6U型管压差计,7放气阀8转子流量 9旁通阀 10气泵 11冷凝水罐 12温度显示仪 13阀门,2023/9/1312三、实验装置及流程1实验流程1234,12,2024/11/12,13,三、实验装置及流程,2023/9/1313三、实验装置及流程,13,2024/11/12,14,1实验流程,注意事项：,1.温度计埋在壁面内，测得的实际包括了壁面污垢的影响,2.旁通阀的使用：始终不能完全关闭。因为关闭后，会使阻力无限增大，容易烧坏气泵。做完实验后，应先全开旁通阀，调节转子流量计读数为0，在关闭气泵，否则会损害转子流量计。,2023/9/13141实验流程注意事项：,14,2024/11/12,15,2.测定参数及仪表,1）冷热流体的流量Q转子流量计（蒸汽空气：体积流量）,2）温度T铜电阻温度计（蒸汽空气）,3）压强PU型压差计,4）特征尺寸d，l给出,要在特定T，P下，对进行校正，换算成标准状态下的Vs。,2023/9/13152.测定参数及仪表1）冷热流体的流量Q,15,2024/11/12,16,四、操作要点,1.把蒸汽发生器加蒸馏水至,恒定,水位，然后关闭蒸汽阀，打开总电源开关，给温控仪设定适当温度（105108C）。,2.待蒸汽发生器内温度接近设定温度时，,打开蒸汽阀门至最大,，阀门14；使蒸汽进入套管环隙。（空气走管内，空气不易产生污垢，以清洁；水蒸气走管间，易排除不凝气体和清洁）,3.打开放气阀排除不凝性气体，打开放气阀7；,4.微开排液阀，以便冷凝水及时排除。一直保持打开状态，但不要太大，以免蒸汽大量被排走，而且会使蒸汽温度降低，即稍有冒汽即可。,2023/9/1316四、操作要点1.把蒸汽发生器加蒸馏水至,16,2024/11/12,17,四、操作要点,5.保证蒸汽温度尽量稳定，排除不凝气体,6.等蒸汽稳定后，打开空气旁通阀（配合风机正确使用），开启风机，调节阀门使流量到指定刻度，待稳定后，记录数据，即进出口温度差恒定时记录。,6.改变空气流量，稳定后，读取数据。,7.实验结束后，先,打开空气调节阀后关闭风机,，最后关闭总电源开关。,8.读大气压力计值，记录操作条件下大气压强值。,2023/9/1317四、操作要点5.保证蒸汽温度尽量稳定，,17,2024/11/12,18,五、思考题,1.实验过程中，蒸汽温度改变对实验结果有什么影响？如何保持蒸汽温度恒定？,蒸汽温度提高，只影响,tm，T增大，,tm增大，在其它条件不变的情况下，从公式可以看出，对流传热系数减小。,措施：及时排除不凝气体和冷凝水，保持蒸汽压力恒定。,2023/9/1318五、思考题1.实验过程中，蒸汽温度改变,18,2024/11/12,19,五、思考题,2.本实验中，空气与蒸汽流径能否改变？这样安排的优点是什么？书275276,3.实验过程中，如何判断传热达到稳定？,在实验进行一段时间后，如果在温度显示仪上蒸汽的温度和空气的出口温度都为稳定值，即表示传热达到稳定。,2023/9/1319五、思考题2.本实验中，空气与蒸汽流径,19,2024/11/12,20,五、思考题,4.蒸汽冷凝过程中不凝性气体存在对实验结果会有什么影响？应采取什么措施解决？,在套管换热器中，环隙中通水蒸汽，内管管内通空气，水蒸汽冷凝放热加热空气，空气侧对流传热系数,i与总传热系数K有以下关系：,若有不凝气体存在，使得减小，K减小。,措施：因为蒸汽冷凝传热系数很大，空气的传热系数较小，为了提高总传热系数，主要提高管内的传热系数(湍动程度)比较容易，及时排除不凝气体。,2023/9/1320五、思考题4.蒸汽冷凝过程中不凝性气体,20,