化工实验报告-传热系数的测定

时间:2024.7.5

太原师范学院

实  验  报  告

Experimentation Report of Taiyuan teachers College

 

系部:  化学系            年级:   大四             课程:化工实验 

姓名:                    学号:                   日期:2012/10/15

项目: 气体强制对流传热系数的测定

一、实验目的:

1.熟悉传热设备;

2.了解传热原理和强化传热途径,分析热交换过程的影响因素;

3.测定热流体空气与冷流体水在并流和逆流条件下的总传热系数K;

4.测定努赛尔数Nu和雷诺数Re之间的关系,确定他们的关联式。

二、实验原理:

传热过程按其方式可分为热导传热、对流传热和辐射传热三种。在工业生产上的传热过程中,按冷流体和热流体的接触方式可分为直接接触式、间壁式和蓄热式三种。本实验采用的单套管式换热器为间壁式传热,其热流体为热空气,冷流体为水,热空气与水在套管内进行传热,传热方程为:q=K*A*△tm

式中:q为传热速率(W);

K为总传热系数(W*m-2*k-1

A为热空气—水间的传热面积(套管换热器的内管平均面积A=π*dm*L,dm为内管内外径的平均值,L为套管换热器套管的长度);

△tm 为热空气与冷却水间的平均温度差

【△tm =(△t1 +△t2 )/ (ln△t1 -ln△t2 ),℃或K】,△t1 和△t2 分别为换热器两端的温度差。

在稳定传热过程中,热流体热空气通过换热器壁面将热量传给冷流体水,捂热量损失,两流体也未发生相变化,冷流体吸收热量与热流体放出热量相等,因此,传热速率Φ衡算式为:Φ=WgCp(T1-T2)

式中:Wg 为空气的质量流量(Kg*S-1

Cp 为空气的比热容(KJ*Kg*K-1

T1 ,T2 分别为热流体俄进口和出口温度(℃或K)

根据传热关系,传热系数是由以下几个分热阻的倒数组成,即

式中:a1、a2分别为热空气和冷却水的给热系数(W*m-2*k-1

d1、d2分别为内管的内径和外径(m), δ为内管的壁厚(m);

λ为内管的导热系数(W*m-2*k-1)。

因冷却水的给热系数a2 较大,d1 / (a2* d2 )值较小;λ值较大,δd1 /λdm 值也较小,故d1 / (a2* d2 )和δd1 /λdm 可略去。于是,可认为空气在圆管内作强制对流的给热系数a近似为热空气与冷却水之间的总传热系数,即K= a1

当热空气在圆形直管中作强制湍流流流动时,传热系数(给热系数)的关联式可写为:Nu=A*Rem*Prn

式中:Nu为努赛尔数,表达式为Nu=a*d/λ;

Re为雷诺数,表达式为Re=du ρ/μ

Pr为普兰特数,表达式为Pr= Cp*μ/λ

A为系数;

m、n为雷诺数的指数和普兰特数的指数 。

空气的努赛尔数受给热系数a的影响,雷诺数又受空气在管内流速的影响,在很高温度和压力下,普兰特数变化很小,可近似认为它是一个常数,因此,可改写为:Nu=B*Rem

式取对数后为LgNu=LgB+m*LgRe

当空气流速改变后,它们原有的热平衡关系被打破,数值也随之发生变化,Nu亦随Re的改变而改变。通过实验可测出不同条件下的空气的给热系数a与流速u,就能计算出Nu和Re。以Nu为纵坐标,Re为横坐标,在双对数坐标上作出它们的关系图,关系图的斜率为

截距为LgB,将求得的B,m值代入式中,即得出给热准数关联式。

三、实验步骤:

1.熟悉实验装置及流程,检查设备,做好操作前的准备工作。

2.全开冷却水阀门,降水通入换热气中;打开鼓风机,打开空气控制阀门,将空气通入实验装置的电加热器中。

3.接通加热器电源,将电压调至,并始终保持电压稳定,当空气被加热后,在套管换热器上的进口温度测量点上显示温度为100-120℃左右(在稳定状态下,3min内热空气温度变化不超过1℃)时,开始在流量计上读取数值。热流体空气和冷流体冷却水的进、出口温度直接从装置上的各测量点读取。

4.逐渐由大到小调节空气控制阀门,改变空气流量6-8次,每次改变流量后,稳定3-5min后,按步骤3读取相关数据。

5.完成所有数据测量后,将调压器上的电压指示调至零处,切断加热电源;继续通气、通水约5mi后关闭鼓风机,最后关闭冷却水阀门。

四、数据记录及处理

1、  实验数据记录

2、  实验数据处理

五、误差分析

影响给热系数的主要因素:

  (1) 液体的状态:气体、液体、蒸气及传热过程是否有相变化等;

  (2) 液体的物理性质:如密度、比热容、粘度及导热系数;

  (3) 液体的流动形态:层流或湍流;

  (4) 液体对流的对流状况:自然对流,强制对流等;

  (5) 传热表面积的形状、位置及大小。

    在该实验过程中,空气流量读数时存在误差;进行温度读数时,温度不稳定,使得读数时存在误差;实验是在固定水流量的条件下进行的,但在实验过程中,水流量会出现波动,会对测定结果产生影响。


第二篇:化工原理实验报告总传热系数实验测定数据及处理(珍贵)


热流体

序号

1

2

3

4

5

6

7冷流体温度温度流量Nm?/h流量Nm?/hT1进口T2出口t2出口t1进口T1-T2t2-t1119735.820023.321.861.21.5119734.240022.621.862.80.8119733.660022.321.863.40.5119733.280022.221.863.80.41495.835.280022.321.860.60.517963680022.421.8600.62095.33780022.521.858.30.7

思考题

1.影响传热系数K的因素有哪些?

答:传热系数的计算值K计可用下式进行计算:

(5)

式中,?0为换热器管外侧流体对流传热系数,W/(m2?℃);?i为换热器管内侧流体对流传热系数,W/(m2?℃);?。

2.在实验中哪些因素影响实验的稳定性?

答:换热器管外侧流体对流传热系数?0、换热器管内侧流体对流传热系数?i、管壁厚度?、管壁的导热系数

3.根据实验结果分析如何强化传热?

答:蒸汽冷凝时的对流传热强化措施

目的:减少冷凝液膜的厚度

水平管束:减少垂直方向上管数,采用错列;

垂直板或管:开纵向沟槽,或在壁外装金属丝。

液体沸腾时的对流传热强化措施

表面粗糙化:将表面腐蚀,烧结金属粒;加表面活性剂(乙醇、丙酮等)

Qc(W)

347.8862

371.0786

347.8862

371.0786

463.8482

556.6179

649.3875Qn(W)369.2923378.947382.5675384.9812465.4004559.5338639.6239Q(W)358.5892375.0128365.2268378.0299464.6243558.0758644.5057DTm35.9433834.6028634.0851133.7018135.3107636.1005836.77173DT1DT2总传热系数KT1-t2T2-t1qm水qm空气24.9412573.714199.621.61527.0940674.412.4399.221.61526.7878674.711.8598.821.61528.0422574.811.4798.421.61532.8953873.513.4798.427.5138.6472973.614.2798.433.40543.8180172.815.2798.439.3

体对流传热系数,W/(m2?℃);?为管壁厚度,m;?——管壁的导热系数,W/(m2?℃);RS为污垢热阻,m2?℃/Wi、管壁厚度?、管壁的导热系数?、污垢热阻RS。

污垢热阻,m2?℃/W

更多相关推荐:
北京化工大学传热膜系数测定实验报告

北京化工大学实验报告传热膜系数测定实验班级化工1001班姓名李泽洲学号20xx011015同组人杨政鸿陈双全一摘要选用牛顿冷却定律作为对流传热实验的测试原理通过建立水蒸汽空气传热系统分别对普通管换热器和强化管换...

导热系数的测量实验报告

导热系数的测量实验目的用稳态法测定出不良导热体的导热系数并与理论值进行比较实验仪器导热系数测定仪铜康导热电偶游标卡尺数字毫伏表台秤公用杜瓦瓶秒表待测样品橡胶盘铝芯冰块实验原理根据傅里叶导热方程式在物体内部取两个...

传热系数测定实验报告模板

实验报告模板数据仅供参考传热系数的测定一实验目的1掌握传热系数K给热系数和导热系数的测定方法2比较保温管裸管汽水套管的传热速率并进行讨论3掌握热电偶测温原理及相关二次仪表的使用方法二实验原理根据传热基本方程牛顿...

固体导热系数的测定实验报告

学生物理实验报告实验名称固体导热系数的测定学院专业班级报告人学号同组人学号理论课任课教师实验课指导教师实验日期报告日期实验成绩批改日期

换热器传热系数的测定 实验报告

下标说明:h热水;c冷水;i内;m平均值;e实验值

不良导体的导热系数的测定实验报告

梧州学院学生实验报告成绩:指导教师:专业:班别:实验时间:实验人:学号:同组实验人:

传热膜系数测定实验报告

北京化工大学化工原理实验报告传热膜系数测定实验院部化学工程学院专业化学工程与工艺班姓名王敬尧20xx016068同组人员雍维雷雄飞实验名称传热膜系数测定实验实验日期20xx1213传热膜系数测定实验一摘要本实验...

大学物理实验报告-导热系数的测量

深圳大学实验报告课程名称大学物理实验一实验名称实验十四导热系数的测量学院物理科学与技术学院专业组号报告人学号2实验地点科技楼实验时间20xx年04月25日星期一实验报告提交时间20xx年05月09日1实验目的2...

导热系数的测量实验报告

导热系数的测量实验目的用稳态法测定出不良导热体的导热系数并与理论值进行比较实验仪器导热系数测定仪铜康导热电偶游标卡尺数字毫伏表台秤公用杜瓦瓶秒表待测样品橡胶盘铝芯冰块实验原理根据傅里叶导热方程式在物体内部取两个...

清华大学化工实验基础-传热系数实验报告

化工基础实验报告实验名称传热系数的测定班级姓名学号成绩实验时间同组成员一实验预习1实验目的a掌握传热系数K给热系数和导热系数的测定方法b比较保温管裸管汽水套管的传热速率并进行讨论c掌握热电偶测温原理及相关二次仪...

传热膜系数测定实验报告

北京化工大学化工原理实验报告20xx年11月30日化工原理实验报告报告摘要选用牛顿冷却定律作为对流传热实验的测试原理通过建立不同体系的传热系统即水蒸汽空气传热系统分别对普通管换热器和强化管换热器进行了强制对流传...

空气-水蒸气对流给热系数测定实验

浙江科技学院课程名称学院专业班姓名学号同组人员实验时间指导教师实验报告化工原理生物与化学工程学院化工专升本111班许弘31104220xx周梦娜张峰张益凯20xx年3月5日诸爱士一实验课程名称化工原理二实验项目...

传热系数的测定实验报告(17篇)