文档介绍：空气—蒸汽对流给热系数测定
一、实验目的
⒈通过对空气—水蒸气平滑套管换热器的实验研究，掌握对流传热系数α1的测定要领，加深对其看法和影响因素的理解。并应用线性回归阐发要领，确定关联式Nu=、m的值。
⒉通过对管程内部插有螺纹管的空气—水蒸气强化套管换热器的实验研究，测定其准数关联式Nu=BRem中常数B、m的值和强化比Nu/Nu0，了解强化传热的根本理论和根本方法。
二、实验装置
本实验设备由两组黄铜管（其中一组为平滑管，另一组为波纹管）组成平行的两组套管换热器，内管为紫铜材质，外管为不锈钢管，两端用不锈钢法兰牢固。空气由旋涡气泵吹出，由旁路调治阀调治，经孔板流量计，由支路控制阀选择差别的支路进入换热器。管程蒸汽由加热釜产生后自然上升，经支路控制阀选择逆流进入换热器壳程，其冷凝放出热量通过黄铜管壁被通报到管内流动的空气，到达逆流换热的效果。饱和蒸汽由配套的电加热蒸汽产生器产生。该实验流程图如图1所示，其主要参数见表1。
表1 实验装置结构参数
实验内管内径di（mm）
实验内管外径do（mm）
实验外管内径Di（mm）
50
实验外管外径Do（mm）
总管长（紫铜内管）L（m）
丈量段长度l（m）
蒸汽温度
空气出口温度
空气入口温度
蒸汽压力
空气压力
孔板流量计丈量空气流量
图1  空气-水蒸气传热综合实验装置流程图
1— 平滑套管换热器；2—螺纹管的强化套管换热器；3—蒸汽产生器；4—旋涡气泵；
5—旁路调治阀；6—孔板流量计；7、8、9—空气支路控制阀；10、11—蒸汽支路控制阀；
12、13—蒸汽放空口； 15—放水口；14—液位计；16—加水口；
三、实验内容
1、平滑管
①测定6～8个差别流速下平滑管换热器的对流传热系数α1。
②对 α1的实验数据进行线性回归，求关联式Nu=ARem中常数A、m的值。
2、波纹管
①测定6～8个差别流速下波纹管换热器的对流传热系数α1。
②对 α1的实验数据进行线性回归，求关联式Nu=BRem中常数B、m的值。
四、实验原理
1．准数关联
影响对流传热的因素许多，凭据因次阐发得到的对流传热的准数关联为：
Nu=CRemPrnGrl （1）
式中C、m、n、l为待定参数。
参加传热的流体、流态及温度等差别，待定参数差别。目前，只能通过实验来确定特定范畴的参数。本实验是测定空气在圆管内作强制对流时的对流传热系数。因此，可以忽略自然对流对传热膜系数的影响，则Gr为常数。在温度变革不太大的情况下，Pr可视为常数。所以，准数关联式（1）可写成
Nu＝CRem （2）
待定参数C和m可通过实验测定蒸汽、空气的有关数据后，对式（2）取对数，回归求得直线斜率和截距。
2．传热量盘算
努塞尔数Nu或α1无法直接用实验测定，只能测定相关的参数并通过盘算求得。当通过套管环隙的饱和蒸汽与冷凝壁面打仗后，蒸汽将放出冷凝潜热，冷凝成水，热量通过间壁通报给套管内的空气，使空气的温度升高，空气从管的末端排出管外，通报的热量由（3）式盘算。
Q＝Wecpc（t2－t1）= Vρ1cpc（t2－t1） （3）
凭据热通报速率
Q＝KSΔtm （4）
所以 KSΔtm=Vρ1cpc（t2－t1） （5）
式中：Q——换热器的热负荷（即传热速率），kJ／s；
We——冷流体的质量流量，kg／s；
V——冷流体（空气）的体积流量，m3/s；
ρ1一冷流体（空气）的密度，kg／m3；
K——换热器总传热系数，W/（m2·℃）；
Cpc一一冷流体（空气）的平均比定压热容，kJ/（kg·K）；
S——传热面积，m2；
Δtm——蒸汽与空气的对数平均温度差，℃。
空气的流量及两种流体的温度等可以通过种种丈量仪表测得。综合上面各式即可算出传热总系数K。
3．传热膜系数的盘算
当传热面为平壁大概当管壁很薄时，总的传热阻力和传热分阻力的干系