间壁换热器实验指导书.docVIP

实验五 套管换热器传热实验（I、II） 实验学时： 4 实验类型：综合 实验要求：必修 一、实验目的 实验I：通过本实验的学习，使学生了解套管换热器的结构和操作方法，了解电位差计的使用。 实验II：通过本实验的学习，使学生了解套管换热器的结构和操作方法，比较光滑管与绕线圈管的差异。 二、实验内容 实验I： 1、测定空气与水蒸汽经套管换热器间壁传热时的总传热系数。 2、测定空气在圆形光滑管中作湍流流动时的对流传热准数关联式。 3、测定空气在螺旋槽管中作湍流流动时的对流传热准数关联式。 实验II： 1、测定空气与水蒸汽经套管换热器间壁传热时的总传热系数。 2、测定空气在圆形光滑管中作湍流流动时的对流传热准数关联式。 3、测定空气在插入螺旋线圈的强化管中作湍流流动时的对流传热准数关联式。 4、通过对本换热器的实验研究，掌握对流传热系数αi的测定方法. 三、实验原理、方法和手段 实验I： 两流体间壁传热时的传热速率方程为 式中，传热速率可以由任一侧流体的热焓值的变化来计算，空气流量用喷嘴流量计计量；测量空气进出套管换热器的温度和蒸汽的温度；换热器传热面积由实验装置确定。这样，由上式就可以计算总传热系数。 流体无相变强制湍流经圆形直管与管壁稳定对流传热时，对流传热准数关联式的函数关系为： 对于空气，在实验范围内，Pr 准数基本上为一常数；当管长与管径的比值大于50 时，其值对 Nu 的影响很小；则 Nu 仅为 Re 的函数，故上述函数关系一般可以处理成： 式中，a 和 m 为待定常数。 测量空气一侧管壁的中区壁温TW ，由下式可以计算空气与管壁的对流传热系数 式中， ——空气进出口温度的平均值。 然后计算 　，　 调节不同的空气流量，可以获得多组 Nu — Re 数据。将数据绘制在双对数坐标中，则函数关系式变为： 确定该直线的斜率和截距，即可求出待定常数 m 和 a 的值。 确定空气在螺旋槽管内和圆形光滑管内换热的对流传热准数关联式的原理和方法相同，不过，在类同条件下待定常数数值不同。 注意事项：实验装置中的喷嘴流量计测量的是空气在进入套管前的体积流量，要确定空气在换热管内的体积流量和流速，则需利用此数据进行换算。因此在实验中还需测量空气在喷嘴前沿的压力和套管进出口的平均压力，以备换算时使用。 实验II：两流体间壁传热时的传热速率方程为 Q=KAΔtm （1） 式中，传热速率可以由任一侧流体的热焓值的变化来计算，空气流量由孔板与压力传感器及数字显示仪表组成的空气流量计来测定。 - 20℃ 下的体积流量，m3/h ； -孔板两端压差，Kpa； 测量空气进出套管换热器的温度t1 ( ℃ ) 、 t2 ( ℃ )分别由电阻温度计测量，可由数字显示仪表直接读出。 管外壁面平均温度tw( ℃ )由数字式毫伏计测出与其对应的热电势E(mv),热电偶是由铜─康铜组成),再由 E 根据公式:tw(℃)= 1.2705＋23.518×E(mv)计算得到。 换热器传热面积由实验装置确定，可由（1）式计算总传热系数。 流体无相变强制湍流经圆形直管与管壁稳定对流传热时，对流传热准数关联式的函数关系为： Nu = f ( Re , pr , l/d ) 对于空气，在实验范围内，Pr 准数基本上为一常数；当管长与管径的比值大于50 时，其值对 Nu 的影响很小；则 Nu 仅为 Re 的函数，故上述函数关系一般可以处理成： 式中，B 和 m 为待定常数。 由下式可以计算空气与管壁的对流传热系数 α = Q / A (tw - ) 式中， ——空气进出口温度的平均值; tw ——管外壁面平均温度. 然后计算 Nu=αd/λ Re=duρ/μ 调节不同的空气流量，可以获得多组 Nu — Re 数据。将数据绘制在双对数坐标中，则函数关系式变为： log Nu = m log Re + log B 确定该直线的斜率和截距，即可求出待定常数 m 和 B的值。 确定空气在强化管内和普通圆形光滑管内换热的对流传热准数关联式的原理和方法相同，不过，在类同条件下待定常数数值不同。 四、实验组织运行要求 集中授课形式 五、实验条件 实验装置 实验I： 图示说明：1、风机 2、疏水器 3、喷嘴流量计 4、空气调节阀 5、热电偶 6、玻璃温度计 7、不凝气排出口 8、压力表 9、蒸汽进口阀 10、单管压力计 以饱和蒸汽为加热介质，加热空气。饱和蒸汽走套管壳程，空气走管程。空气由风机提供，由喷嘴流量计计量其流量。采用单管压差计测量压降。 套管规格：内管内径