换热器传热系数的测定.pps
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中北大学化工原理课程组实验四传热系数的测定实验四传热系数的测定实验四传热系数的测定实验四传热系数的测定一、一、一、一、实验目的实验目的实验目的实验目的二、二、二、二、基本原理基本原理基本原理基本原理和和和和换热器结构原理换热器结构原理换热器结构原理换热器结构原理三、三、三、三、设备参数设备参数设备参数设备参数四、四、四、四、实验步骤实验步骤实验步骤实验步骤五、五、五、五、实验报告要求实验报告要求实验报告要求实验报告要求六、六、六、六、思考题思考题思考题思考题中北大学化工原理课程组实验目的实验目的实验目的实验目的1、了解换热器的基本结构与操作原理;、了解换热器的基本结构与操作原理;2、学习传热系数、学习传热系数K与对流传热系数与对流传热系数的测的测定方法;定方法;3、学习如何运用实验的方法求出描述过程、学习如何运用实验的方法求出描述过程规律的经验公式,检验通用的传热膜系数准数方规律的经验公式,检验通用的传热膜系数准数方程;程;4、了解影响给热系数的因素和强化传热的、了解影响给热系数的因素和强化传热的途径。
途径。
中北大学化工原理课程组基本原理基本原理基本原理基本原理在工业生产中,要实现热量的交换,须采用在工业生产中,要实现热量的交换,须采用一定的设备,此种交换的设备称为换热器。
一定的设备,此种交换的设备称为换热器。
化工生产中所指的换热器,常指间壁式换热化工生产中所指的换热器,常指间壁式换热器,它利用金属壁将冷、热两种流体间隔开,热器,它利用金属壁将冷、热两种流体间隔开,热流体将热传到壁面的另一侧(对流传热),通过流体将热传到壁面的另一侧(对流传热),通过坚壁内的热传递再由间壁的另一侧将热传递给冷坚壁内的热传递再由间壁的另一侧将热传递给冷流体。
从而使热流体物流被冷却,冷流体被加流体。
从而使热流体物流被冷却,冷流体被加热,满足化工生产中对冷物流或热物流温度的控热,满足化工生产中对冷物流或热物流温度的控制要求。
制要求。
中北大学化工原理课程组对流传热的核心问题是求算传热膜系数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当流体无相变时对流传热准数关联式的一般形式为:
为:
本实验中,可用图解法和最小二乘法计算上本实验中,可用图解法和最小二乘法计算上述准数关联式中的指数述准数关联式中的指数m、n和系数和系数A。
本实。
本实验可简化上式,即取验可简化上式,即取n=0.4(流体被加热)。
这(流体被加热)。
这样,上式即变为单变量方程,再两边取对数,即样,上式即变为单变量方程,再两边取对数,即得到直线方程:
得到直线方程:
nmANuPrReRelglgPrlg4.0mANu基本原理基本原理基本原理基本原理中北大学化工原理课程组在双对数坐标中作图,找出直线斜率,即为方程的在双对数坐标中作图,找出直线斜率,即为方程的指数指数m。
在直线上任取一点的函数值代入方程中,则可得。
在直线上任取一点的函数值代入方程中,则可得到系数到系数A,即:
,即:
实验中改变空气的流量以改变实验中改变空气的流量以改变Re准数的值。
根据定准数的值。
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,由牛顿冷却定律,求出不同流速下的准数值。
同时,由牛顿冷却定律,求出不同流速下的传热膜系数传热膜系数值。
进而算得值。
进而算得Nu准数值。
牛顿冷却定律:
准数值。
牛顿冷却定律:
4.0PrRemNuAmtAQ基本原理基本原理基本原理基本原理中北大学化工原理课程组式中:
式中:
传热膜系数,传热膜系数,W/m2;Q传热量,传热量,W;A总传热面积,总传热面积,m2;tm管壁温度与管内流体温度的对数平均温差,管壁温度与管内流体温度的对数平均温差,。
传热量传热量Q可由下式求得:
可由下式求得:
式中:
式中:
W质量流量,质量流量,kg/h;Cp流体定压比热,流体定压比热,J/kg;t1、t2流体进、出口温度,流体进、出口温度,;定性温度下流体密度,定性温度下流体密度,kg/m3;V流体体积流量,流体体积流量,m3/s。
3600/3600/1212ttcVttcWQpp中北大学化工原理课程组换热器结构原理换热器结构原理换热器结构原理换热器结构原理中北大学化工原理课程组设备参数设备参数设备参数设备参数11、孔板流量计:
、孔板流量计:
、孔板流量计:
、孔板流量计:
流量计算关联式:
流量计算关联式:
V=4.49*R0.5式中:
式中:
R孔板压差(孔板压差(mmH2O),),V空气流量空气流量(m3/h)22、换热套管:
、换热套管:
、换热套管:
、换热套管:
套管外管为玻璃管,内管为黄铜管。
套管外管为玻璃管,内管为黄铜管。
套管有效长度:
套管有效长度:
1.25m,内管内径:
,内管内径:
0.022m中北大学化工原理课程组实验步骤实验步骤实验步骤实验步骤1、打开进水阀门,使水量维持在一定数值。
、打开进水阀门,使水量维持在一定数值。
2、全开风机旁通阀,接通风机电源,再关小旁通、全开风机旁通阀,接通风机电源,再关小旁通阀,使空气流量适当。
阀,使空气流量适当。
3、接通加热器电源,加热空气到、接通加热器电源,加热空气到90100。
4、维持水及空气流量不变,改变空气进口温度、维持水及空气流量不变,改变空气进口温度34次。
每次测量需待热空气进口温度在一定时间(约次。
每次测量需待热空气进口温度在一定时间(约10分分钟)基本不变时,方可读取有关数据。
钟)基本不变时,方可读取有关数据。
5、维持水量一定,根据实验布点要求,改变空气流、维持水量一定,根据实验布点要求,改变空气流量量34次,重复以上操作。
实验结束后,关闭加热器电次,重复以上操作。
实验结束后,关闭加热器电源,待热空气温度降至源,待热空气温度降至50以下,关闭水调节阀,打开风以下,关闭水调节阀,打开风机旁通阀,再关闭风机电源。
机旁通阀,再关闭风机电源。
6、记录大气压力及室温。
、记录大气压力及室温。
中北大学化工原理课程组实验报告要求实验报告要求实验报告要求实验报告要求列表表示空气流量变化后,传热量、传热平均温度差列表表示空气流量变化后,传热量、传热平均温度差和总传热系数的变化情况,并对结果进行讨论。
和总传热系数的变化情况,并对结果进行讨论。
说明:
对于该换热器,传热平均温度差校正系数说明:
对于该换热器,传热平均温度差校正系数t可按下式计算:
可按下式计算:
1212ln111lnRRPRRPRPRPRt12RR式中:
式中:
进出出进ttTRT进进进出tTPtt中北大学化工原理课程组思考题思考题思考题思考题1、影响总传热系数、影响总传热系数K的因素有哪些?
的因素有哪些?
2、在本实验中,如果恒定空气流量,而改、在本实验中,如果恒定空气流量,而改变水流量,会有什么结果?
变水流量,会有什么结果?
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- 换热器 传热系数 测定