总传热系数的测定 附最全思考题
实验四传热系数测定实验
![实验四传热系数测定实验](https://img.taocdn.com/s3/m/2eb266c731b765ce04081464.png)
实验四 传热系数测定实验1.实验目的(1)观察水蒸汽在水平管外壁上的冷凝现象;(2)测定空气-水蒸汽在套管换热器中的总传热系数;(3)测定空气在圆形直管内强制对流时的传热膜系数及其与雷诺数Re 的关系。
2.基本原理在套管换热器中,环隙通以水蒸汽,内管管内通以空气,水蒸汽冷凝放热以加热空气,在传热过程达到稳定后,有如下热量衡算关系式(忽略热损失):()()mW i i m i i p t t S t S K t t C V Q -=∆=-=αρ12由此可得总传热系数mi P i t S t t C V K ∆-=)(12ρ空气在管内的对流传热系数(传热膜系数) m w i P i t t S t t C V )()(12--=ρα上式中 Q :传热速率,w ;V :空气体积流量(以进口状态计),m 3/s ; ρ: 空气密度(以进口状态计),kg/m 3; C P :空气平均比热,J/(kg ·℃);K i :以内管内表面积计的总传热系数,W/(m 2·℃); αi : 空气对内管内壁的对流传热系数,W/(m 2·℃); t 1、t 2 :空气进、出口温度,℃; S i :内管内壁传热面积,m 2;Δt m :水蒸气与空气间的对数平均温度差,℃;2121ln)()(t T t T t T t T t m -----=∆ T :蒸汽温度(取进、出口温度相同),℃。
(t w -t )m :空气与内管内壁间的对数平均温度差,℃;22112211ln )()()(t t t t t t t t t t w w w w m w -----=- t w1、t w2 :内管内壁上进、出口温度,℃。
当内管材料导热性能很好,且管壁很薄时,可认为内管内外壁温度相同,即测得的外壁温度视为内壁温度。
流体在圆形直管内作强制湍流(流体流动的雷诺数Re >10000)时,对流传热系数αi与雷诺数Re 的关系可近似写成 ni A Re =α式中A 和n 为常数。
综合传热系数的测定实验
![综合传热系数的测定实验](https://img.taocdn.com/s3/m/98250bddbceb19e8b9f6ba4b.png)
实验1综合传热系数的测定实验一、实验目的1.了解间壁式传热元件的结构。
2.了解观察水蒸气在水平管外壁上的冷凝现象,并判断冷凝类型。
3.通过对内管是光滑管的空气—水蒸气简单套管换热器的实验研究,掌握空气在圆形光滑直管中强制对流传热系数的测定的实验方法,加深对其概念和影响因素的理解。
确定关联式Nu=Are m Pr0.4中常数A、m的值。
4.掌握传热系数测定的实验数据处理方法。
5.掌握孔板流量计的使用。
6.掌握DC-3A微音气泵的使用。
二、实验内容及基本原理(一)实验内容1.观察水蒸气在换热管外壁上的冷凝现象,并判断冷凝类型。
2.测定不同流速下简单套管换热器的对流传热系数α。
3.对实验数据通过Excel进行处理,求关联式Nu=A·Re m Pr0.4中常数A、m的值;并绘制曲线。
4.实验原始记录光滑管记录:5.实验数据处理与分析数据处理光滑管:实验结果列表和作图:(二)实验原理1.准数方程空气在圆形直管中作湍流流动的给热准数方程:),,,dlGr f Nu Pr (Re 1= (1-1) 式中l —为管长,m ; d —为管径,m ;强制对流时,G r 可忽略;对气体而言,原子数相同(如单原子、双原子…)的气体Pr 为一常数,当50>dl 其影响亦可忽略,故上式可写为:(Re)f N u = (1-2) 一般可写成m u A N Re = (1-3)其中A 为常数,λαd Nu =,μρdu =Re 。
2.准数方程中各参数的测定和计算(1)α值的计算:空气传热膜系数α可以通过测定总传热系数(K )进行测取。
K 与α有下列关系:2111αλδα++=s K (1-4) 因管壁很薄,可将圆壁看成平壁。
这里因是空气,故不计污垢热阻,上式中sλδ为黄铜管壁热传导的热阻,壁厚0.001米,黄铜导热系数λs =377(W/m·k), 故δ/λs =2.7×10-6;1/α2为蒸气冷凝膜的热阻,α2=2×104,故1/α2=5×10-5,空气传热膜系数α在100上下,热阻1/α=1×10-2,对比之下,上述两项热阻均可忽略,即K ≈α。
总传热系数的测定.doc(实验)
![总传热系数的测定.doc(实验)](https://img.taocdn.com/s3/m/2b1c003a0b4c2e3f57276315.png)
总传热系数测定实验一、实验目的1. 观察水蒸气在换热管外壁上的冷凝现象,并判断冷凝类型; 2. 测定饱和水蒸气在圆形管外壁上的冷凝给热系数;二、基本原理在套管换热器中,环隙通以水蒸气,内管管内通以空气,水蒸气冷凝放热以加热空气,在传热过程达到稳定后,有如下公式:V ρC P (t 2-t 1)=K A m t ∆其中:V :空气体积流量,m 3/sA :内管的外壁的传热面积,m 2 ρ:空气密度,kg/m 3C P :空气平均比热,J/(kg ℃)t 1、t 2:空气进、出口温度,℃T 1、T 2:蒸汽进、出口温度,℃m t ∆:对数平均温差,℃ 12211221ln)()(t T t T t T t T t m -----=∆若能测得被加热流体的V 、t 1、t 2,内管的换热面积A 以及水蒸气温度T 1、T 2,即可计算实测的水蒸气(平均)冷凝给热系数。
三、实验装置与流程实验装置如下图水蒸气~空气换热流程图来自蒸汽发生器的水蒸气进入玻璃套管换热器,与来自风机的风进行热交换,冷凝水经疏水器排入地沟。
冷空气经孔板(转子)流量计进入套管换热器内管(紫铜管),热交换后排出装置外。
2.设备与仪表规格(1)紫铜管规格:直径φ21×2.8mm,长度L=1000mm(2)外套玻璃管规格:直径φ100×5mm,长度L=1000mm(3)压力表规格:0~0.1MPa四、实验步骤与注意事项1.打开总电源空气开关,打开仪表及巡检仪电源开关,给仪表上电。
2.打开仪表台上的风机电源开关,让风机工作,同时打开冷流体入口阀门,让套管换热器里冲有一定量的空气。
3.打开冷凝水出口阀,注意只开一定的开度,开的太大会让换热桶里的蒸汽跑掉,关的太小会使换热玻璃管里的蒸汽压力集聚而产生玻璃管炸裂。
4.在做实验前,应将蒸汽发生器到实验装置之间管道中的冷凝水排除,否则夹带冷凝水的蒸汽会损坏压力表及压力变送器。
关闭蒸汽进口阀门,打开装置下面的排冷凝水阀门,让蒸汽压力把管道中的冷凝水带走,当听到蒸汽响时关闭冷凝水排除阀。
实验二 总传热系数的测定
![实验二 总传热系数的测定](https://img.taocdn.com/s3/m/dc5a328484868762caaed535.png)
实验二 总传热系数的测定一、实验目的1、 了解换热器的结构2、 掌握测定传热系数K 的方法3、 学会换热器的操作方法,提高研究和解决传热实际问题的能力 二、实验原理列管式换热器是工业生产中广泛使用的一种间壁式换热设备,通常由壳体、管束、隔板、挡板等主要部件组成。
冷、热流体借助于换热器中的管束进行热量交换而完成加热或冷却任务。
衡量一个换热器性能好坏的标准是换热器的传热系数K 值。
对于没有相变的液—液换热系统由热量衡算可得: 损Q Q Q c h += 若实验装置保温良好,则Q 损可忽略衡算可得: Q Q Q c h == ()出进T .-=T c W Q ph h h ()进出t t C W pc C c -=.Q 由传热速率方程式知:Q=KS m t ∆式中 'm t m t t ∆=∆∆ϕ()()进出出进进出出进t T t T n t t T t m -----=∆I T '()R P f t ,=∆ϕ P=进进进出t t t --TR=进出进出-t t T -Tt ∆ϕ可由P,R 两因数根据安得伍德(Underwood )和鲍曼(Bowman)提出的图算法查取,本实验装置为1壳程2管程。
式中: h Q ——热流体的传热速率〔W 〕 c Q ——冷流体的传热速率〔W 〕 损Q ——热损失速率〔W 〕Q ——换热器的传热速率〔W 〕h W ——热流体质量流量〔Kg/s 〕(h W =h h V ρ.) c W ——冷流体质量流量〔Kg/s 〕ph C ——热流体的平均恒压热容〔J/kg 。
C 0〕pc C ——冷流体的平均恒压热容〔J/kg 。
C 0〕 进T ——热流体进口温度〔C 0〕出T ——热流体出口温度〔C 0〕进t ——冷流体进口温度〔C 0〕 出t ——冷流体出口温度〔C 0〕K ——换热器的总传热系数〔W/.2m C 0〕 S ——换热器传热面积〔.2m 〕(S =dl n π)m t ∆——冷、热流体的对数平均传热温差〔C 0〕P 、R ——因数〔无因次〕'm t ∆——按逆流流动形式计算的对数平均传热温差〔C 0〕三.实验装置如上图所示,整套装置主要由气泵、空气稳压罐、电加热器和列管式换热器组成,并配有温度控制仪,测温计,压差计及液体、气体流量计等测量仪表。
《化工原理》实验思考题题目及答案
![《化工原理》实验思考题题目及答案](https://img.taocdn.com/s3/m/837d09d5b8f67c1cfad6b8d6.png)
、进行测试系统地排气工作时,是否应关闭系统地出口阀门?为什么?
答:在进行测试系统地排气时,不应关闭系统地出口阀门,因为出口阀门是排气地通道,若关闭,将无法排气,启动离心泵后会发生气缚现象,无法输送液体.文档收集自网络,仅用于个人学习
答:不是地,θΔμ(), θ是代表过滤速率,它随着过滤地进行,它是一个逐渐减少地过程,虽然Δ增大一倍,表面上是时间减少一倍,单过滤速率减少,所以过滤得到相同地滤液,所需地时间不是原来地一半,比一半要多.文档收集自网络,仅用于个人学习
实验七、蒸汽—空气总传热系数地测定
、在测定传热系数时,按现试验流程,用管内冷凝液测定传热速率与用管外冷却水测定传热速率哪种方法更准确?为什么?如果改变流程,是蒸汽走环隙,冷却水走管内,用哪种方法更准确?答:文档收集自网络,仅用于个人学习
流体流动阻力实验
一、在本实验中必须保证高位水槽中始终有溢流,其原因是:
、只有这样才能保证有充足地供水量.
、只有这样才能保证位压头地恒定.
、只要如此,就可以保证流体流动地连续性.
二、本实验中首先排除管路系统中地空气,是因为:
、空气地存在,使管路中地水成为不连续地水.
、测压管中存有空气,使空气数据不准确.
、离心泵地特性曲线是否与连接地管路系统有关?
答:离心泵地特性曲线与管路无关.当离心泵安装在特定地管路系统中工作时,实际地工作压头和流量不仅与离心泵本身地性能有关,还与管路地特性有关.文档收集自网络,仅用于个人学习
、离心泵流量增大时,压力表与真空表地数值如何变化?为什么?
不同换热器的操作及传热系数的测定思考题
![不同换热器的操作及传热系数的测定思考题](https://img.taocdn.com/s3/m/d9335043e97101f69e3143323968011ca300f7ea.png)
1. 引言换热器作为化工设备中常见的一种,其操作和传热系数的测定对于实际生产具有重要意义。
换热器的种类繁多,不同的操作方式和结构特点对于传热性能有着直接影响。
本文将针对不同换热器的操作以及传热系数的测定进行深入探讨,旨在帮助读者更全面地理解换热器的工作原理及其实际应用价值。
2. 不同换热器的操作2.1 管壳式换热器管壳式换热器是常见的一种换热设备,其操作方式较为灵活多样。
在实际应用中,可以根据不同的介质流动情况和传热需求,采用单相流、多相流或者混合流的操作方式。
管壳式换热器还可以通过改变进出口介质的温度和流速来实现不同的传热效果,从而满足工艺生产的需要。
2.2 板式换热器板式换热器的操作相对简单,通常采用平行流或逆流的方式进行传热。
其特点是传热效率高、占地面积小,适用于要求高效率换热的场合。
在实际操作中,可以通过控制板片的数量和间距来调节传热效果,以满足不同工艺条件下的换热需求。
2.3 螺旋板式换热器螺旋板式换热器是一种结构复杂、传热效果良好的换热设备。
其操作方式多样,可以根据具体的介质性质和工艺要求来选择不同的传热方案。
螺旋板式换热器还可以通过调节螺旋板的角度和间距来改变流体的流动路径,从而实现更高效的传热效果。
3. 传热系数的测定3.1 热工学方法传热系数是反映换热器传热性能的重要参数,其测定方法多种多样。
其中,热工学方法是比较常用的一种,通过测量流体的温度、压力和流速等参数,结合换热器的结构特点和换热介质的性质,可以较为准确地计算出传热系数的数值。
3.2 实验方法除了热工学方法外,实验方法也是传热系数测定常用的手段之一。
在实际操作中,可以利用换热器试验台或者实验室设备,通过控制流体的温度、压力和流速等参数,结合换热器的结构特点和试验介质的性质,进行传热系数的实际测定。
4. 个人观点和理解通过对不同换热器的操作和传热系数测定方法的探讨,我对换热器的工作原理和实际应用有了更深入的理解。
在实际生产中,根据工艺条件和介质特性选择合适的换热器操作方式和传热系数测定方法,可以更好地发挥换热器的效果,提高生产效率和产品质量。
传热学部分思考题
![传热学部分思考题](https://img.taocdn.com/s3/m/2bf7a180b8f67c1cfad6b880.png)
教材上的思考题第8章??思考题?1.试说明热传导(导热)、热对流和热辐射三种热量传递基本方式之间的联系与区别。
? 区别:它们的传热机理不同。
导热是由于分子、原子和电子等微观粒子的热运动而产生的热量传递现象,其本质是介质的微观粒子行为。
热对流是由于流体的宏观运动,致使不同温度的流体相对位移而产生的热量传递现象,其本质是微观粒子或微团的行为。
辐射是由于物体内部微观粒子的热运动而使物体向外发射辐射能的现象,其本质是电磁波,不需要直接接触并涉及能量形式的转换。
?联系:经常同时发生。
?2.试说明热对流与对流换热之间的联系与区别。
?热对流是由于流体的宏观运动,致使不同温度的流体相对位移而产生的热量传递现象。
对流换热是流体与固体表面之间由热对流和导热两种传热方式共同作用导致的传热结果。
3. 从传热的角度出发,采暖散热器和冷风机应放在什么高度最合适???答:采暖器和冷风机主要通过对流传热的方式使周围空气变热和变冷,使人生活在合适的温度范围中,空气对流实在密度差的推动下流动,如采暖器放得太高,房间里上部空气被加热,但无法产生自然对流使下部空气也变热,这样人仍然生活在冷空气中。
为使房间下部空气变热,使人感到舒适,应将采暖器放在下面,同样的道理,冷风机应放在略比人高的地方,天热时,人才能完全生活在冷空气中4.在晴朗无风的夜晚,草地会披上一身白霜,可是气象台的天气报告却说清晨最低温度为2℃。
试解释这种现象。
但在阴天或有风的夜晚(其它条件不变),草地却不会披上白霜,为什么?答:深秋草已枯萎,其热导率很小,草与地面可近似认为绝热。
草接受空气的对流传热量,又以辐射的方式向天空传递热量,其热阻串联情况见右图。
所以,草表面温度t gr 介于大气温度t f 和天空温度t sk 接近,t gr 较低,披上“白霜”。
如有风,hc 增加,对流传热热阻R 1减小,使t gr 向t f 靠近,即t gr 升高,无霜。
阴天,天空有云层,由于云层的遮热作用,使草对天空的辐射热阻R 2增加,t gr 向t f 靠近,无霜(或阴天,草直接对云层辐射,由于天空温度低可低达-40℃),而云层温度较高可达10℃左右,即t sk 在阴天较高,t gr 上升,不会结霜)。
2020年传热学第四版课后思考题答案(杨世铭-陶文铨)]
![2020年传热学第四版课后思考题答案(杨世铭-陶文铨)]](https://img.taocdn.com/s3/m/337c6d7859eef8c75fbfb381.png)
作者:非成败作品编号:92032155GZ5702241547853215475102时间:2020.12.13第一章思考题1. 试用简练的语言说明导热、对流换热及辐射换热三种热传递方式之间的联系和区别。
答:导热和对流的区别在于:物体内部依靠微观粒子的热运动而产生的热量传递现象,称为导热;对流则是流体各部分之间发生宏观相对位移及冷热流体的相互掺混。
联系是:在发生对流换热的同时必然伴生有导热。
导热、对流这两种热量传递方式,只有在物质存在的条件下才能实现,而辐射可以在真空中传播,辐射换热时不仅有能量的转移还伴有能量形式的转换。
2. 以热流密度表示的傅立叶定律、牛顿冷却公式及斯忒藩-玻耳兹曼定律是应当熟记的传热学公式。
试写出这三个公式并说明其中每一个符号及其意义。
答:① 傅立叶定律:dx dt q λ-=,其中,q -热流密度;λ-导热系数;dx dt -沿x 方向的温度变化率,“-”表示热量传递的方向是沿着温度降低的方向。
② 牛顿冷却公式:)(f w t t h q -=,其中,q -热流密度;h -表面传热系数;w t -固体表面温度;f t -流体的温度。
③ 斯忒藩-玻耳兹曼定律:4T q σ=,其中,q -热流密度;σ-斯忒藩-玻耳兹曼常数;T-辐射物体的热力学温度。
3. 导热系数、表面传热系数及传热系数的单位各是什么?哪些是物性参数,哪些与过程有关?答:① 导热系数的单位是:W/(m.K);② 表面传热系数的单位是:W/(m 2.K);③ 传热系数的单位是:W/(m 2.K)。
这三个参数中,只有导热系数是物性参数,其它均与过程有关。
4. 当热量从壁面一侧的流体穿过壁面传给另一侧的流体时,冷、热流体之间的换热量可以通过其中任何一个环节来计算(过程是稳态的),但本章中又引入了传热方程式,并说它是“换热器热工计算的基本公式”。
试分析引入传热方程式的工程实用意义。
答:因为在许多工业换热设备中,进行热量交换的冷、热流体也常处于固体壁面的两侧,是工程技术中经常遇到的一种典型热量传递过程。
化工原理实验思考题
![化工原理实验思考题](https://img.taocdn.com/s3/m/27f35953770bf78a6429547a.png)
对流传热系数的测定1.实验中冷流体和蒸汽的流向,对传热效果有何影响?无影响。
因为Q=αA△t m,不论冷流体和蒸汽是迸流还是逆流流动,由于蒸汽的温度不变,故△t m不变,而α和A不受冷流体和蒸汽的流向的影响,所以传热效果不变。
2.蒸汽冷凝过程中,若存在不冷凝气体,对传热有何影响、应采取什么措施?不冷凝气体的存在相当于增加了一项热阻,降低了传热速率。
冷凝器必须设置排气口,以排除不冷凝气体。
3.实验过程中,冷凝水不及时排走,会产生什么影响?如何及时排走冷凝水?冷凝水不及时排走,附着在管外壁上,增加了一项热阻,降低了传热速率。
在外管最低处设置排水口,及时排走冷凝水。
4.实验中,所测定的壁温是靠近蒸汽侧还是冷流体侧温度?为什么?传热系数k 接近于哪种流体的壁温是靠近蒸汽侧温度。
因为蒸汽的给热系数远大于冷流体的给热系数,而壁温接近于给热系数大的一侧流体的温度,所以壁温是靠近蒸汽侧温度。
而总传热系数K接近于空气侧的对流传热系数5.如果采用不同压强的蒸汽进行实验,对α关联式有何影响?基本无影响。
因为α∝(ρ2gλ3r/μd0△t)1/4,当蒸汽压强增加时,r 和△t均增加,其它参数不变,故(ρ2gλ3r/μd0△t)1/4变化不大,所以认为蒸汽压强对α关联式无影响。
实验五固体流态化实验1.从观察到的现象,判断属于何种流化?2.实际流化时,p为什么会波动?3.由小到大改变流量与由大到小改变流量测定的流化曲线是否重合,为什么?4流体分布板的作用是什么?实验六精馏1.精馏塔操作中,塔釜压力为什么是一个重要操作参数,塔釜压力与哪些因素有关?答(1)因为塔釜压力与塔板压力降有关。
塔板压力降由气体通过板上孔口或通道时为克服局部阻力和通过板上液层时为克服该液层的静压力而引起,因而塔板压力降与气体流量(即塔内蒸汽量)有很大关系。
气体流量过大时,会造成过量液沫夹带以致产生液泛,这时塔板压力降会急剧加大,塔釜压力随之升高,因此本实验中塔釜压力可作为调节塔釜加热状况的重要参考依据。
实验二 总传热系数的测定 (1)
![实验二 总传热系数的测定 (1)](https://img.taocdn.com/s3/m/66c4a7265901020207409c09.png)
实验二、 总传热系数的测定一、实验目的1.熟悉传热装置设施与蒸汽使用注意事项;2. 测定空气在圆形光滑直管中传热系数的测定。
二、基本原理在套管换热器中传热达稳定后,根据牛顿冷却定律和热衡算式有如下的关系:)(12t t C V t KS Q p m -⋅⋅=∆=ρ mp t S t t C V K ∆-=)(12ρ因为蒸汽及管壁传热热阻很小,所以α≈K式中: Q :传热速率, W ; V :空气的体积流量, m 3/s ;ρ:空气的密度, kg/m 3; C P :空气的平均比热, 1.02J/kg× ℃; t 1:空气的进口温度, ℃; t 2:空气的出口温度, ℃;α :空气在管内的给热系数, W/m 2× ℃; K:总传热系数W/m 2× ℃;S :传热面积,以管内表面计, m 2; Δt m :内管管壁与空气温差的对数平均值2112ln t T t T t t t m ---=∆式中T 为内管管壁的温度, ℃。
传热面积S 知,V 、T 、t 1、t 2均可测得,可求出K 和α,数据多还可算出Nu 准数。
三、实验装置流程和主要设备 1. 实验装置流程气体强制对流给热系数的测定实验流程图如图所示。
实验装置为套管换热器,空气由风泵经涡轮(或孔板)流量计进入套管换热器的内管,换热后排向大气。
空气的进出口温度可由玻璃温度计(或液晶温度计)直接读取。
由蒸汽发生器产生的蒸汽经蒸汽管进入套管换热器的套管环隙,不凝气体由阀排放,冷凝水通过疏水阀排入地下道。
蒸汽的压力由压力表测量。
气体强制对流给热系数测定实验装置流程图2. 已知数据:套管换热器:内管为Φ19.8×0.88mm 紫铜管,套管为Φ76×4.0mm 不锈钢管,换热长度L=1240mm 。
四、实验步骤1. 熟悉流程、管线及阀门的开启位置。
2. 将蒸汽发生器中注入一定量的水,启动电加热器加热以提供蒸汽汽源。
化工原理实验思考题答案汇总
![化工原理实验思考题答案汇总](https://img.taocdn.com/s3/m/0f32c90ad4d8d15abe234ebf.png)
流体流动阻力的测定1.在测量前为什么要将设备中的空气排尽?怎样才能迅速地排尽?为什么?如何检验管路中的空气已经被排除干净?答:启动离心泵用大流量水循环把残留在系统内的空气带走。
关闭出口阀后,打开U形管顶部的阀门,利用空气压强使U形管两支管水往下降,当两支管液柱水平,证明系统中空气已被排除干净。
2.以水为介质所测得的λ~Re关系能否适用于其他流体?答:能用,因为雷诺准数是一个无因次数群,它允许d、u、、变化3.在不同的设备上(包括不同管径),不同水温下测定的λ~Re数据能否关联在同一条曲线上?答:不能,因为Re=duρ/μ,与管的直径有关离心泵特性曲线的测定1.试从所测实验数据分析,离心泵在启动时为什么要关闭出口阀门?本实验中,为了得到较好的实验效果,实验流量范围下限应小到零,上限应到最大,为什么?答:关闭阀门的原因从试验数据上分析:开阀门意味着扬程极小,这意味着电机功率极大,会烧坏电机(2)启动离心泵之前为什么要引水灌泵?如果灌泵后依然启动不起来,你认为可能的原因是什么?答:离心泵不灌水很难排掉泵内的空气,导致泵空转而不能排水;泵不启动可能是电路问题或是泵本身已损坏,即使电机的三相电接反了,泵也会启动的。
(3)泵启动后,出口阀如果不开,压力表读数是否会逐渐上升?随着流量的增大,泵进、出口压力表分别有什么变化?为什么?答:当泵不被损坏时,真空表和压力表读数会恒定不变,水泵不排水空转不受外网特性曲线影响造成的恒压过滤常数的测定1.为什么过滤开始时,滤液常常有混浊,而过段时间后才变清?答:开始过滤时,滤饼还未形成,空隙较大的滤布使较小的颗粒得以漏过,使滤液浑浊,但当形成较密的滤饼后,颗粒无法通过,滤液变清。
?2.实验数据中第一点有无偏低或偏高现象?怎样解释?如何对待第一点数据?答:一般来说,第一组实验的第一点Δθ/Δq会偏高。
因为我们是从看到计量桶出现第一滴滤液时开始计时,在计量桶上升1cm时停止计时,但是在有液体流出前管道里还会产生少量滤液,而试验中管道里的液体体积产生所需要的时间并没有进入计算,从而造成所得曲线第一点往往有较大偏差。
传热膜系数测定实验报告加思考题资料
![传热膜系数测定实验报告加思考题资料](https://img.taocdn.com/s3/m/2e59e837d4d8d15abf234e17.png)
目录一.摘要 (1)二.实验目的 (1)三.实验基本原理及内容 (1)四.实验装置说明及流程图 (3)五.实验步骤 (4)六.实验注意事项 (4)七.实验数据处理 (5)八.结果与讨论 (8)九.误差分析 (9)十.思考题 (9)实验三传热膜系数测定实验一.摘要选用牛顿冷却定律作为对流传热实验的测试原理,通过建立不同体系的传热系统,即水蒸汽—空气传热系统、对普通管换热器进行了强制对流传热实验研究。
确定了在相应条件下冷流体对流传热膜系数的关联式。
此实验方法可以测出蒸汽冷凝膜系数和管内对流传热系数。
本实验采用由风机、孔板流量计、蒸汽发生器等组成的自动化程度较高的装置,让空气走内管,蒸汽走环隙,用计算机在线采集与控制系统测量了孔板压降、进出口温度和两个壁温,计算了传热膜系数α,并通过作图确定了传热膜系数准数关系式中的系数A和指数m(n取0.4),得到了半经验关联式。
关键词:对流传热对流传热膜系数蒸汽冷凝膜系数管内对流传热系数二.实验目的1.掌握传热膜系数α及传热系数K的测定方法;2.通过实验掌握确定传热膜系数准数关系式中的系数A和指数m、n的方法;3.通过实验提高对准数关系式的理解,并分析影响α的因素,了解工程上强化传热的措施。
三.实验基本原理及内容对流传热的核心问题是求算传热膜系数,当流体无相变时对流传热准数关联式的一般形式为:m Grnp=PrRe(1)⋅⋅Nu⋅A对于强制湍流而言,Gr准数可以忽略,故mn⋅Re⋅=(2)Nu PrA本实验中,可用图解法和最小二乘法计算上述准数关联式中的指数m、n和系数A。
用图解法对多变量方程进行关联时,要对不同变量Re和Pr分别回归。
本实验可简化上式,即取n=0.4(流体被加热)。
这样,上式即变为单变量方程,在两边取对数,即得到直线方程:Re lg lg Pr lg4.0m A Nu+= (3)在双对数坐标中作图,找出直线斜率,即为方程的指数m 。
在直线上任取一点的函数值代入方程中,则可得到系数A ,即:m NuA Re Pr 4.0⋅=(4)用图解法,根据实验点确定直线位置有一定的人为性。
《化工原理》实验思考题题目及答案
![《化工原理》实验思考题题目及答案](https://img.taocdn.com/s3/m/837d09d5b8f67c1cfad6b8d6.png)
答:加大回流比地措施,一是减少馏出液量,二是加大塔釜地加热速
率和塔顶地冷凝速率.
加大回流比能提高塔顶馏出液组成,但能耗也而造成产品不合格时,要恢复正常地最快最有效地办法是什么?
答:降低采出率,即减少采出率.降低回流比.
??,当恒量,与之间关系为:↑↓而
、而↓↓所以流量增大,出口处压强表地读数变小.离心泵地流量可由泵地出口阀调节,为什么?
答:调节出口阀门开度,实际上是改变管路特性曲线,改变泵地工作点,可以调节其流量.
、什么情况下会出现“汽蚀”现象?
答:当泵地吸上高度过高,使泵内压力等于或低于输送液体温度下地饱和蒸汽压时,液体气化,气泡形成,破裂等过程中引起地剥蚀现象,称“汽蚀”现象,文档收集自网络,仅用于个人学习
、离心泵启动前为什么要先灌水排气?本实验装置中地离心泵在安装上有何特点?
答:为了防止打不上水、即气缚现象发生.
、启动泵前为什么要先关闭出口阀,待启动后,再逐渐开大?而停泵时,也要先关闭出口阀?
答:防止电机过载.因为电动机地输出功率等于泵地轴功率.根据离心泵特性曲线,当时最小,电动机输出功率也最小,不易被烧坏.而停泵时,使泵体中地水不被抽空,另外也起到保护泵进口处底阀地作用.文档收集自网络,仅用于个人学习
、汽包上装有不凝气排放口和冷凝液排放口,注意两口地安装位置特点并分析其作用?
答:冷凝器上须备有不凝气体地排放口,操作时定期排放,以保持良好地传热效果
实验八气汽对流传热综合实验
、蒸汽和空气进入通道,在测和α时为什么不同呢?答:因为在测给热系数时仅考虑间壁一侧地传热,而传热系数α文档收集自网络,仅用于个人学习
、试对实验中地阻力损失作出说明(是由哪些原因产生地,是直管阻力还是局部阻力).
实验七蒸汽-水总传热系数K的测定
![实验七蒸汽-水总传热系数K的测定](https://img.taocdn.com/s3/m/54ccc5f1ccbff121dc36833a.png)
实验七 蒸汽-水总传热系数 K 的测定、实验目的1、 掌握传热系数K 的测定原理;2、 掌握传热系数K 的测定方法及数据处理。
二、实验原理根据传热基本方程,已知传热设备的结构尺寸,只要测得传热速度 温度,即可算出 K (W/(m 2「C ))。
式中,A ——传热面积,m 2;△ t m ――冷、热流体的平均温差,C ; Q ――传热速率,W 。
Q =W 汽 r 。
式中,W 汽一一冷凝液流量,kg/s ;r ――冷凝液潜热,J/kg 。
A= n I d 夕卜。
三、实验装置及流程实验装置主体设备为“三根管”:汽-水套管、裸管和保温管。
这“三根管”与加热器、 汽包、测温计等组成整个测试系统,见图7-1。
加热器3将水加热成为水蒸汽后,水蒸汽进入到汔包 5中,阀11排除不凝气。
水蒸汽分别在保温管、裸管和套管冷凝传热,用量筒和秒表记录冷凝量和时间。
在套管中,水经 过高位槽由转子流量计计量后进入套管换热器壳层。
本试验使用蒸气一 水套管测定K 值,观察收集汽一水套管数据。
设备结构尺寸如下:(1) 汽-水套管:d 外=16mm 的紫铜管; (2) 管长 I =0.6m 。
Q ,以及各有关的 K=Q A t m.'tm「)—2)t 2 t1InInT「2T」2B图7-1 实验装置流程示意图⑴放水阀⑵电加热器⑶蒸汽发生器⑷加水阀⑸汽包⑹保温层⑺保温测试管⑻收集瓶⑼放水阀⑽裸管测试管(11)放汽阀(12)套管换热器(13)截止阀(14)高位槽(15)溢流口四、实验步骤及注意事项1、熟悉设备流程,检查各阀门的开关情况,排放汽包中的冷凝水;2、打开加热器进水阀,加水至液面计高度的2/3 ;3、将电热棒接上电源,并将调压器从0调至220V,待有蒸气后,再将调压器电压调低(160V-180V);4、打开套管换热器冷却水进口阀,调节冷却水流量为某一值,一般5〜10L/h ;5、待传热过程达稳定后,分别测量单位时间的冷凝液量、汽温和水温;6、分别记录下表1#、2#、3#、4#、5#对应的温度为套管换热器进水温度如套管内壁温T w、套管外壁温度t w、出水温度t2、套管换热器收集瓶冷凝水温度T以及上表5汽包温度、上表6釜温;7、实验结束,切断加热电源,关闭冷却水阀。
传热实验报告及思考题-化工实验
![传热实验报告及思考题-化工实验](https://img.taocdn.com/s3/m/036f51bc7e21af45b307a8f8.png)
二、实验记录
1原始数据表
裸管
冷凝液量
热电偶读数/℃
时间/s
体积/mL
冷凝水流量mL/s
保温包蒸汽温度/
裸管壁面温度1
裸管壁面温度2
裸管壁面温度3
60
5.25
0.088
98.3
97.8
97.6
96.9
60
5
0.083
98.3
97.8
97.7
96.9
60
5.2
0.087
98.2
97.8
97.6
4实验步骤及注意事项
(1)熟悉设备流程,检查个阀门的开关情况,排放汽包中的冷凝水。
(2)打开锅炉紧随发,加水至液面计高度的2/3。
(3)将电热棒接上电源,并将调压器从0调至220V,满功率加热,带有正气后,再
将加热功率调制适宜值。
(4)打开套管换热器冷却水进口阀,调节冷却水流量为某一值,注意该值应与加热
根据
=/(Δ)=2753.8W/(0.32×78.8℃)
可求得
=1165W/(m2∙℃)
(2)计算裸管的自然对流给热系数α(W /(m2⋅°C) )
Φ=16×1.5;管长L=0.67m。
与(1)中同理可求得放热量
Q=W汽r=∙∙r =998×0.086×10−6×2257.2×103W=193.7W
(1) 测定汽-水套管的传热系数K(W /(m2⋅°C)):
(2)测定裸管的自然对流给热系数α(W /(m2⋅°C) ):
(3)测定保温材料的导热系数λ(W/(m⋅°C)):
3流程装置
该装置主体设备为“三根管”:汽-水套管、裸管和保温管。这“三根管”与锅炉、汽包、高位槽、智能数字显示控制仪等组成整个测试系统,见图1。
《传热学》2版 辅导资料 思考题参考答案
![《传热学》2版 辅导资料 思考题参考答案](https://img.taocdn.com/s3/m/8a65e1335022aaea988f0fc1.png)
回答:导热系数等于常数的一维导热方程是(3-1-15),于是温度梯度可以写作(dt/dr) =c/r。可见,温度梯度与径向坐标成反比,即半径小的圆筒壁内侧的温度梯度一定大于外侧的温度梯度。所以附图(b)是正确的。
回答:非稳态导热问题遵循两个基本规律,一个是能量守恒定律,一个是傅里叶定律。在对物体内的任意微元体积做热平衡分析时,切记傅里叶定律中的热流密度和温度梯度均代表瞬时值,傅里叶定律的规律仍成立。
3.应用傅里叶定律时有哪些限制?
回答:限制条件是:(1)纯导热物体(非纯导热物体以当量或表观导热系数描述之);(2)各向同性(各向异性物体须在导热主轴坐标系中运用傅里叶定律);(3)非超短时间、超大热流密度或超低温度的导热问题。
3.凸状轴呈对称图形,如果侧面绝热且导热系数为常数,其一维稳态温度分布呈什么?
回答:在一维、稳态、无内热源且常物性条件下,热流量为常数,即A(x)dt/dx=常数。这表明导热的截面积A与温度梯度成反比。只有在等截面情况下,温度梯度才是常量。
回答:导热系数随温度变化时,函数关系一般是写作=0(1+b t)的形式。但是一般来说0却并不代表0℃时该材料的导热系数。参见附图,这是因为0实际上是该式适用温度区间内近似线性关系的延长线与纵轴的交点。它一般不会正好与=f(t)曲线在0℃时的数值相等。
写为=0+bt时,0未变,而b相当于原式中的0b。
8.已知某个确定的热流场q=f(x, y),能否由此唯一地确定物体的温度场?或者还需要补充什么条件?反过来,从温度场能否唯一地确定热流场?
回答:导热问题中若全部边界条件都是第二类(包括绝热),将无法唯一地得到温度场的确定解。而对给定的温度场,却可以根据傅里叶定律唯一地确定热流场。因为一个物体若均匀地提升相同温度,其热流场将不会发生任何改变。即一个热流场可以对应无穷多个温度场。所以,导热问题必须至少具有一个温度参考点,才能唯一地确定其解。
传热学第四版课后思考题答案(杨世铭-陶文铨)]
![传热学第四版课后思考题答案(杨世铭-陶文铨)]](https://img.taocdn.com/s3/m/3fae94bcbb68a98270fefa0c.png)
第一章思考题1. 试用简练的语言说明导热、对流换热及辐射换热三种热传递方式之间的联系和区别。
答:导热和对流的区别在于:物体内部依靠微观粒子的热运动而产生的热量传递现象,称为导热;对流则是流体各部分之间发生宏观相对位移及冷热流体的相互掺混。
联系是:在发生对流换热的同时必然伴生有导热。
导热、对流这两种热量传递方式,只有在物质存在的条件下才能实现,而辐射可以在真空中传播,辐射换热时不仅有能量的转移还伴有能量形式的转换。
2. 以热流密度表示的傅立叶定律、牛顿冷却公式及斯忒藩-玻耳兹曼定律是应当熟记的传热学公式。
试写出这三个公式并说明其中每一个符号及其意义。
答:① 傅立叶定律:dx dt q λ-=,其中,q -热流密度;λ-导热系数;dx dt -沿x 方向的温度变化率,“-”表示热量传递的方向是沿着温度降低的方向。
② 牛顿冷却公式:)(f w t t h q -=,其中,q -热流密度;h -表面传热系数;w t -固体表面温度;f t -流体的温度。
③ 斯忒藩-玻耳兹曼定律:4T q σ=,其中,q -热流密度;σ-斯忒藩-玻耳兹曼常数;T-辐射物体的热力学温度。
3. 导热系数、表面传热系数及传热系数的单位各是什么?哪些是物性参数,哪些与过程有关?答:① 导热系数的单位是:W/(m.K);② 表面传热系数的单位是:W/(m 2.K);③ 传热系数的单位是:W/(m 2.K)。
这三个参数中,只有导热系数是物性参数,其它均与过程有关。
4. 当热量从壁面一侧的流体穿过壁面传给另一侧的流体时,冷、热流体之间的换热量可以通过其中任何一个环节来计算(过程是稳态的),但本章中又引入了传热方程式,并说它是“换热器热工计算的基本公式”。
试分析引入传热方程式的工程实用意义。
答:因为在许多工业换热设备中,进行热量交换的冷、热流体也常处于固体壁面的两侧,是工程技术中经常遇到的一种典型热量传递过程。
5. 用铝制的水壶烧开水时,尽管炉火很旺,但水壶仍然安然无恙。
换热器的操作和总传热系数的测定
![换热器的操作和总传热系数的测定](https://img.taocdn.com/s3/m/3c84dcb9c77da26925c5b04f.png)
换热器的操作和总传热系数的测定一、实验目的1. 了解换热器的结构与工作原理。
2. 掌握换热器总传热系数的测定方法。
3. 了解换热器的操作方法与强化途径。
二、实验原理换热器在工业生产中是经常使用的设备。
热流体借助于传热壁面,将热量传递给冷流体,以满足生产工艺的要求。
影响换热器传热量的参数有传热面积、平均温度差和总传热系数三要素。
为了查阅文献外,换热器性能实测是重要的途径之一。
总传热系数是度量换热器性能的重要指标。
为了提高能量的利用率,提高换热器的总传热系数以强化传热过程,是生产实践中经常遇到的问题。
列管换热器是一种间壁式的传热装置,冷热液体间通过壁面完成传热过程。
由热流体对壁面的对流传热、间壁的固体传导和壁面对冷流体的对流传热三个传热子过程组成。
以冷流体侧传热面积为基准的总传热系数与三个子过程的关系为冷流体→壁面→热流体。
由此可知,通过分别考察冷热流体流量对传热系数的影响,可达到了解某个对流传热过程的性能。
若要了解对流给热过程的定量关系,可由非线性数据处理而得Hh C m C c A A A A K αλδα++=11这种研究方法是过程分解与综合实验研究方法的实例。
总传热系数K 借助于传热速率方程式和热量衡算方程式求取 热量衡算方程式()()出进出进t t C G Q T T C G Q Pc c Ph h h -=-=c损Q Q Q c h +=换热器保温良好0=损Q则Q Q Q c h ==由于实验过程中存在随机误差,换热器的传热量为()2/c h Q Q Q +=换热器的操作优劣以传热不平衡度η度量,即%100⨯-=θθθηh 总传热速率方程式m t KA Q ∆=()()进出出进进出出进t T t T t T t T t m ----=∆ln上面各式中:K 为总传热系数;α为流体的给热系数;A 为换热器的传热面积;G 为流体的质量流量;Q 为传热量;C p 为流体的恒压热容;T 为热流体温度;t 为冷流体温度;△t 为传热温度差;η为操作不平衡;λ为固体壁的导热系数;δ为固体壁的厚度。
总传热系数的测定 附最全思考题
![总传热系数的测定 附最全思考题](https://img.taocdn.com/s3/m/66c703c59ec3d5bbfd0a74c3.png)
聊城大学实验报告课题名称:化工原理实验实验名称:总传热系数的测定姓名:元险成绩:学号:1989 班级:实验日期:2011-9-18实验内容:测定套管换热器中水—水物系在常用流速范围内的总传热系数K,分析强化传热效果的途径。
总传热系数的测定一、实验目的1.了解换热器的结构,掌握换热器的操作方法。
2.掌握换热器总传热系数K 的测定方法。
3.了解流体的流量和流向不同对总传热系数的影响二、基本原理在工业生产中,要完成加热或冷却任务,一般是通过换热器来实现的,即换热器必须在单位时间内完成传送一定的热量以满足工艺要求。
换热器性能指标之一是传热系数K 。
通过对这一指标的实际测定,可对换热器操作、选用、及改进提供依据。
传热系数K 值的测定可根据热量恒算式及传热速率方程式联立求解。
传热速率方程式:Q =kS ∆t m (1)通过换热器所传递的热量可由热量恒算式计算,即 Q =W h C ph (T 1-T 2)=W c C pc (t 2-t 1)+Q 损 (2) 若实验设备保温良好,Q 损可忽略不计,所以Q =W h C ph (T 1-T 2)=W c C pc (t 2-t 1) (3)式中,Q 为单位时间的传热量,W ;K 为总传热系数,W/(m 2·℃);∆t m 为传热对数平均温度差,℃;S 为传热面积(这里基于外表面积),m 2;W h ,W c 为热、冷流体的质量流量,kg/s ;C ph ,C pc 为热、冷流体的平均定压比热,J/(kg ·℃);T 1,T 2为热流体的进出口温度,℃;t 1,t 2为冷流体的进出口温度,℃。
∆tm 为换热器两端温度差的对数平均值,即1212ln t t t t t m ∆∆∆-∆=∆(4) 当212≤∆∆t t 时,可以用算术平均温度差(212t t ∆+∆)代替对数平均温度差。
由上式所计算出口的传热系数K 为测量值K 测。
传热系数的计算值K 计可用下式进行计算:∑+++=S i R K λδαα1110计(5)式中,α0为换热器管外侧流体对流传热系数,W/(m 2·℃);αi 为换热器管内侧流体对流传热系数,W/(m 2·℃);δ为管壁厚度,m ;λ——管壁的导热系数,W/(m 2·℃);R S 为污垢热阻,m 2·℃/W 。
实验三传热系数K和给热系数α的测定解答
![实验三传热系数K和给热系数α的测定解答](https://img.taocdn.com/s3/m/a42ef5468762caaedc33d462.png)
实验三传热系数K和给热系数a的测定一、实验目的1. 了解间壁式传热元件和给热系数测定的实验组织方法;2. 学会给热系数测定的试验数据处理方法;3. 了解影响给热系数的因素和强化传热的途径。
二、实验原理在工业生产中,间壁式换热器是经常使用的换热设备。
热流体借助于传热壁面,将热量传递给冷热体,以满足生产工艺的要求。
影响换热器传热速率的参数有传热面积、平均温度差和传热系数三要素。
为了合理选用或设计换热器,应对其性能有充分的了解。
除了查阅文献外,换热器性能实测是重要的途径之一。
传热系数是度量换热器性能的重要指标。
为了提高能量的利用率,提高换热器的传热系数以强化传热过程,在生产实践中是经常遇到的问题。
在热流体对固体壁面的对流给热,固体壁面的热传导和固体对冷流体的对流给热三个传热过程中,所涉及的热量衡算为:Q =KA(T -t)Q = :h A h 仃-t wi)Q = : c A c(t w2 一t)■'"Am(t wi 72)T - t w1 :h A h t w1 ~ tw2 _ tw2 - tLA m : c A cT -tKAK 二K A、A:h A h A m : c A c在所考虑的这个传热过程忠, 所涉及的参数共有13个,采用因次分析方法:n =13-4=9个无因次数群。
该方法的基本处理过程是将研究的对象分解成两个或多个子过程。
即:K f (:1」2)分别对a 1 a2进行研究:>1 = f (d1, U1, :1,丄1, C p1, ■ 1)无因次处理得:c III丄)> Nu 二 a 0 Re b Pr c1) 传热系数K 的实验测定热量衡算式和传热速率方程式 热量衡算式:Q - q c :' c cpc (t2 - t1 )传热速率式:Q = KA 心其中:(T | 九)-仃2 7)三、实验组织方法qc----空气流量计1个;ti 、 t2 -----冷流体进、出口温度计2个;InT 1 “2T 2 —ti两式联立,得:I,q c PcCpc (t 2 - ti)K =AAt m2) 给热系数a 的实验测定 热量衡算式和传热速率方程式 热量衡算式:Q = q c " c C pc (t 2 _ t i )传热速率式:其中:mc(t w 上 ~t 2)- (t w 下■ t i )ln^ h t w 下_t i两式联立,得:q c'c C pc (t 2 -t i )A %T-----水蒸汽温度计1个;tw上、tw下上壁温、下壁温温度计2个;P ---装1个压力表;配上套管换热器、蒸汽发生炉、疏水器、阀门管路、凉水塔系统组成如下实验装置。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
聊城大学实验报告
课题名称:化工原理实验
实验名称:总传热系数的测定
姓名:元险成绩:
学号:1989 班级:
实验日期:2011-9-18
实验内容:测定套管换热器中水—水物系在常用流速范围内的总传热系数K,分析强化传热效果的途径。
总传热系数的测定
一、实验目的
1.了解换热器的结构,掌握换热器的操作方法。
2.掌握换热器总传热系数K 的测定方法。
3.了解流体的流量和流向不同对总传热系数的影响
二、基本原理
在工业生产中,要完成加热或冷却任务,一般是通过换热器来实现的,即换热器必须在单位时间内完成传送一定的热量以满足工艺要求。
换热器性能指标之一是传热系数K 。
通过对这一指标的实际测定,可对换热器操作、选用、及改进提供依据。
传热系数K 值的测定可根据热量恒算式及传热速率方程式联立求解。
传热速率方程式:
Q =kS ∆t m (1)
通过换热器所传递的热量可由热量恒算式计算,即
Q =W h C ph (T 1-T 2)=W c C pc (t 2-t 1)+Q 损 (2)
若实验设备保温良好,Q 损可忽略不计,所以
Q =W h C ph (T 1-T 2)=W c C pc (t 2-t 1) (3)
式中,Q 为单位时间的传热量,W ;K 为总传热系数,W/(m 2·℃);∆t m 为传热对数平均温度差,℃;S 为传热面积(这里基于外表面积),m 2;W h ,W c 为热、冷流体的质量流量,kg/s ;C ph ,C pc 为热、冷流体的平均定压比热,J/(kg ·℃);T 1,T 2为热流体的进出口温度,℃;t 1,t 2为冷流体的进出口温度,℃。
∆tm 为换热器两端温度差的对数平均值,即
12
1
2ln t t t t t m ∆∆∆-∆=∆
(4) 当212≤∆∆t t 时,可以用算术平均温度差(2
12t t ∆+∆)代替对数平均温度差。
由上式所计算出口的传热系数K 为测量值K 测。
传热系数的计算值K 计可用下式进行计算:
∑+++=S i R K λδαα11
10计
(5)
式中,α0为换热器管外侧流体对流传热系数,W/(m 2·℃);αi 为换热器管内侧流体对流传热系数,W/(m 2·℃);δ为管壁厚度,m ;λ——管壁的导热系数,W/(m 2·℃);R S 为污垢热阻,m 2·℃/W 。
当管壁和垢层的热阻可以忽略不计时,上式可简化成:
i
i i K αααααα+=+=00011
1计
(6)
三、实验装置及流程
1.实验流程
本实验装置为一套管换热器,采用冷水—热水系统,流程如图所示。
冷水经转子流量计计量后进入换热器的冷水流道,进行热交换后排入地沟。
热水槽中的水被加热到预定温度后,由管道泵送至流量计计量,再进入换热器的热水流道,进行热交换后返回热水槽循环使用。
在冷热水进、出口处都分别装有铜电阻测量温度。
实验装置设有逆流和并流两种流程,通过换向阀门改变冷水的流向,进而测得两流体逆流或并流流动时的总传热系数。
2.主要设备仪表规格
(1)套管换热器:内管为紫铜管,管径d o=6mm ;换热管长度l =1.075m ;
(2)测温装置:Cu50型铜电阻配以数字温度显示仪;
(3)热水发生器:f219×6mm ,材质为不锈钢;加热器功率:1kW ,由智能程序控温仪控制并显示其中温度;
(4)流量计:LZB —15转子流量计,范围:0~160L/h ;LZB —25转子流量计,范围:0~400L/h 。
总传热系数测定装置仿真界面
四、实验步骤
1.熟悉流程、管线,检查各阀门的开启位置,熟悉各阀门的作用。
2.将热水发生器水位约维持在其高度的2/3,把换向阀门组调配为逆流。
3.打开总电源开关,通过智能程序控温仪设定加热器温度,通电加热并启动管道泵,开启热水调节阀调节热水流量为定值。
4.当热水发生器温度接近设定值时开启冷水离心泵和出口阀,调节冷水阀使冷水流量为定值。
实验过程中注意开启冷水槽上水阀勿使槽内水位下降太多。
5.待冷、热水温度稳定后,记录冷、热水的进出口温度。
6.调节冷水阀,改变冷水流量,测取6个数据。
注意,每次流量改变后,须有一定的稳定时间,待有关参数都稳定后,再记录数据。
7.把换向阀门组调配为并流,调节冷水阀,改变冷水流量,待温度稳定后记录有关参数。
8.实验结束后,关闭调节阀门,关闭热水泵的电源开关并关闭冷水离心泵出口阀及离心泵,最后关闭总电源。
五、实验报告
1.整理原始数据记录表,将有关数据整理在数据处理表中。
2.列出实验结果,写出典型数据的计算过程,分析和讨论实验现象。
解:
(1)逆流
T 1=38.8℃,T 2=36.6℃,t 1=20.5℃,t 2=27.2℃
△t 1=T 1-t 2=38.8℃-27.2℃=11.6℃,△t 2=T 2-t 1=36.6℃-20.5℃=16.1℃ 2720.01.166.1121 ==∆∆t t ,℃逆85.132
1.166.11221=+=∆+∆=∆t t t m 并流
T 1=40.3℃,T 2=38.6℃,t 1=21.4℃,t 2=28.2℃
△t 1=T 1-t 1=40.3℃-21.4℃=18.9℃,△t 2=T 2-t 2=38.6℃-28.2℃=10.4℃ 282.10.41.91821 ==∆∆t t ,℃并5.6142
.410.918221=+=∆+∆=∆t t t m (2)热负荷 水q m2=120L/h=119.76kg/h ,c p2=4.183×103J/(kg ·℃),t 1逆=20.5℃,t 2逆=27.2℃,t 1并=21.4℃,t 2并=28.2℃
Q 逆=q m2c p2(t 2逆-t 1逆)=119.76/3600×4.183×103×(27.2-20.5)=932.335W Q 并=q m2c p2(t 2并-t 1并)=119.76/3600×4.183×103×(28.2-21.4)=946.250W
(3)A=2.016903×10-2m 2
℃)(逆逆逆·/6.73335
.8131016903.0235.393222m W t A Q k m =⨯⨯=∆=- ℃)(并并
并·/02.43254.611016903.0250.294622m W t A Q k m =⨯⨯=∆=
- 六、思考题
1.影响传热系数K 的因素有哪些?
答:传热系数的计算值K 计可用下式进行计算:
∑+++=S i R K λδαα11
10计
(5)
式中,α0为换热器管外侧流体对流传热系数,W/(m 2·℃);αi 为换热器管内侧流体对流传热系数,W/(m 2·℃);δ为管壁厚度,m ;λ——管壁的导热系数,W/(m 2·℃);R S 为污垢热阻,m 2·℃/W 。
2.在实验中哪些因素影响实验的稳定性?
答:换热器管外侧流体对流传热系数α0、换热器管内侧流体对流传热系数αi、管壁厚度δ、管壁的导热系数λ、污垢热阻R S。
3.根据实验结果分析如何强化传热?
答:蒸汽冷凝时的对流传热强化措施
目的:减少冷凝液膜的厚度
水平管束:减少垂直方向上管数,采用错列;
垂直板或管:开纵向沟槽,或在壁外装金属丝。
液体沸腾时的对流传热强化措施
表面粗糙化:将表面腐蚀,烧结金属粒;加表面活性剂(乙醇、丙酮等)。