实验三 蒸汽─空气对流传热传热系数的测定 一、实验目的 1． 测定套管式换热器的总传热系数K； 2． 测定圆形直管内传热膜系数α ，并学会用实验方法将流体在管内对流及强制对流 时的实验数据整理成包括传热膜系数α 的准数方程式； 3． 了解并掌握热电偶和电位差计的使用及其温度测量。 二、基本原理 1．测定传热系数K 根据传热速率方程式：mTKA∆=φ （1） mTAK∆=φ （2） 式中： φ 传热速率，W； K总传热系数，W/(m2·℃)； A 传热面积； mT∆两流体的平均温度差。 实验时，若能测定或确定φ 、A 和，则可测定K。 mT∆⑴ 实验是测定蒸汽加热空气时的对流传热总传热系数，其中蒸汽通加套管环隙加热内管的空气，具体的流程如下： 在不考虑热损失的条件下，有 )(122211TTcqrqp−==mmφ （3） 式中： qm1— 蒸汽冷凝液的质量，kg/s； r1 — 蒸汽冷凝潜热，J/kg； qm2— 空气的质量流量，kg/s； cp2 — 空气的定压比热，J/(kg·K)； 54 T1、T2— 空气的进出口温度，℃； TW1、TW2— 内管外壁温度与内壁温度，℃。 实验中传热速率φ 按空气的吸热速率计算。其中空气的质量流量由孔板流量计测量其 体积流量后转化为质量流量。即： qm =tρ qV （4） 式中： tρ —为空气进出口平均温度下的密度，kg/m3。 qV— 为空气的体积流量，m3/s。 本实验中，空气的体积流量由孔板流量计测量并通过压力传感器将其差压数字在显示仪表上显示出。20℃ 下空气流量由公式（5）计算。 6203.000)( pCqt∆×=V （5） 其中， — 20℃ 下的体积流量，m0tqV3/h ； C0— 孔板流量系数，本实验装置中其值为22.696。 p∆—孔板两端压差，kPa。 则实验条件下的空气流量qV (m3/h)则需按下式计算： 02732730tTqqtt++×=VV 式中：tqV —实验条件（管内平均温度）下的空气流量，m3/h。 T —换热器管内空气的平均温度，℃。 ⑵ 传热推动力mT∆ 211112lnTTTTTTTwwm−−−=∆ （6） 2．测定传热膜系数 在蒸汽-空气换热系统中，若忽略管壁与污垢的热阻，则总传热系数K 与传热膜系数α的关系为： 21111αα +≈K （7） 55 式中：1α —管壁对空气的传热膜系数，W/(m2.K)。 2α —蒸汽对管壁的传热膜系数，W/(m2.K)。 由于蒸汽冷凝传热膜系数远大于管壁对空气的传热膜系数，即12αα >>，所以有： 1α≈K （8） 3．求α 与Re 的定量关系式 由量纲分析法可知，空气在园形直管中强...
