文档介绍：浙江大学化学实验报告 课程名称:过程工程原理实验甲 实验名称:对流传热系数的测定指导教师: 专业班级:姓名:学号: 同组学生: 实验日期: 实验地点: 目录一、实验目的和要求 2二、实验流程与装置 2三、实验内容和原理 7四、操作方法与实验步骤 8五、实验数据处理 : 9六、实验结果 12七、实验思考 13实验目的和要求1)掌握空气在传热管内对流传热系数的测定方法,了解影响传热系数的因素和强化传热的途径;2)把测得的数据整理成Nu=ARen形式的准数方程,并与教材中公认经验式进行比较;3)了解温度、加热功率、空气流量的自动控制原理和使用方法。实验流程与装置本实验流程图(横管)如下图1所示,实验装置由蒸汽发生器、孔板流量计、变频器、套管换热器(强化管和普通管)及温度传感器、只能显示仪表等构成。空气-水蒸气换热流程:来自蒸汽发生器的水蒸气进入套管换热器,与被风机抽进的空气进行换热交换,不凝气或未冷凝蒸汽通过阀门(F3和F4)排出,冷凝水经排出阀(F5和F6)排入盛水杯。空气由风机提供,流量通过变频器改变风机转速达到自动控制,空气经孔板流量计进入套管换热器内管,热交换后从风机出口排出。注意:普通管和强化管的选取:在实验装置上是通过阀门(F1和F2)进行切换,仪表柜上通过旋钮进行切换,电脑界面上通过鼠标选择,三者必学统一。图1横管对流传热系数测定实验装置流程图图中符号说明如下表:符号名称单位备注V空气流量m3/h紫铜管规格Φ19×,F2为管路切换阀门F3,F4为不凝气排出阀F5,F6为冷凝水排出阀t1空气进口温度℃t2普通管空气出口温度℃t3强化管空气出口温度℃T1蒸汽发生器内的蒸汽温度℃T2普通管空气出口端铜管外壁温度℃T3普通管空气进口端铜管外壁温度℃T4普通管外蒸汽温度℃T5强化管空气出口端铜管外壁温度℃T6强化管空气进口端铜管外壁温度℃T7强化管外蒸汽温度℃三、实验内容和原理在工业生产过程中,大量情况下,采用间壁式换热方式进行换热。所谓间壁式换热,就是冷、热流体之间有一固体壁面,两流体分别在固体壁面的两侧流动,两流体不直接接触,通过固体壁面(传热元件)进行热量交换。本装置主要研究汽-气综合换热,包括普通管和加强管。其中,水蒸气和空气通过紫铜管间接换热,空气走紫铜管内,水蒸气走紫铜管外,采用逆流换热。所谓加强管,是在紫铜管内加了弹簧,增大了绝对粗糙度,进而增大了空气流动的湍流程度,是换热效果更明显。,间壁式传热过程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组成。图2间壁式传热过程示意图间壁式传热元件,在传热过程达到稳态后,有:Q=m1cp1T1-T2=m2cp2t2-t1=α1A1(T-Tw)m=α2A2(tw-t)m=KA∆tm………………………………………………(1)热流体与固体壁面的对流平均温差可由(2)式计算:(T-Tw)m=T1-Tw1-(T2-Tw2)lnT1-Tw1T2-Tw2…………………………(2)固体壁面与冷流体的对数平均温差可由(3)式计算:(t-tw)m=t1-tw1-(t2-tw2)lnt1-tw1t2-tw2……………………………(3)热、冷流体的对数平均温差可由(4)式计算:∆tm=T1-t2-(T2-t1)lnT1-t2T2-t1………………………………………(4)式中:Q----热流量,J/s;m1,m2----分别为热、冷流体的质量流量,kg/scp1,cp2----分别为定性温度下热、冷流体的比热,J/(kg·℃)T1,T2----分别为热流体的进出口温度,℃t2,t1----分别为冷流体的进出口温度,℃α1,α2----分别为热、冷流体与固体壁面的对流传热系数,W/(m2·℃)A1,A2----分别为热、冷流体的传热面积,m2(T-Tw)m,(t-tw)m----分别为热、冷流体与固体壁面的对数平均温差,℃K----以传热面积A为基准的总传热系数,W/(m2·℃)A----平均传热面积,m2∆tm----冷、热流体的対数平均温差,℃由实验装置流程图可见,本实验的强化管或普通管换热,热流体是蒸汽,冷流体是空气。,与空气流过孔板时的密度有关,考虑到实际过程中,空气的进口温度不是定值,为了处理上的方便,无纸记录仪上显示的体积流量是将孔板出的空气密度ρ0当作1kgm3时的读数,因此,如果空气实际密度不等于该值,则空气