传热系数与给热系数.docx
传热系数K和给热系数的测定一.试验目的1 .了解间壁式传热元件的探讨和给热系数测定的试验组织方法;2 .驾驭借助于热电偶测量壁温的方法；3 .学会给热系数测定的试睑数据处理方法；4 .了解影响给热系数的因索和强化传热的途.二.基本原理1 .传焦系敷K的理轮探讨在工业生产和科学探讨中常常采纳间壁式换热装身ah来达到物料的冷却和加热。这种传热过程系冷、热流体通过固体壁面进行热量交换。它是由热流体对固体壁面对流给热，固体壁面的热传导和固体对冷流体的对流给热三个传热过程所组成.如图1所示.由传热速率方程知，单位时间所传递的热量Q=KA(T-t)而对流给热所传递的热毋，对于冷、热流体均可由牛顿冷却定律表示Q=aft4(T-1,.1)或Q=«A(,i-0对固体壁面由热传导所传递的热量，则由傅立叶定律表示为由热量平衡和忽视热损失，可将（2）、（3）、（4）式写成如下等式I1I4儿¼uCtAka（5）所以.p.A.<p,t,p2,cp2,.u,)=/(6.2,5)(7)从上式可知，除固体的导热系数和壁厚对传热过程的传热性能有影响外，影响传热过程的参数还有12个，这不利于对传热过程作整体探讨.依据因次分析方法和TT定理,热量传递范昉基本因次有四个：1.,M,TMt,壁面的导醐阻与对流给榭8阻相比可以忽视KUf(Cr1.g)(8)要探讨上式的因果关系，尚有n=134=9个无因次数群，即由正交网络法每个水平变更10次，词激工作量将有IOB次试验,为了解决如此无法想象的试验工作量，过程分解和过程合成法由此诞生.该方法的基本处理过程是将(7)式探讨的对象分解成两个子过程如(8)式所示，分别对4,巴进行探讨，之后再将4,巴合并,总体分析对K的影响,这有利于了解影响传热系数的因素和强化传热的途径.当区>>/时，Ka2,反之当<<?时，Ka1.,欲提高K设法强化给热系数小的TiIa,由于设备结构和流体已定，从(9)式可知,只要温度变更不大，见只随叫而变，囚=f(4，“"|，M，7，4)(9)变更外的简洁方法是变更阀门的开度,这就是试验探讨的操作变量。同时它提示了欲提高K只要强化小的那侧流体的U.而流体U的提高有两种方法：(1)增加流体的流量；(2)在流体通道中设置绕流内构件,导致强化给热系数.由(9)式，TT定理告知我们，n=7-4=3个无因次数群,即：4=/(4必,自=：=/(野子)(1。)经无因次处理，得：M/=ReW(11)假如温度对流体特性即响不大的系统，并且温度变更范围不大，则式(11)可改写为：Nu=aRcb式中：u=rtPr.2 .传热系敷K和的试除测定代激装置的建立依据如下热量衡算式和传热速率方程式，它是将(5)和(6)式联立,则KAAJ=WcP<C(tr3acActmc=Wfpccfv(ti-t1.)cr*mkWepccpf(t2-tt)其中：,(T-，上)一(T-1“厚)若试验物系选定水与水蒸汽,由(8)、(9)式告知我们,试蛉装置中须要确定的参数和安装的仪表有：A由换热器的结构参数而定；Wc测冷流体的流量计；tut2测冷流体的进、出口温度计；T、P测热流体的温度计，蒸汽压力；Cpc由冷流体的进、出口平均温度确定；%、人卜一由热电偶温度计测定.将以上仪表、换热器、气源、及管件阀门等部件组建成如下试蛉装置图。.试验装置图四.试验步骤1 .先开蒸汽加热开关，再开气源和空气转子流量计.2 .打开不凝性气体放气阀，”开-关缰复三次。3 .整个试验操作限制蒸汽压力恒定在0.05Mpa以下某一刻度，变更唯一操作变量即空气转子流量计阀门开度，达到变更流速的目的。4 .试验布点采纳小流量和打流量分别布点集中原则，因为是直线缘由.5 .待冷流体出口温度显示值保持5min以上不变时方可同时采集试睑数据。6 .试验结束时，先关蒸汽进口调整阀，保持空气接着流淌IOmin,以足够冷却壁温，爱护热电偶接促正常.7 .上机数据处理的直线相关系数要求R0.93,否则，试验重做.五.试验结果及数据处理No.IMXIOtKJ/H%×r2KJAiZrt?>×J<KJ/AKC,)二R×W*Nu120.0012.3247.023.67a箕24.492.420.26215.009.»45.212902.582X561.80&55310.006.414a832.041.8522.511.19a0245.003.294231.080.9721.340.590.74回归方程Nu=0.012Px04Re0872相关系数R=%97,最大相对误差为-1.43蜴，品大相对误差发生在第3组敝据No.的PrReXIoTNuc170.»0.102.4271.26255.50.701.0055.06339.020.701.1938.46420.740.700.5935.93Nu/Pr04对Re关系图六.试验结果探讨与分析1、从理论及阅历公式可知：如=0023Kpr"'而此公式适用的条件是：(1)光滑管内R,>100OO即流淌是充分湍流的，这一点是重要的；(2)0.7<P1<160；(3)流体是低度的(不大于水粘度的2倍)；(4)1/d>30-40即进口段只占总长的很小TP分,而管内流淌是充分发展的.本试蛉关联的NU=O.030"778PrO4与理论公式作匕版有偏差，造成偏差的缘由可能有哪些？o.2、整理=23g-1.,由此式分析：物性参数中du、d对给热系数的影响,其中哪个参数影响最大?
