空气水蒸气对流传热膜.docVIP

实验四. 空气-水蒸气对流传热膜 系数的测定 一、实验目的 1、掌握对流传热膜系数αi的测定方法，加深对其概念和影响因素的理解。 2、应用线性回归分析方法，确定关联式Nu=ARemPr0.4中常数A、m的值。并与教材中相应公式进行比较。 3、掌握热电偶测量壁面温度的方法，了解计算机操作及其应用。 二、实验装置 1.实验流程 1-液位计； 2-储水罐； 3-排水阀； 4-蒸汽发生器； 5-强化套管蒸汽进口阀； 6-光滑套管蒸汽进口阀； 7-光滑套管换热器； 8-内插有螺旋线圈的强化套管换热器； 9-光滑套管蒸汽出口；10-强化套管蒸汽出口；11-光滑套管空气进口阀；12-强化套管空气进口阀；13-孔板流量计；14-空气旁路调节阀；15-旋涡气泵 16-蒸汽冷凝器 空气-水蒸气对流传热膜系数测定装置流程示意图 装置流程见空气-水蒸气对流传热膜系数测定装置流程示意图。由风机送入风管的冷空气经调节阀调节流量后由孔板流量计测定空气的压力、由Pt100铂电阻温度计测量空气的温度T1后进入套管换热器的内管，被套管环隙的水蒸气加热到T2排出。循环水槽中的水经蒸汽发生器被加热汽化后其饱和蒸汽进入套管环隙与内管中的空气进行对流传热，在换热器蒸汽出口部位安装有数字温度巡检仪（热电偶为铜─康铜)测定管外壁面平均温度w( ℃ )。从换热器出来的蒸汽进入蒸汽冷凝器，使蒸汽冷凝后重新回到循环水槽。 系统内空气流量用孔板流量计测量，利用压力传感器将孔板两端的压差转换成电信号，送入A/D板，即把毫伏值转换成数字信号，进入计算机系统。 管壁温度由埋设在换热器二端的铜---康铜热电偶测定，并将测得的电动势经A/D板、转换进入计算机系统。 计算机控制系统为文件管理、视窗操作、仪表操作、操作面板、动态显示等五个部分： 文件管理：与文件相关的操作和管理功能，包括文件数据的存盘，打印及系统退出。视窗操作有四方面内容a、B、仪表操作：计算机以仪表盘方式动态显示实验数据采样点和实验装置中的各数据变化。C、操作面板：实现温度控制和传热过程控制，控制方式有两种，自动控制和手动控制。D、动态显示：显示出温度控制和传热过程控制的动态曲线的数据；数据管理：实验数据的原始记录和显示，以及数据处理结果的显示和曲线的绘制。系统参数设置：实验者不允许使用。帮助系统：提供了有关软件和实验操作的使用说明。 2、 实验设备主要技术参数： (1) 传热管参数: 表一 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） 1.20 强化内管内插物 （螺旋线圈）尺寸 丝径h（mm） 3 节距H（mm） 40 加热釜 操作电压 ≤200伏 操作电流 ≤10安 三、原理和方法 （一）、圆形直管内空气强制对流传热膜系数的测定。 本实验系水蒸气－－空气在套管换热器中进行对流的换热过程。 根据牛顿冷却定律： =α1 [w] (4---1) 即： [w/m2.c] （4---2） 式中：--传热膜系数。（有些教材中用符号h）； --传热管内表面积[m2] --热流体和管壁传热温差[℃]； 空气流量测量: 由孔板与压力传感器及数字显示仪表组成空气流量计。空气流量由公式(4---3)计算。 [m3/h] （4---3）(4---4) 其中：c0-孔板流量计孔流系数，c0=0.65； A0-孔的面积m2 A0= d0 d0-孔板孔径， d0 =0.0165 m ； -孔板两端压差，Kpa； -空气入口温度（即流量计处温度）下密度，Kg/m3。 实验条件下的空气流量V(m3/h)需按下式换算: (4---4) 其中，V -实验条件（管内平均温度）下的空气流量，m3/h； -换热器管内平均温度，℃； t1-传热内管空气进口（即流量计处）温度，℃。 温度测量: ①空气进、出传热管测量段的温度t ( ℃ )均由Pt100铂电阻温度计测量，可由数字显示仪表直接读出。 ②管外壁面平均温度tw( ℃ )由数字温度计测出,（热电偶为铜─康铜)。 冷热流体间的平均温度差Δtm（℃）的计算: （℃）