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《油-水列管換熱實驗指導(dǎo)書(僅供參考,不是同一套設(shè)備)》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、油一水列管換熱實驗實驗指導(dǎo)書油一水列管換熱實驗一、實驗?zāi)康?.了解間壁式傳熱元件，測定列管式換熱器的總傳熱系數(shù)，測定管內(nèi)a與Re之間的關(guān)系。2.觀察列管換熱器結(jié)構(gòu)，考察冷流體流速對總傳熱系數(shù)的影響。3.比較并流傳熱和逆流傳熱的流程特點(diǎn)和實驗效果。4.了解熱電阻測溫方法、渦輪流量計測流量方法，學(xué)會使用變頻器。二、基本原理在工業(yè)生產(chǎn)過程屮，人最情況下，冷、熱流體系通過固體壁面(傳熱元件)進(jìn)行熱最交換，稱為間壁式換熱。如圖(4-1)所示，間壁式傳熱過程由熱流體對固體壁面的對流傳熱，固體壁而的熱傳導(dǎo)和固體壁而對■冷流體的對流傳熱所組成。Tw圖4—1間壁式傳熱過程示意圖達(dá)到傳熱穩(wěn)
2、定時，啟（4-1）Q=mCpi（T1~T2）=叫Cp2“2-人）=axAl（T—Tw）w=cc2A2（tw-t）m式中：Q—傳熱量，J/s；m—熱流體的質(zhì)量流率，kg/s；—熱流體的比熱,J/(kg?°C)；7}—熱流體的進(jìn)口溫度，°C；T2一熱流休的出口溫度，°C；m2-冷流體的質(zhì)量流率，kg/s；Cp2一冷流體的比熱，J/(kg「C)；6—冷流體的進(jìn)口溫度，°C；(2-冷流體的出口溫度，°C；a—熱流體與固體壁面的對流傳熱系數(shù)，W/(mJ-°C)；—熱流體側(cè)的對流傳熱面積，m2；了-“),”一熱流體與固體壁面的對數(shù)平均溫差，°C；如一冷流體與固體壁面的對流傳熱
3、系數(shù)，W/(m2-°C)；A2—冷流體側(cè)的對流傳熱面積，m2；(Q-/)”一固體壁面與冷流體的對數(shù)平均溫差，°C；K一以傳熱面積A為基準(zhǔn)的總給熱系數(shù)，W/(m2-°C)；AJ—冷熱流體的對數(shù)平均溫差，°C；熱、冷流體間的對數(shù)平均溫差可由式(4—2)計算，(4-2)2=(拆一乙)一(錢一厶)加——Tr^i.—in———-T2~f下血通過兩種方法來求対流給熱系數(shù)。1.近似法求算対流給熱系數(shù)內(nèi)以管內(nèi)榷面積為基準(zhǔn)的總給熱系數(shù)與對流給熱系數(shù)間的關(guān)系為，(4-3)丄=丄+匕么+丄Ka,Aa.A.1ffl厶厶實驗中的傳熱元件(列管)材料采用不銹鋼，若忽略換熱管壁的導(dǎo)熱熱阻處和換熱管
4、內(nèi)側(cè)的污垢熱阻7?S2,則由式(4—3)得，a2K(4—4)山此可見，被忽略的傳熱熱阻與冷流體側(cè)対流傳熱熱阻相比越小，此法所得的準(zhǔn)確性就越高。1.傳熱準(zhǔn)數(shù)式求算対流給熱系數(shù)a?對于流休在圓形直管內(nèi)作強(qiáng)制湍流對流傳熱時，若符合如F范圍內(nèi)：Re=1.0X1()4?1.2X105,Pr=0.7?120,管長與管內(nèi)徑之比l/d>60,則傳熱準(zhǔn)數(shù)經(jīng)驗式為，Nu=0.023Re08Prn(4-5)式中：Nu—努塞爾數(shù)，Nu=叫，無因次；XRe—雷諾數(shù)，Rc=2里，無因次；Pr—普蘭特數(shù)，Pr=-^-,無因次；X當(dāng)流體被加熱時n=0.4,流體被冷卻時n=0.3；對于本實驗，主要是管間
5、的冷水被管內(nèi)的熱汕加熱，故取n為0.4。a-流體與固體壁面的對流傳熱系數(shù),W/(m2-D；d—換熱管內(nèi)徑，m：九一流體的導(dǎo)熱系數(shù)，W/(m-°C)；u-流體在管內(nèi)流動的平均速度，m/s；p一流體的密度，kg/m3；p—流體的粘度，Pa-s；Cp—流體的比熱,J/（kg?°C）。對于水被加熱時，可將式（4-5）改寫為,￡__1Ka】+“°=2C0Re嚴(yán)￡(4-6)Xo.4o.根據(jù)擬介宜線斜率求得Go當(dāng)測定管內(nèi)不同流屋下的對流給熱系數(shù)吋，由式（4-14）計算所得的C1值為一常數(shù)。因此，實驗吋測定不同流量所對應(yīng)的G仆人、T"由式（4-6）求収一系列X、Y值，再在X?Y圖上作圖
6、或?qū)⑺玫腦、Y值回歸成一直線，該直線的斜率即為C1。任一熱流體流量下的給熱系數(shù)他可用卞式求得，(4-12)(4-13)⑦二G^Re嚴(yán)Pr,041.冷流體質(zhì)量流量的測定（1）若用轉(zhuǎn)子流量計測定冷空氣的流量，還須用下式換算得到實際的流量,Vppf-p)式屮：廠—實際被測流體的體積流量，n?/s；//—實際被測流體的密度，kg/n?；均可取f平均=丄（Z,+12）下對應(yīng)水或空氣的密度,2見冷流體物性與溫度的關(guān)系式；1/—標(biāo)定用流體的體積流量，m3/s；P一標(biāo)定用流體的密度，kg/m3；對水p=1000kg/m3；對空氣p=1.205kg/m3；Pf—轉(zhuǎn)子材料密度，kg/m
7、于是m2=Vfpf(4-14)（2）若川孔板、渦輪流量計測冷流體的流量，則,(4-15)式中，y為冷流體進(jìn)口處流量計讀數(shù)，〃為冷流體進(jìn)口溫度下對應(yīng)的密度。2.冷流體物性與溫度的關(guān)系式在0?100°C之間，冷流體的物性與溫度的關(guān)系有如卜擬合公式。(1)水的密度與溫度的關(guān)系式：0=10^2—4.5x107+1.2916(2)水的比熱與溫度的關(guān)系式：60°C以下C“=1005J/(kg-°C),70°C以上Cp=1009J/(kg-°C)o(3)空氣的導(dǎo)熱系數(shù)與溫度的關(guān)系式：2=-2xl0-8r2+8xl0-5/+0.0244(4)空氣的黏度
