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篇一：空气—蒸汽对流给热系数测定实验报告及数据、答案 空气—蒸汽对流给热系数测定
一、实验目的
⒈通过对空气—水蒸气光滑套管换热器的实验研究，掌握对流传热系数α1的测定方法，加深对其概念和影响因素的理解。并应用线性回归分析方法，确定关联式nu=ARempr0.4中常数A、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，了解强化传热的基本理论和基本方式。
二、实验装置
旗杆模型
本实验设备由两组黄铜管（其中一组为光滑管，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，两端用不锈钢法兰固定。空气由旋涡气泵吹出，由旁路调节阀调节，经孔板流量计，由支路控制阀选择不同的支路进入换热器。管程蒸汽由加热釜发生后自然上升，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传递到管内流动的空气，达到逆流换热的效果。饱和蒸汽由配套的电加热蒸汽发生器产生。该实验流程图如图1所示，其主要参数见表1。
表1实验装置结构参数洗水
1
2
蒸汽压力
空气压力
图1空气-水蒸气传热综合实验装置流程图
1—光滑套管换热器；2—螺纹管的强化套管换热器；3—蒸汽发生器；4—旋涡气泵；
3
5—旁路调节阀；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、光滑管
①测定6～8个不同流速下光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个不同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很多，根据因次分析得到的对流传热的准数关联为：nu=cRemprngrl
式中c、m、n、l为待定参数。
参加传热的流体、流态及温度等不同，待定参数不同。目前，只能通过实验来确定特定范围的参数。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。在温度变化不太大的情况下，pr可视为常数。所以，准数关联式（1）可写成
nu＝cRem
（1）
（2）
其中：Re?
du?
?
?
V?
4
d?
nu?
?d
,50℃时，空气的导热系数??0.02826w/(m.K)?
4
工艺品加工设备 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。
Rem
因此：??c?
LED路灯外壳 d
2．传热量计算
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计算求得。当通过套管环隙的饱和蒸汽与冷凝壁面接触后，蒸汽将放出冷凝潜热，冷凝成水，热量通过间壁传递给套管内的空气，使空气的温度升高，空气从管的末端排出管外，传递的热量由（3）式计算。酱油桶
Q＝wecpc（t2－t1）=Vρ1cpc（t2－t1）根据热传递速率
Q＝KsΔtm所以KsΔtm=Vρ1cpc（t2－t1）
（4）（5）
（3）
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，℃。
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