气汽对流传热系数的测定实验
《气-汽对流传热系数的测定》实验
一、仪器设备简介
流程如图，冷空气由风机13，经孔板流量计11计量后，进入换热器内管，并与套管环隙中蒸汽换热。空气被加热后，排入大气。空气的流量可用控制阀9调节。
1、蒸汽发生器
2、蒸汽管
3、补水口
4、补水阀
5、排水阀
6、套管换热器
7、放气阀
8、冷凝水回流管
9、空气流量调节阀
10、压力传感器11、孔板流量计12、空气管13、风机
二、试验目的、任务
1、掌握传热膜系数a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联式中的系数A和指数m、n的方法。
3、通过实验提高对a准数关联式的理解，并分析影响a的因素，了解工程上强化传热的措施。
三、实验原理及步骤
1、实验原理：
对流传热的核心问题是求算传热膜系数a,当流体无相变式对流传热准数关联式的一般
形式为：
Nu=A - R e m P r n G r p
对于强制湍流而言，G r准数可以忽略，故
Nu=A ? R e m P r n
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R e m和P r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，既得到直线方程：
lg(Nu/P r0.4)=lgA+mlgR e
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
值带入方程式中，则可得到系数A，即
A=Nu/(P r0.4R e m)
用图解法，根据实验点确定直线位置有一定的人为性。而用最小二乘法回归，可以得到最佳关联式。应用微机，对多变量方程进行一次回归，就能同时得到A、m、n。
对于方程的关联，首先要有Nu、Re、Pr的数据组。其准数定义式分别为：
R e=du p / (I , P r=cp (I / 入，Nu= a d/ 入
实验中改变空气的流量以改变Re 准数的值。根据定性温度(空气进出口温度的算术平均值)计算对应的Pr准数值。同时，有牛顿冷却定律，求出不同流速下的传热膜系数a值。进而算得Nu 准数值。
牛顿冷却定律：
Q=a?A m At
式中：
a 专热膜系数，［w/m2 :C］被加热流体体积流量，m3/s
Q——传热量，［w］
A ――总传热面积，［m2］, A=nd
At m——管壁温度与管内流体温度的对数平均温差，［C ］
传热量Q 可由下式求得：
Q=W C p(t2-t i)/3600= p V C p(t2-t i)/3600
式中：
w ----- 质量流量，［kg/h］;
C p――流体定压比热，［J/kg C ］; t2、t1――流体进、出口温度，［C ］；p 性温度下流体
密度，［kg/m3］;
V ――流体体积流量，［m3/h］。流量测量：测定孔板压降R(Pa)，查孔板Q—R流量曲线。
2、实验步骤：
(1)实验开始前，先弄清配电箱上个按钮与设备的对应关系，以使正确开启按钮。
(2)检查蒸汽发生器中水位，使其保持在水罐高度的1/2—2/3。
( 3)打开总电源开关，看其是否正常。
( 4)实验开始时，关闭蒸汽发生器补水阀，启动风机，并接通蒸汽发生气的加热电源，打开放气阀排气。
( 5)将空气流量控制在某一值，待数值稳定后记录(温度值和压差计读数) 。改变空气流量(8 —10次),重复实验，记录数据。
( 6)实验结束后，先停蒸汽发生器电源，再停风机，清理现场。
①实验前，务必使蒸汽发生器液位合适，液位过高，则水会溢入蒸汽套管；过低，则
可能烧毁加热器。
②调解空气流量时，要做到心中有数，为保证湍流状态，压差计读数不应从0开始。实验中要合理取点，以保证数据点均匀。
③每改变一个流量后，等读数稳定后再测取数据。
④排除空气等不凝性气体，实验过程中定期排放。
⑤开风机前先开旁路阀值最大，风机不要在出口阀关闭下长时间运行。
四、基本要求
1 、每组五个学生要分工协调配合进行实验。
2、掌握对流传热系数的测定方法；用测定的对流传热系数数据检验通用的对流传热准数关联式；了解通过实验得到描述过程规律经验公式的方法；了解强化传热过程的措施。
五、实验内容、重点、难点
1、实验内容：掌握传热膜系数a及传热系数K的测定方法?
2、重点：通过实验提高对a准数关联式的理解，并分析影响a的因素，了解工程上
强化传热的措施。
难点：分析影响a的因素，了解工程上强化传热的措施。
六、实验报告的基本要求
1、实验数据：
(1)确定传热膜系数准数关联式中的系数A和指数m、n;
(2)求出传热膜系数a及传热系数K。
七、成绩评定
1、成绩评定方法：
(1)、正常情况下的学生的实验成绩应按学生的实验操作、纪律、实验报告三个方面综合评
定，各项所占比列情况见下表。
(2)、实验成绩按优、良、中、及格、不及格评定，
(3)、有下列情况之一者，没有实验成绩或成绩不及格。
A、不参加实验者；
B、没有完成实验报告者；
C、报告内容过于简单、错误显著者；或抄袭者。
(4)、课内实验，其学生的实验成绩可视为平时(作业)成绩。
2、评定标准：
(1)、操作认真、无误；遵守纪律；实验报告格式标准内容翔实、语言规范；问题分析透彻、明了；对实验掌握好。可给优；
(2)、操作认真、无误；遵守纪律；实验报告格式标准、内容翔实、语言规范；问题分析比较透彻、；对实验掌握较好。可给良；
(3)、操作较认真、无误；较遵守纪律；实验报告符合要求、内容翔实；有问题分析; 对实验掌握尚可。可给中；
(4)、操作基本认真；较遵守纪律；实验报告格及内容尚可；问题分析简单；对实验掌握一
般。可给及格；
（5）、操作不认真；实验报告格及内容简单、语言规范；问题分析差；对实验掌握不好。不及格。