实验八气汽对流传热综合实验精要.docVIP

实验八 气汽对流传热综合实验 一、实验目的 1、掌握给热系数α的测定方法； 2、掌握热电偶、铜电阻温度计测温方法； 3、掌握强化传热的途径。 二、实验原理 1、测给热系数的原理 （1）根据牛顿冷却定律，已知传热设备的构尺寸，只要测得传热速率Q以及各有关的温度，即可算出α的值：。式中Δt为管壁面温度与空气平均温度之差(K)。A为传热面积（m2）。 （2）传热速率Q是由管内流体的热负荷Q′决定。由于饱和蒸汽走管间，空气走管内，则， qm为空气质量流量kg/s，cp为比热（J/kg.K）。 （3） ，tw，t1，t2分别为壁温、空气进口和出口温度（℃）， （4）传热面积： （5）空气流量的测量 空气流量计由孔板与差压变送器和二次仪表组成。该孔板流量计在20℃时标定的流量和压差的关系式为： 流量计在实验使用时往往不是20℃，此时需要对该读数进行校正： 式中：△P—孔板流量计两端压差，kPa； qv20—20时体积流量，m3/h； qvt1—流量计处体积流量，也是空气入口体积流量，m3/h； t1—流量处温度，也是空气入口温度，。 由于换热器内温度变化，传热管内的体积流量需进行校正： qvm—传热管内平均体积流量，m3/h； tm— 传热管内平均温度，。—普通管空气进口温度；2—普通管空气出口温度；3—强化管空气进口温度；4—强化管空气出口温度）。壁温采用热电偶温度计测量，光滑管的壁温由显示表的上排数据读出，强化管的壁温由显示表的下排数据读出。 2、强化传热的途径 （1）传热控制热阻为对流热阻，而对流热阻又主要集中在滞流内层内。强化传热关键是降低滞流内层厚度。 （2）由于空气的膜系数远远小于蒸汽的膜系数，因此传热控制热阻主要由空气的对流热阻决定。 （3）空气走管内，提高管内膜系数，增大湍动程度，本实验采取的措施是加扰流装置，即采用插入螺旋线圈的方法来强化传热。 三、实验装置及流程 1、设备主要技术数据见表1 表1 实验装置结构参数 实验内管内径di/mm 20.00 实验内管外径do/mm 22.0 实验外管内径Di/mm 50 实验外管外径Do/mm 57.0 测量段（紫铜内管）长度L/m 1.00 强化内管内插物 （螺旋线圈）尺寸 丝径h/mm 1 节距H/mm 40 加热釜 操作电压/伏 ≤200 操作电流/安 ≤10 2、实验流程 图1 空气-水蒸汽传热综合实验装置流程图 1-普通套管换热器；2-内插有螺旋线圈的强化管换热器；3-蒸汽蒸发器；4-旋涡气泵； 5-旁路调节阀；6-孔板流量计；7-热电偶温度计； 8、9-空气支路控制阀 10、11-蒸汽支路控制阀；12、13-蒸汽放空管；14-蒸汽上升主管路；15-加水口； 16-放水口；17-液位计；18-热电阻温度计； 19、20-空气出口 四、实验步骤及注意事项 1、实验前的准备工作、检查工作 （1）向电加热釜加水至液面计高度的2/3。 （2）检查空气流量旁路调节阀是否全开。 （3）检查蒸气管支路各控制阀是否打开，保证蒸汽和空气管线的畅通。 （4）接通电源总闸，设定加热电压（不超过200V），启动电加热器开关，开始加热。 2、实验开始 （1）当蒸汽放空口开始有蒸汽出现时，方可开始实验。 （2）关闭通向强化套管的阀门11，打开通向简单套管的阀门10，当简单套管换热器的放空口有水蒸汽冒出时，可启动风机，此时要关闭阀门8，打开阀门9。 （3）启动风机后用放空阀5来调节流量，调好某一流量后稳定5-10分钟后，分别测量空气的流量，空气进、出口温度及壁面温度，然后调节下组数据。一般在小流量到最大流量之间测量5-6组数据。 （4）做完简单管后再进行强化管换热器实验。先打开蒸汽支路阀11，全部打开空气旁路阀5，关闭蒸汽支路阀9，打开空气支路阀8，进行强化管传热实验。 （5）实验结束后，依次关闭加热电源、风机和总电源，清理现场。 3、注意事项 (1) 检查蒸汽加热釜中的水位是否在正常范围内，若发现水位过低，应及时补充水量。 (2) 必须保证蒸汽上升管线和空气管线的畅通。在接通电源时，全部打开蒸汽支路阀和空气支路阀及旁路调节阀。 (3) 在转换支路时，应先关闭风机电源，然后开启和关闭支路阀。 (4) 调节流量后，应至少稳定5-10分钟后读取实验数据。 (5) 实验中保持上升蒸汽量的稳定，不应改变加热电压，且保证蒸汽放空口一直有蒸汽放出。 五、数据记录表 实验次数 1 2 3 4 5 6 简 单 管 线 压差计读数△P/kPa 空气进口温度t1/℃ 空气出口温度t2/℃ 壁面温度tw/℃ 强 化 管 线 压差计读数△P/kPa 空气进口温度t3