流量计的校正试验报告

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第二篇:实验报告一 4300字

实验名称:套管传热实验

实验目的:

(1)通过实验,加深对传热理论的理解,提高研究和解决传热实际问题的能力;

(2)学习并掌握传热系数和对流传热系数的测定方法;

(3)测定空气在圆形直管中作强制湍流传热的K值;整理出传热膜系数准数关系式,并将其在双对数坐标上绘出;

(4)用作图法回归处理求得Nu/Pr0.4~Re之间的关系式。 实验仪器与用具:

(1)装置及流程

实验装置由一个套管换热器(有4套装置为3套管,2套装置为2套管)、罗茨鼓风机、转子流量计、冷凝管收集器及7.5KW电蒸汽发生器所组成。

实验报告一

图7.4-1 套管传热实验装置流程图

1-旁通阀 2 –气体缓冲罐 3-进气阀 4-转子流量计 5-套管换热器

6.7.13-不凝性气体排除阀 7.10-压力表 8-蒸汽分布器 11-蒸汽进气阀

12.22-温度计 14-电蒸汽发生器 15-进水阀 16-电蒸汽发生器排污阀17.19.21-冷凝水排除阀 18-内套管冷凝水收集器 20-外套管冷凝水收集器 23-罗茨风机或漩涡气泵

(2)数据测量

空气温度――用水银温度计测得空气进、出换热器的温度:t1、t2;

蒸汽压力――用弹簧压力计(7)、(10)测得;

空气流量――用转子流量计测得进入换热器前的流量,对流量计示数进行校正。 实验原理:

在工业生产中,间壁换热是经常使用的换热方式。热流体借助于传热壁面,将热量传递给冷热体,以满足生产工艺的要求。影响换热器传热速率的参数有传热面积、平均温度差和传热系数三要素。为了合理选用或设计换热器,应对其性能有充分的

了解。除了查阅文献外,换热器性能实测是重

要的途径之一。传热系数是度量换热器性能的

重要指标。为了提高能量的利用率,提高换热器的传热系数以强化传热过程,在生产实践中

是经常遇到的问题。

冷热液体间的传热过程是由热流体对壁面

的对流传热、间壁的热传导、以及壁面对冷流体的对流传热这三个传热子过程组成。如7.4-1

所示。在忽略了换热管内外两侧的污垢热阻后,图7.4-1 间壁式传热过程示意图 以冷流体一侧传热面积为基准的传热系数计算

式为:

实验报告一

K?1

AAc1?c??c?Am?hAh (7.4-1)

2W/(m?℃); K式中:——以冷流体一侧传热面积为基准的总传热系数,

2 ?c——冷流体测的对流传热系数,W/(m?℃);

2?W/(m?℃); h ——热流体测的对流传热系数,

2W/(m?℃); ? ——换热管材料的导热系数,

Ac——冷流体测的传热面积,m2;

?——换热管的壁厚,m;

Am——换热管的对数平均面积,m;

实验报告一

2

传热系数K可借助于传热速率方程式和热量衡算方程式求取。热量衡算方程式: Q?mcCpc(t1?t2) (7.4-2) 式中:Q——传热量,J/s;

mc——冷流体的质量流率,kg/s;

Cpc——冷流体的比热容,J/(kg?℃)

t1——冷流体的进口温度,℃;

t2——冷流体的进口温度,℃;

传热速率方程式:

Q?KA?tm (7.4-3) ?tm?

(T1?t2)?(T1?t2)T?tln12T1?t2 (7.4-4)

式中:?tm——冷热流体的对数平均温差,℃;

T1——热流体的进口温度,℃;

T2——热流体的出口温度,℃;

当流体在圆形直管内作强制湍流对流传热时,如果满足条件:Re?1.0?10~4

1.2?105,Pr?0.7~120,管长与管子的内径之比为ld≥60,则传热准数经验式为:

Nu?ARemPrn (7.4-5) Nu??·d

? (7.4-6)

Pr?Cp?

? (7.4-7)

d·u·?Re?? (7.4-8)

式中:

Nu――努赛尔准数,描述对流传热系数的大小;

Re——雷诺准数,表征流体流动状态;

Pr——普朗特准数,表征流体物性的影响;

2?——流体与固体壁面的对流传热系数,W/(m?℃);

2?——流体的导热系数,W/(m?℃);

Cp——流体的比热容,J/(kg?℃);

u——流体在管内流动的平均速度,m/s;

d——换热管的内径,m;

?——流体的粘度,Pa?s;

?——流体的密度,kg/m3。

实验操作步骤:

(1)打开阀(15)向电热蒸汽发生器(14)灌水到液位计玻璃管4/5处,维持液位恒定,否则电加热器露出水面,将被烧坏。

(2)检查罗茨风机旁路管阀门(1)是否打开,只有打开阀门(1),才能启动罗茨风机,调节流量主要用阀(1),阀(3)辅助调节流量,任何情况下,不得同时关闭阀门(1)和阀门(3),否则,罗茨风机出口风压不断升高而发生事故。(注:如果使用的是漩涡气泵,则不存在旁路之说)

(3)检查其他阀门启闭是否正常,检查完毕可合闸供电,使电蒸汽发生启升温,当不凝气排出阀(6)、(9)、(13)有水汽冒出,关闭(6)、(9)、(13)阀门,当压力表(10)表压上升到0.08[MPa]时,打开阀门(6)、(9)、(13)放不凝性气体,然后关掉这些阀门。压力表(10)由调压器控制在0.08~0.1[MPa]。压力表(7)由针形阀(11)控制在0.05或0.06[MPa]之间的任一值,并维持这一恒值。

(4)空气进、出口温度在改变空气流量后,要稳定一段时间再读数,然后记录其空气流量、温度和压强。

(5)当电蒸汽发生器因供气过剩而使蒸汽压超过0.1[MPa]时,过压继电器自动跳闸而停止加热,此时应相应调小电加热器的电压和电流,过3到5分钟,待蒸汽压下降到0.08[MPa]时,再手动开启电加热器。

(6)在整个操作过程中,要注意冷凝水收集器的液位。发现积液过多,应及时排除,但排除液时要保证传热套管内的蒸汽压维持恒定。

注意事项:

(1) 在打开不凝性气体阀门时,不要站在放空的方向上;

(2)要注意蒸汽总压力的大小,当压力小于0.08MPa时,要及时开启加热开关。

(3)要及时排除冷凝水收集器中的液体。

实验原始记录表:

表7.4-1 套管传热实验原始数据表

大气压强___________________[hPa] 加热饱和蒸汽压强___________[KPa] 不锈钢外套管_____Ф60×25__[mm] 不锈钢中套管___Ф42×2.5__ [mm] 紫铜内管__Ф19×2__[mm] 传热管内有效长度____1100___[mm]

实验报告一

数据处理:

(1)饱和蒸汽绝对压强:

P饱=P表+Pa[ KPa]

P表--实验时加热饱和蒸汽压强 [MPa](表压), Pa ――实验时的大气压强 [KPa]

(2)饱和蒸汽的温度:

根据计算得到的P饱[KPa],结合《化工原理》教材中的附录,查得加热饱和蒸汽温度T [℃]

(3)实验中的CCl4柱高度差:

Ri?R右i?R左i [mmCCl4]

i――实验数据第i组

R右i――U型差压计右侧的指示高度 [mmCCl4]

R左i――U型差压计左侧的指示高度 [mmCCl4]

(4)空气的压力Pi:

Pi?Pa??ccl4gRi [Pa]

(5)空气的实际密度?i:

?i?PiMPi??3.49?10?3

R(273.15?T1i)(273.15?T1i) [kg/m3]

M――空气的摩尔质量数,[kg/mol]

Pi--空气的压强,[Pa]

T1i--空气的进口温度,[℃]

(6)空气的定性温度ti:

ti??t1i?t2i?

2 [℃]

t1i――空气的进口温度, [℃]

t2i――空气的出口温度, [℃]

(7)空气的物性常数:

由上面计算的定性温度,查《化工原理》教材,得到空气的物性常数. CPi [kJ/(kg?K)](空气的定压比热容)

?i [w/(m?K)](空气的导热系数)

?i [?Pa?s](空气的粘度)

则空气的普兰德准数Pri为:

Pri??iCpi

?i

(8)气的实际体积流量V实i: V实i=V示(?20℃0.51.2050.i?)=V?()5

示i

实i?实i [m3/h]

(9)空气的实际质量流量msi msi?V实i??实i [kg/h]

(10)传热量:

Qi?msiCpi(t2i?t1i)?1000/3600 [w]

(11)传热过程中的对数平均温差?tmi ?t?t1i??t2i)

mi?(

?t1i

?t)

2i [℃]

其中:

进口温差:?t1i?T?t1i [℃]出口温差:?t2i?T?t2i [℃]

(12)传热系数Ki:

Ki

i?Q

A?Qi

i?tmi?d内l?tmi [w/m2.k] d内=0.015m

l?1.1m

实验数据处理:

套管传热实验数据处理表

大气压强___________[KPa] 加热饱和蒸汽温度__111.79___[℃] 不锈钢外套管__Ф60×25__[mm] 不锈钢中套管___Ф42×2.5__ [mm] 紫铜内管__Ф19×2__[mm] 传热管内有效长度____1100___[mm]

实验报告一

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