传热系数的测定实验

18 实验４ 传热系数的测定实验 一、实验目的 ⒈ 测定流体在套管换热器内作强制湍流时的对流传热系数i 。 ⒉ 并将实验数据整理成准数关联式Nu=ARemPr0.4 形式，确定关联式中常数A、m 的值。 ⒊ 了解强化传热的基本理论和采取的方式。 二、实验原理 实验2-1 普通套管换热器传热系数及其准数关联式的测定 ⒈ 对流传热系数i 的测定 根据牛顿冷却定律 imiiStQ （4-1） 式中：i —管内流体对流传热系数，W/(m2·℃)； Qi—管内传热速率，W； Si—管内换热面积，m2； mt—冷热流体间的平均温度差，℃。    221iiwmttTt （4-2） 式中：ti1，ti2—冷流体的入口、出口温度，℃； ｔw—壁面平均温度，℃； 因为换热器内管为紫铜管，其导热系数很大，且管壁很薄，故认为内壁温度、外壁温度和壁面平均温度近似相等，用 tw 来表示，由于管外使用蒸汽，近似等于热流体的平均温度。 管内换热面积： iiiLdS （4-3） 式中：di—内管管内径，m； Li—传热管测量段的实际长度，m。 由热量衡算式： )(12iipiiittcWQ （4-4） 其中质量流量由下式求得： 3 6 0 0iiiVW （4-5） 19 式中：Vi—冷流体在套管内的平均体积流量，m3 / h； cpi—冷流体的定压比热，kJ / (kg·℃)； ρi—冷流体的密度，kg /m3。 cpi 和 ρi 可根据定性温度 tm 查得， 221iimttt为冷流体进出口平均温度。ti1，ti2， tw， Vi 可采取一定的测量手段得到。 ⒉ 对流传热系数准数关联式的实验确定 流体在管内作强制湍流，被加热状态，准数关联式的形式为 nimiiANuPrRe. （4-6） 其中： iiiidNu， iiiiiduRe ， iipiicPr 物性数据 λi、cpi、ρi、μi 可根据定性温度 tm 查得。经过计算可知，对于管内被加热的空气，普兰特准数 Pri 变化不大，可以认为是常数，则关联式的形式简化为： 4.0PrReimiiANu （4-7） 这样通过实验确定不同流量下的Rei 与iNu ，然后用线性回归方法确定A 和 m 的值。 三、实验装置 ⒈ 实验设备： 如图 2-2 所示，实验装置的主体是两根平行的套管换热器，内管为紫铜材质，外管为不锈钢管，两端用不锈钢法兰固定。实验的蒸汽发生釜为电加热釜，内有 2 根 2.5kW 螺旋形电加热器，用 200 伏电压加热（可由固态调压器调节）。蒸汽上升管路，使用三通和球阀分别控制蒸汽进入两个套管换热器。 空气...