化工传热综合实验装置
说明书
化学与生物工程学院环境工程实训室
2016．11
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一、实验目的：
1.通过对空气—水蒸气简单套管换热器的实验研究，掌握对流传热系数?i的测定方法，加深对其概念和影响因素的理解。
2.通过对管程内部插有螺旋线圈的空气—水蒸气强化套管换热器的实验研究， 掌握对流传热系数?i的测定方法，加深对其概念和影响因素的理解。
3.学会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。 4.由实验数据及关联式Nu=ARemPr0.4计算出Nu、Nu0，求出强化比Nu/Nu0，加深理解强化传热的基本理论和基本方式。 二、实验内容：
1.测定5-6组不同流速下简单套管换热器的对流传热系数?i。 2.测定5-6组不同流速下强化套管换热器的对流传热系数?i。
3.对?i的实验数据进行线性回归，确定关联式Nu=ARemPr0.4中常数A、m的数值。
4.通过关联式Nu=ARemPr0.4计算出Nu、Nu0，并确定传热强化比Nu/Nu0。 三、实验原理：
1.普通套管换热器传热系数测定及准数关联式的确定： （1）对流传热系数?i的测定：
对流传热系数?i可以根据牛顿冷却定律，通过实验来测定。因为?i<
Qi （1）
?tm?Si Si—管内换热面积，m2； ?tmi—管内平均温度差，℃。
平均温度差由下式确定： ?tmi?tw?tm （2）
1 / 12'.
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式中：tm—冷流体的入口、出口平均温度，℃； tw—壁面平均温度，℃；
因为换热器内管为紫铜管，其导热系数很大，且管壁很薄，故认为内壁温度、外壁温度和壁面平均温度近似相等，用tw 来表示，由于管外使用蒸汽，所以tw近似等于热流体的平均温度。
管内换热面积： Si??diLi （3） 式中：di—内管管内径，m；
Li—传热管测量段的实际长度，m。
由热量衡算式： Qi?Wicpi(ti2?ti1) （4） 其中质量流量由下式求得： Wi?Vi?i （5） 3600式中：Vi—冷流体在套管内的平均体积流量，m3 / h； cpi—冷流体的定压比热，kJ / (kg·℃)； ρi—冷流体的密度，kg /m3。
cpi和ρi可根据定性温度tm查得，tm?tw， Vi可采取一定的测量手段得到。
ti1?ti2为冷流体进出口平均温度。ti1，ti2， 2（2）对流传热系数准数关联式的实验确定：
流体在管内作强制湍流，被加热状态，准数关联式的形式为：
Nui?AReiPrin. （6）
其中： Nui?c?ud??idi， Rei?iii ， Pri?pii ?i?i?im物性数据λi、cpi、ρi、μi可根据定性温度tm查得。经过计算可知，对于管内被加热的空气，普兰特准数Pri变化不大，可以认为是常数，则关联式的形式简化为：
（7） Nui?AReiPri0.4
这样通过实验确定不同流量下Rei与Nui，然后用线性回归方法确定A和m的值。
2.强化套管换热器传热系数、准数关联式及强化比的测定：
m2 / 12'.
化工传热综合实验装置
