化工原理实验传热实验报告范文.docx

《化工原理实验传热实验报告范文.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化工原理实验传热实验报告范文.docx（18页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、化工原理实验传热实验报告范文传热膜系数测定实验（第四组）一、实验目的1、了解套管换热器的结构和壁温的测量方法2、了解影响给热系数的 因素和强化传热的途径3、体会计算机采集与控制软件对提高实验效率的作用4、学会给热系 数的实验测定和数据处理方法二、实验内容工、测定空气在圆管内作强制湍流时的给热系数al2、测定加入静态混合器后空气的强制湍流给热系数al，3、回归al和al，联式NuARePr中的参数A、a某4、测定两个条件下铜 管内空气的能量损失二、实验原理间壁式传热过程是由热流体对固体壁面的对流传热，固体壁面的热传导 和固体壁面对冷流体的对流传热三个传热过程所组成。由于过程复杂, 影响因素多，机

2、理不清楚，所以采用量纲分析法来确定给热系数。1）寻找影响因素cp)0.4du0.8cp0.4实验结果分析：传热膜系数公认的关联式为0.()(),而实验得出ddu0.73cp0.4的关系式为0.0130()。可以看出系数A=0.013有差距,指数a=0.73d也与公认式中a=0.8有一定的误差因素，比如说：管壁不够光滑；管件 材料不可能完全相同；还有实验中Pr在0.6950左右，不满足公认式的条件(0.7Pr160), 会引起一定的误差。七、思考题1、本实验中管壁温度应接近蒸汽温度还是空气温度？为什么？答：管壁的壁温接近蒸汽温度，因为蒸汽的传热膜系数较大，壁温更接 近于传热膜系数大的一面。2、蒸

3、汽发生器中的水是循环利用的，为什么每次实验还检查液位补水?答：因为有部分蒸汽从排气孔向外排出了。因此实验设备里的总水量减 少了，所以要在下次实验前加水补液位。3、如果采用不同压强的蒸汽进行实验，对a的关联式有无影响？说明 原因。答：由公式NuARePr,发现其变量均与压强的值无关，故采用不同的蒸 汽压无影响。4、水蒸汽的温度是100囿管道尺寸是627某3.5mm,结 合实验数据，(1)计算套管换热器总传热系数K1,(2)计算空气一侧的热阻1/al占总热阻1/K1的百分比。答：(1)l/a2=(T-Tw)/q=(100-99.8)/558.3=0,000364/al=(tw-t)/q=(100.

4、1-46.95)/558 .3=0.095,d/=0.0035/0.028=0.125 则 K=l/(l/al+l/a2+d/)=4.54(2)l/al/(l/K)=0.095 某 4.54=0.4313=43.13%mn5、结合实验数据分析，假如空气入口温度不变、蒸汽温度不变，空气流量增大后，壁温和出口温度有什么变化？(提示：QIAltm答：QIAltm4dl2ulcp(t2tl)4dl2ulcp(t2tl), Al不变，而传热系数a正比于流速，空气流量增大后u增大，Q不变，则配m减小，进口温度又不变，所以出 口温度减小。离心泵性能测定一、实验目的：1、了解离心泵的构造与特性，掌握离心泵的操

5、作方法；2、测定并绘制 离心泵在恒定转速下的特性曲线。二、实验原理：离心泵的压头H、轴功率N及功率n与流量Q之间的对应关系，若以曲 线HQ、NQ、nQ表示，则称为离心泵的特性曲线，可由实验测 定。实验时，在泵出口阀全关至全开的范围内，调节其开度，测得一组流量 及对应的压头、轴功率和效率，即可测定并绘制离心泵的特性曲线。2u2ul2p2pl泵的扬程He有下式计算：HehOhf2gg而泵的有效功率Ne与泵效率n的计算式为：Ne = Qher|g； n = Ne/N测定时，流量Q可用涡轮流量计或孔板流量计来计量。轴功率N可用 马达一天平式测功器或功率来表测量。离心泵的性能与其转速有关。其特性曲线是某

6、一恒定的给定转速(一般 nl = 2900PRM)下的性能曲线。因此，如果实验中的转速n与给定转速 川有差异，应将实验结果换算成给定转速下的数值，并以此数值绘制离 心泵的特性曲线。换算公式如下：当nn20% 时，Q1QQHgnnnlHelHe(l)2NlN(l)311elnnn2Nl三、装置与流程：水由水箱1 阀2、离心泵4涡轮流量计9回水箱四、操作步骤：1、熟悉实验装置及仪器仪表等设备，做好启动泵前的准备工作；将泵 盘车数转，关闭泵进口阀，打开泵出口阀并给泵灌水，待泵内排尽气体并充满水后，再关闭 泵出口阀。2、启动离心泵，全开泵进口阀，并逐渐打开离心泵出口阀 以调节流量。在操作过程稳定条件下

7、，在流量为零和最大值之间，进行8次测定。3、在每次测定流量时，应同时记录流量计、转速表、真空计、压力表、 功率测定器示值。数据取全后，先关闭泵出口阀，再停泵。五、实验数据记录和数据处理：3泵入口管径 d1=40mm；出口管径 d2=40mm； hO=O.lm；水温 T=25.0回;p = 997.0kg/m；H=0.903mPa-； Vm/h=0.04855lA；直管长度 l=2m；表1泵性能数据记录表由公式 Q=V=m/h=0.04855|iA； He = hO+ (P2-P1) /pgNe = Q 某 He 某 p 某 gN = PLn/0.974 泵功率 n = Ne/N 某 100%表

8、2泵性能数据处理表因为离心泵的性能与其转速有关，表2数据修正为下表3： (nt=2900PRM )Q1QQlHelgnlnl2nl3HHe()NlN()ln2elNlnn表3.泵性能数据修正表202.01.8181.61.416/mHe141.0120.8100.60.40.20.03.080.00.51.01.52.032.5Q/10N/kW1.2六、讨论：1、离心泵开启前，为什么要先灌水排气？答：是为了除去泵内的空气，使泵能够把水抽上来。2、启动泵前，为 什么要先关闭出口阀，待启动后再逐渐开大？而停泵时也要先关闭出口 阀。答：因为N随Q的增大而增大，当Q=0时，N最小，因此，启动 离心泵时

9、，应关闭出口阀，使电动机的启动电流减至最小，以保护电机。 启动后再逐渐开大，使为了防止管部收到太大的冲击。而停泵时也要先 关闭出口阀，是为了防止水倒流。3、离心泵的特性曲线是否与连结的 管路系统有关？答：特性曲线与管路无关，因为测量点在电机两端，管路的大小、长短 与流量无关，只是与流速有关。4、离心泵流量愈大，则泵入口处的真空度愈大，为什么？答：流量越大，泵的有效功率就越大，由公式2u2ul2p2plHehOhf2gg22pplu2ul2p2u2ul2p2可得：He增大，1也增大hOhfgg2gg2gg5、离心泵的流量可由泵出口阀调节，为什么？答：因为当阀小时，管阻大，电机的有效功率低，流量低

10、。同理，当阀 开大时，管阻小，电机的有效功率高，流量高。物性：p, 口，入，cp设备特征尺寸：I操作：u, 0gAT则：a=f （p,切人，cp, I, u, PgAT） 2）量纲分析pML-3, nML-lT-l, XMLT-3Q-1, cpL2T-2Q-l, lL, uLT-l, pgATLT-2, aMT-3Q-l3）选基本变量（独立，含M, L, T, Q-热力学温度）p, I,内入4）无量 纲化非基本变量a： Nu = al/入u:Re = plu/ncp:Pr=cp|iBgAT:Gr=BgATI3p2/|i25）原函数无 量纲化lucpgtl32IF26）实验Nu=AReaPrbG

11、rc强制对流圆管内表面加热：Nu=AReaPr0.4圆管传热基本方程：QK1A1a0.4（Tlt2）（T2tl）KlAltmTlt2lnT2tl热量衡算方程：Qqmlcpl(TlT2)qm2cp3(t2tl)圆管传热牛顿冷却定律：(tw2tl)(twlt2)(TTwl)(T2Tw2)2A21tw2tlTlTwllnlntwlt2T2Tw2(Tt)(Twltwl)A2Al圆筒壁传导热流量：Qw2w2ln(A2/Al)lnTw2tw2)/(Twltwl)Q1A1空气流量由孔板流量测量：qv26.2P0.54m3h-l, kPa空气的定性温度:t=(tl+t2)/20三、实验流程1、蒸汽发生器2、蒸

12、汽管3、补水漏斗4、补水阀5、排水阀6、套管 换热器7、放气阀8、冷凝水回流管9、空气流量调节阀10、压力传感 器11、孔板流量计12、空气管13、风机图1、传热实验流程套管换热器内管为*27某3.5mm黄铜管，长1.25m,走冷空气，外管为耐 高温玻璃管，壳程走100团的热蒸汽。进、出口温度由柏电阻（PtlOO） 测量，使用时测温点位于管道中心。壁温1、壁温2由热电偶测量，测 温点通过锡焊嵌入管壁中心，测量值为壁中心温度。蒸汽发生器加热功 率为1.5kW,变频器为西门子420型，风机为某GB型旋涡气泵，最大 静风压17kPa,最大流量100m3/h。此外，还用到了北京化工大学化工 原理实验室

13、开发的数据采集与控制软件。四、实验操作1、检查蒸汽发生器中的水位，约占液位计高度4/5左右，如不够需加 水；2、按下总电源、加热器、风机绿色按钮，开仪表开关，等待20分钟套 管间充满水蒸汽；3、约到15分钟时，观察壁温1、壁温.2的变化以及 水蒸汽的滴状冷凝情况；4、当有蒸汽和不凝性气体从套管间排出时，全开流量调节阀，用鼠标 点击上图中绿色按钮启动风机预热设备5分钟;5、通过计算机间隔34Hz调节频率10-50玲10Hz,每个点稳定约1.5 分钟记录数据，注意随时查看结果，调整布点及发现错误等；6、加入静态混合器进行强化传热实验，先将出口温度计拔出，旋转放 入混合器，再将温度计放回中心位置。调

14、节频率10玲50Hz,孔板压降最小值大于O.lkPa；7、测完数据关风机，2分钟后，检查壁温100团基点偏差；8、关闭加热器，与6步相同取出静态混合器放好，检查液位加水，关 闭计算机。五、实验数据表1选择上行数据空气普通对流给热系数表(1=1.25,d=0.020m) , 1000基点=99.9回序号1234567891011Nu99.5383.2586.0256.3445.3436.4430.3726.1021.1026.3724.18空气入口温度/回31.233.733.131.73029.128.327.72726.526.lPr 空气出口温度/团62.764.46565365.7666

15、6.566.967.166566.8壁 温 壁 温 孔 板 12 压 降Tl/l?T2/?l/Kpal0099.899.899.999.810099.899.8100.199.8100Re99.399.499. 599.699.799.799.899.899.899.899.84.273.0431.260.760.480.320.230.150.2 30.19气速u-1/m某50.757542.249441.948326.258519.985215.593312.527110.48108.320710.48109.4536空气流量3-1/m某h57.376347.758847.418429.6

16、82622.591317.626714.160611.84779.405711 .847710.6863热流量Q/W给热系数-2-1/W某mKNu/PrA0.4115.0096.2199.4165.1152.4042.1035.0930.1624.3830.4727.94log(Nu/PrA0.4)logRe2.061.982.001.811.721.621.551.481.391.481.454.764. 684.674.474.354.254.154.083.984.084.0300.6970.6960.6960.6970.6970.6970.6970.6970.6970.6970.697

17、5779347530471912963422638176941422611910946811964107952空气强化对流给热系数表(加入混合器),100回基点=99.9序号12345678空气入口温度/回32.231.831.53L431.23L53233空气孔板出口壁温 1 壁温 2 压降温度 Tl/0T2/I?l/Kpa/081.81OO.199.8O.181.61OO.199.9O.1281.41OO99.8O.168O.61 00.199.80.2379.499.899.80.477.199.899.70.677.199.899.70.8976.299.999.61.27-4-气速

18、u-1/m 某 6.687.388.6210.4814.1317.5921.7626.37空气流量 3-1/m 某 h7.568.349.7411.8515.9719.8824.6029.81热流量 Q/W112.16124.39145.70175.01231.70273.74334.71388.41给热系数-2-1/W 某 mK37.9441.6848.6457.3274.268435103.59119.32六、实验结果作图及分析数据处理：已知公式：0.70632104tkg/m3(1.710.005t)105Pa(2.45130.0074t)102w/(mk)Pr0.7063210tCpl

19、.005KJ(KgK)l 以表 1 中第一组 数据为例：0tm=(99.6531.2)(99.6561.7) (twtl)(tw501.0900=wl(99.6531.7)lnln(twt2)(99.6561.7)V26.2p0.5426.24.270.5457.38m3hlQVCp(t2tl)/36001.107257.381005(61.7-31.2)/3600558.63J-lNu99.530.0280duRe4qm4V41.107257.3857793.99d3600d36003.140.021.9410-5Nu99.53115.000.40.4 prO.697Pr0.70632104t=0.7063-210-4 某 46.95=0.697由公式IgNuIgAmlgRe可知，分别对Nu/Pr0.4和Re取对数，并作图所作出的直0.4Pr线的斜率即为m；截距即为IgA.。普通由图可知：m=0.73,lgA=-1.89,进而得出A=0.(H3。因此得出关联结果为:du0.76cp0.4Nu0.013Re0.73Pr0.4,继而得出传热膜系数0.()()d强化后由图可知：m=0.8LlgA=-L62,进而得出A=0.024。因此得出关联结果为:Nu0.024Re0.81Pr0.4 继而传热膜系数 0.024(du)0.73(