液液传热实验讲义

传热（冷水—热水）综合实验
一、实验目的：
1、通过对冷水—热水简单套管换热器的实验研究，掌握对流传热系数α及总传热系数o K 的测定方法，加深对其概念和影响因素的理解。

2、学会应用线性回归分析方法，确定关联式4.0m Pr
ARe Nu =中常数A 、m 的值；
二、实验内容：
1、在套管式换热器中，测定5~6个不同流速下，管内冷水与管间热水之间的总传热系数o K ；流体与管壁面间对流传热系数o α和i α。

2、将测定值同运用o K 与o α，i α之间关系式计算得出的i α值进行比较；计算得出Nu1(实验)和Nu2(计算)的值
2、对实验数据进行线性回归，求关联式Nu1(实验)=ARe m Pr 0.4和Nu2(计算)=ARe m Pr 0.4中常数A 、m 的值。

三、实验原理
1、总传热系数o K 的测定：
由总传热速率方程式 m o o t S K Q ∆= （1-1） m
o o t S Q K ∆= （1-2） 式中：Q —— 传热速率，W ；
o S —— 换热管的外表面积，m 2；
m t ∆—— 对数平均温度差，℃；
o K —— 基于管外表面积的总传热系数，W/( m 2·℃)；
由热量衡算式：
)(12t t C W Q P C -= （1-3） 式中：C W —— 冷流体的质量流量，kg/s ；
P C —— 冷流体的定压比热，kJ/( kg·℃)；
21,t t —— 分别为冷流体进、出口温度，℃；
L d S o o π= （1-4） 式中：o d —— 传热管的外径，m ；
L —— 传热管的有效长度，m ；
1
22112211212ln )()(ln t T t T t T t T t t t t t m -----=∆∆∆-∆=∆ （1-5） 式中：T 1，T 2 —— 分别为热流体进、出口温度，℃；
2、对流传热系数i α，o α的测定
对流传热系数i α，o α可以根据牛顿冷却定律来实验测定：
)(m wm i i t t S Q -=α （1-6） )(m wm i i t t S Q
-＝α （1-7）
式中：S i —— 换热管的内表面积，L d S i i π= m 2；
m t —— 冷流体平均温度，2
21t t t m += ℃； wm t —— 换热管内壁表面的平均温度，℃；
同理：
)(wm m o o T T S Q
-＝α （1-8）
式中：m T —— 热流体平均温度，2
21T T T m += ℃； wm T —— 换热管外壁表面的平均温度，℃；
因为传热管为紫铜管，其导热系数很大，加上传热管壁很薄故认为wm wm t T ≈，wm T 用热电偶来测量。

3、总传热系数计算式
o
m o i i o o d bd d d K αλα11++= （1-9） 4、三个准数
λμ
p C =Pr （1-10） λαd Nu =
（1-11） μρ
ud =Re （1-12）
冷流体在管内作强制湍流，准数关联式的形式为
n m A Nu Pr Re =
其中：
取冷流体的定性温度为定值，物性数据λ、C p 、ρ、μ可根据冷流体定性温度查得。

则普兰特准数Pr 是常数，则关联式的形式简化为：
4.0Pr Re m A Nu =
通过实验确定不同流量下的Re 与Nu ，然后用线性回归方法确定A 和m 的值。