实验五 对流传热系数

出 进
ln
T t出 T t进
Q i S t m WC p ( t出 t 进 )
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二、基本原理
从上式推倒出管内空气对流传热系数的计算式
i
WC
p
(t出 t 进 ) Stm

V s C p (t出 t 进 ) Stm
所以当传热达到稳定后，用蒸汽温度可计算出 tm，利用仪器测出各数据，就能计算出实测 值i。
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操作要点
• 2.演示电晕除尘 • 将粉尘发生器充好药液，开动气泵，即有白烟 （悬浮有氯化铵粉末的空气）通往除尘管，呈 乳白色，不透明。当时混浊气体升至管子中下 部时合上肪冲开关，使除尘管正负极间产生高 压，立即可见到粉尘被电场吸引而附着在除尘 管内表面（即高压正极），少部分粉尘附着在 电晕极上，因而空气变得清洁透明，若停止通 电，则空气又变得浑浊。再通电，空气又被净 化变得透明。
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实验四 电除尘实验
• 一、基本原理 • 除尘管是一根玻璃管，管外绕上金属丝作为电极，管 中央装一金属丝作为另一个电极，两极分别接高压正、 负极。当通以高压电时，两电极间形成所谓不均匀电 场，越靠近中心处，电场越强，当中心处电场足够大 时，附近的气体电离，产生正、负离子，正离子受中 心负极吸引，负离子受管壁正极吸引向管壁移动，气 体中的尘粒碰上负离子时带上负电荷，尘粒也就受到 正电极吸引而尘降到管壁上，从而达到了除尘的效 果。
• 含尘气体在旋风分离器的进气管沿切线方向 （造成气体与颗粒的圆周运动）进入分离器内 作旋转运动，尘粒受到离心力的作用而被甩向 器壁，再沿圆锥落入灰斗，干净的气体则由排 气管排走，从而达到分离的目的。
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实验装置流程
实验装置由自动稳压器、玻璃旋风分离器和对 比模型等组成。
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• 不能通过解析法得到对流传热系数的关系式， 它必须由实验加以测定获得。
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二、基本原理
• 采用因次分析法组成若干个无因次数群，获得 描述对流传热过程的无因次方程。如流体在圆 形（光滑）直管中做强制对流传热时传热系的 变化规律可用如下准数关联式表示
•
• • •
Nu=CRemPrn
化工原理（二）
实验五 对流传热系数的测定
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实验五 对流传热系数的测定
• 一、实验目的 • 1.学会对流传热系数的测定方法。（换热器的 性能参数，决定换热器的尺寸） • 2.测定空气在圆形直管内(或螺旋槽管内)的强 制对流传热系数，并把数据整理成准数关联式， 以检验通用的对流传热准数关联式。 • 3.了解影响对流传热系数的因素和强化传热的 途径。
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三、实验装置及流程
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1．实验流程
• 注意事项： • 1.温度计埋在壁面内，测得的α实际包括了壁 面污垢的影响 • 2.旁通阀的使用：始终不能完全关闭。因为关 闭后，会使阻力无限增大，容易烧坏气泵。做 完实验后，应先全开旁通阀，调节转子流量计 读数为0，在关闭气泵，否则会损害转子流量 计。
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二、基本原理
2．准数关联式 对流传热系数是研究传热过程及换热器 性能的一个很重要的参数。这种传热过 程是冷热流体通过固体壁面（传热元件） 进行的热量交换，由热流体对固体壁面 的对流传热、固体壁面的热传导和固体 壁面对冷流体的对流传热所组成。
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二、基本原理
• 由传热速率方程式知，单位时间、单位传热面 所传递的热量为 • Q=K(T-t) • 而对流传热所传递的热量，对于冷热流体可由 牛顿定律表示 • Q=h· w1) 或 (T-T Q=c· w2-t) (t
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一、基本原理
• 热边界层一般很薄不能直接看到，但我们借助 于光通过热边界层时产生折射的现象可以间接 地看到热边界层的轮廓。
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图 5-3 光线折射图
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一、基本原理
• 气体对光的折射率与其密度有下列关系 ( n 1) • 恒量 • 标准大气压下，20℃空气的密度为1.205Kg/m3，折 射率为1.000293。 • 标准大气压下，350℃空气的密度为0.566Kg/m3， 由上式计算得其折射率为1.000138。
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四、操作要点
• 1.把蒸汽发生器加蒸馏水至恒定水位，然后关闭蒸汽 阀，打开总电源开关，给温控仪设定适当温度 （105~108°C）。 • 2.待蒸汽发生器内温度接近设定温度时，打开蒸汽阀 门至最大，阀门14；使蒸汽进入套管环隙。（空气走 管内，空气不易产生污垢，以清洁；水蒸气走管间， 易排除不凝气体和清洁） • 3.打开放气阀排除不凝性气体，打开放气阀7； • 4.微开排液阀，以便冷凝水及时排除。一直保持打开 状态，但不要太大，以免蒸汽大量被排走，而且会使 蒸汽温度降低，即稍有冒汽即可。
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三、实验装置
• 电除尘器是由玻璃管壮除尘室、高压发生器、空气泵 等组成，实验装置如图所示
电除尘器示意 1—支架 2—除尘管 3—电晕极 4—沉降极 5—感应线圈 6—气泵 7—粉末发生器 8—电源盒 9—脉冲开关 10—气泵开关
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操作要点
• 1.演示火花放电 • 先合上脉冲开关，用螺丝刀的金属杆先接触支 架，再将螺丝刀的刀尖逐渐向高压负极移近， 当距离为9mm时，即产生火花放电。 • 火花放电在除尘装置中浪费大量电能，在实验 应用时应该防止火花放电，本实验演示火花放 电是为了观察火花放电与除尘时所用的电晕放 电的区别。
1. 0 1 7 5 u e
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二、基本原理
3．Re与Nu的计算
Re du


4V s
d i
1 . 274
Vs di
式中 di———管内径 , m； ———定性温度下空气的粘度， Pa· S；
Nu
idi
式中 —定性温度下空气的导热系数， W(m· ℃)。
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实验三 热边界层实验
• 一、基本原理 • 流体沿壁面流动时，由于流体的粘性作用，紧靠壁面的 流体速度为零（近壁面的流体相继受阻而降速）。随着 离开壁面距离的增加，流体速度逐渐增大，在达到一定 距离之后，流体速度即等于主流速度。故壁面附近速度 梯度较大，随着离开壁面距离的增加，速度梯度逐渐变 小，到达主流则速度梯度为零。一般将壁面附近有速度 梯度存在的流体层称为流动边界层。如果流体和壁面具 有不同的温度将有传热发生，此时将壁面附近有温度梯 度存在的流体层称为传热边界层或热边界层。
1 K 1
i

b


1
o
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二、基本原理
与 相比很小可以忽略，所以 K ， 这样做避免了壁温的测量。 根据传热速率方程和热量衡算式有如下关系


0
b
1
1
i
i
Q KS t m WC
p
(t出 t 进 )
tm
T t T t
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2.测定参数及仪表
• 1）冷热流体的流量Q——转子流量计（蒸 汽——空气：体积流量） • 2）温度T——铜电阻温度计（蒸汽——空气） • 3）压强P——U型压差计 • 4）特征尺寸d，l——给出 • 要在特定T，P下，对进行校正，换算成标准 状态下的Vs。
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三、实验装置及流程
• 1．实验流程
• 本实验有四套套管换热器组成，其中一套是螺 旋槽管（为了增加湍动,传热好，空气进出口 温差大），另三套是光滑管。
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三、实验装置及流程
• 1．实验流程
7
5 4 12
6
3
8
2 1
13 9 11
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对流传热实验装置流程图 1.蒸汽发生器 2．压力表 3．安全阀 4．套管换热器 5．仪表箱 6．U型管压差计 7．放气阀8．转子流量 9．旁通阀 10．气泵 11．冷凝水罐 12．温度显示仪 13．阀门
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实验五 对流传热系数的测定
二、基本原理 1．对流传热系数的测定（有相变化的传热过程）
套管式换热器
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二、基本原理
• 在套管换热器中，环隙中通水蒸汽，（饱和蒸 汽走管间，以便及时排除不凝液和不凝气体， 而且蒸汽较洁净，管间易清洗） • 内管管内通空气，水蒸汽冷凝放热加热空气， 当传热达到稳定之后空气侧对流传热系数i与 总传热系数K有以下关系：
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四、操作要点
• 5.保证蒸汽温度尽量稳定，排除不凝气体 • 6.等蒸汽稳定后，打开空气旁通阀（配合风机正 确使用），开启风机，调节阀门使流量到指定刻 度，待稳定后，记录数据，即进出口温度差恒定 时记录。 • 6.改变空气流量，稳定后，读取数据。 • 7.实验结束后，先打开空气调节阀后关闭风机， 最后关闭总电源开关。 • 8.读大气压力计值，记录操作条件下大气压强值。
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实验五 旋风分离器实验
• 基本原理
• 旋风分离器主体上部是圆锥形，进气管在圆筒的旁侧， 安装在径向
下行的螺旋气流称 为外旋流—将颗粒 抛向四壁，上行的 螺旋气流成为内旋 流（气芯）—具有 较大的旋转角速度， 可将细小颗粒向外 抛出。
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基本原理
• 分离原理：利用惯性离心离的作用从气流中分 离出尘粒的设备。