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實驗四傳熱系數(shù)的測定,一、實驗目的二、基本原理和換熱器結(jié)構(gòu)原理三、設備參數(shù)四、實驗步驟五、實驗報告要求六、思考題,實驗目的,1、了解換熱器的基本結(jié)構(gòu)與操作原理；2、學習傳熱系數(shù)K與對流傳熱系數(shù)α的測定方法；3、學習如何運用實驗的方法求出描述過程規(guī)律的經(jīng)驗公式，檢驗通用的傳熱膜系數(shù)準數(shù)方程；4、了解影響給熱系數(shù)的因素和強化傳熱的途徑。,基本原理,在工業(yè)生產(chǎn)中，要實現(xiàn)熱量的交換，須采用一定的設備，此種交換的設備稱為換熱器?；どa(chǎn)中所指的換熱器，常指間壁式換熱器，它利用金屬壁將冷、熱兩種流體間隔開，熱流體將熱傳到壁面的另一側(cè)（對流傳熱），通過堅壁內(nèi)的熱傳遞再由間壁的另一側(cè)將熱傳遞給冷流體。從而使熱流體物流被冷卻，冷流體被加熱，滿足化工生產(chǎn)中對冷物流或熱物流溫度的控制要求。,對流傳熱的核心問題是求算傳熱膜系數(shù)α，當流體無相變時對流傳熱準數(shù)關聯(lián)式的一般形式為：本實驗中，可用圖解法和最小二乘法計算上述準數(shù)關聯(lián)式中的指數(shù)m、n和系數(shù)A。本實驗可簡化上式，即取n=0.4（流體被加熱）。這樣，上式即變?yōu)閱巫兞糠匠?，再兩邊取對?shù)，即得到直線方程：,基本原理,在雙對數(shù)坐標中作圖，找出直線斜率，即為方程的指數(shù)m。在直線上任取一點的函數(shù)值代入方程中，則可得到系數(shù)A，即：實驗中改變空氣的流量以改變Re準數(shù)的值。根據(jù)定性溫度（空氣進、出口溫度的算術(shù)平均值）計算對應的Pr準數(shù)值。同時，由牛頓冷卻定律，求出不同流速下的傳熱膜系數(shù)α值。進而算得Nu準數(shù)值。牛頓冷卻定律：,基本原理,式中：α—傳熱膜系數(shù)，[W/m2℃]；Q—傳熱量，［W］；A—總傳熱面積，[m2]；?tm—管壁溫度與管內(nèi)流體溫度的對數(shù)平均溫差，[℃]。傳熱量Q可由下式求得：式中：W—質(zhì)量流量，[kg/h]；Cp—流體定壓比熱，[J/kg℃]；t1、t2—流體進、出口溫度，[℃]；ρ—定性溫度下流體密度，[kg/m3]；V—流體體積流量，[m3/s]。,換熱器結(jié)構(gòu)原理,設備參數(shù),1、孔板流量計：流量計算關聯(lián)式：V=4.49*R0.5式中：R——孔板壓差（mmH2O），V——空氣流量(m3/h)2、換熱套管：套管外管為玻璃管，內(nèi)管為黃銅管。套管有效長度：1.25m，內(nèi)管內(nèi)徑：0.022m,實驗步驟,1、打開進水閥門，使水量維持在一定數(shù)值。2、全開風機旁通閥，接通風機電源，再關小旁通閥，使空氣流量適當。3、接通加熱器電源，加熱空氣到90～100℃。4、維持水及空氣流量不變，改變空氣進口溫度3～4次。每次測量需待熱空氣進口溫度在一定時間（約10分鐘）基本不變時，方可讀取有關數(shù)據(jù)。5、維持水量一定，根據(jù)實驗布點要求，改變空氣流量3～4次，重復以上操作。⑥實驗結(jié)束后，關閉加熱器電源，待熱空氣溫度降至50℃以下，關閉水調(diào)節(jié)閥，打開風機旁通閥，再關閉風機電源。6、記錄大氣壓力及室溫。,實驗報告要求,列表表示空氣流量變化后，傳熱量、傳熱平均溫度差和總傳熱系數(shù)的變化情況，并對結(jié)果進行討論。說明：對于該換熱器，傳熱平均溫度差校正系數(shù)ε△t可按下式計算：,,,式中：,,,思考題,1、影響總傳熱系數(shù)K的因素有哪些？2、在本實驗中，如果恒定空氣流量，而改變水流量，會有什么結(jié)果？,