实验三 对流传热实验

一、实验目的

1.掌握套管对流传热系数?i的测定方法，加深对其概念和影响因素的理解，应用线性回归法，确定关联式Nu?ARemPr0.4中常数A、m的值；

2.掌握对流传热系数?i随雷诺准数的变化规律； 3．掌握列管传热系数Ko的测定方法。

二、实验原理

㈠套管换热器传热系数及其准数关联式的测定

⒈对流传热系数?i的测定

在该传热实验中，冷水走内管，热水走外管。

对流传热系数?i可以根据牛顿冷却定律，用实验来测定

?i?Qi（1）

?t?Si式中：?i—管内流体对流传热系数，W/(m2?℃)； Qi—管内传热速率，W； Si—管内换热面积，m2；

?t—内壁面与流体间的温差，℃。 ?t由下式确定：?t?Tw?t1?t2（2） 2式中：t1，t2—冷流体的入口、出口温度，℃；

Tw—壁面平均温度，℃；

因为换热器内管为紫铜管，其导热系数很大，且管壁很薄，故认为内壁温度、外壁温度和壁面平均温度近似相等，用tw来表示。 管内换热面积：Si??diLi（3） 式中：di—内管管内径，m；

Li—传热管测量段的实际长度，m。

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由热量衡算式：

Qi?WmCpm(t2?t1)（4）

其中质量流量由下式求得：

Wm?Vm?m（5） 3600式中：Vm—冷流体在套管内的平均体积流量，m3 / h；

Cpm—冷流体的定压比热，kJ / (kg·℃)；

?m—冷流体的密度，kg /m3。

Cpm和?m可根据定性温度tm查得，tm?Tw，Vm可采取一定的测量手段得到。

⒉对流传热系数准数关联式的实验确定

流体在管内作强制湍流，被加热状态，准数关联式的形式为

Nu?ARemPrn.（6）

t1?t2为冷流体进出口平均温度。t1，t2，2其中：Nu??idiud?，Re?mim，Pr?Cpm?m

?m?i?m物性数据?m、Cpm、?m、?m可根据定性温度tm查得。经过计算可知，对于管内被加热的空气，普兰特准数Pr变化不大，可以认为是常数，则关联式的形式简化为：

Nu?ARemPr0.4（7）

这样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。

㈡ 列管换热器传热系数的测定

管壳式换热器又称列管式换热器。是以封闭在壳体中管束的壁面作为传热面的间壁式换热器。这种换热器结构较简单，操作可靠，可用各种结构材料（主要是金属材料）制造，能在高温、高压下使用，是目前应用最广的类型。由壳体、传热管束、管板、折流板（挡板）和管箱等部件组成。壳体多为圆筒形，

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内部装有管束，管束两端固定在管板上。进行换热的冷热两种流体，一种在管内流动，称为管程流体；另一种在管外流动，称为壳程流体。实验装置采用双管程。

传热系数Ko用实验来测定

Ko?Qi（1）

?tm?SO式中：Ko—列管传热系数，W/(m2?℃)； Qi—管内传热速率，W； SO—管外换热面积，m2；

?tm—平均温度差，℃。

?tm由下式确定：?tm???tm逆（2）

（T?t）?（T2?t1）?tm逆?12（3） T1?t2lnT2?t1式中：t1，t2—冷流体的入口、出口温度，℃； T1，T2 —热流体的入口、出口温度，℃；

?tm逆—逆流时平均温度差，℃；

?—温差校正系数，由R、P的查到（课本P100）。

?=f?P，R?T2/?T1/冷流体的温升P??

T1?T1/两流体的最初温度差R?T1?T2热流体的温降?//T2?T1冷流体的温升管外换热面积：So?n?doLo（4） 式中：dO—内管管外径，m；

LO—传热管测量段的实际长度，m。 由热量衡算式：

Qi?WmCpm(t2?t1)（5）

其中质量流量由下式求得：

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