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1、5.4气体强制对流给热系数的测定P108实验目的：1测定强制对流的给热系数；2数据整理成特征关联式。实验原理：对于流体在圆形直管中作强制湍流时的对流传热系数的准数关联式可以表示成:Nu二AReaPrb(1)系数A与指数a和b则需由实验加以确定。对于气体，Pr=0.7基本上不随温度而变b=0.4,可视为一常数，因此，式（1）可简化为：Nu=CRealgNu=lgCalgRe(2)式中：2dNu=duRe=通过实验测得不同流速下转子流量计的流量，空气的进、出口温度和换热器的壁温（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、外壁温度与壁面的平均温度近似相等，进出口处温度略有偏差，取
2、算术平均值），根据所测的数据，经过查物性数据和计算，可求出不同流量下的Nu和Re,然后用线性回归方法（最小二乘法）确定关联式Nu二ARea中常数A、a的值。三实验流程及设备四、主要实验步骤五、注意事项：1区别传热面积与截面积；2排气、排水；3用origin对数据进行处理。六、提问：1此装置是否可以测定K?答：可以，根据传热机理：Q=A=tm=qVCP（t2tj可知，由于蒸气的对流传热系这样冷流体侧的对流传热系数可作为总传热系数对待。可用数一般10一般换热的三种方式是什么？答：蓄热式，间壁式，冷热流体直接混合式。传热机理：传热通过哪三种方式进行？A.辐射：斯蒂芬-波耳兹曼定律。B.热传导：傅利叶
3、定律；C.对流：牛顿冷却定律。4间壁式换热器类型：夹套式、沉浸式、喷淋式、套管式、管壳式P223本实验使用套管式换热器，冷热流体分别走管程和壳程。，而紫铜管的导热系数也很大，二者的热阻占总热阻的比例很小，可忽略不计，K来分析。丄丄、二一:冷_：2由匕分析可知流体流过间壁的传热是一复杂传热过程，它包括湍流主体的热对流及层流内层的热传导，由于层流内层的厚度和温度均难测定，且随流速面变化，因此通滋将两者合并处理，仍称为对流传热。对流传热的热阻集中在层流内层,因此设法减薄层流内层的厚度是强化对流传热的重要途径。对于纯饱和蒸汽的冷凝传热，热阻集中在冷凝液膜内蒸汽相内温度均匀，不存在热阻因此凡有利于减薄液
4、层厚度的因素.都可强化冷凝传热C对于沸腾传热，机理复杂,壁面结构的影响较大，其基本过程是壁面对液体的对流传热，生成的气泡对液体的扰动是强化传热的关键,即加强气泡的生成速率，可增强沸序传热。&影响冷凝传热系数的因素有哪些？答;单组分饱和蒸气冷凝，传热热阻集中在冷凝液膜中，液膜厚度及其流动状况是影响冷凝传热的关键。凡有利于喊薄液膜厚度及其流动状况的因索，都可提高冷凝传热系数。这些因素包括以下几点。 温度差几）。当冷凝液呈层流时若2加大，则蒸气冷龊速率增加，因而冷凝渡膜层增厚，使冷凝传热系数滅小。 流体的物性。冷艇液的密度、粘度及导热系数、气化热都影响- 蒸U的流速和流向。蒸气运动和液膜间产生摩擦力
5、，若蒸气和液膜同向流动，则摩擦力使液漠加速液膜厚度变薄，使a增大；若两者逆向流动、则c滅小。但是若这种力超过液膜垂力，液膜会披蒸气吹离壁面,使金属暴露在蒸气中此时随蒸气流速的增大，则a将急剧增大。蒸气中不凝气的含4L若熬气中含有不凝气体，则壁而玻气体层所遮説，増加一层附加热阻，使a急剧下降”因此在设计和操作中都需考虑排除不凝气。冷凝壁面的布骨。若沿冷凝液流动方向积存的液体増多，液簇变厚，使a下降因此在设计和安装冷凝器时，应正确安放冷凝壁面例如对管朿一般需减小垂直列上的管数或将直列改为错列等。12.怎样才能有效地提高K值？答:欲提髙总传热系数，应设法减小热阻但对不同的传热情况，各分热阻的相对大小
6、不同。通常，必须设法减小起主要作用的热阻，才能有效地提高K值。例如，当管壁和污垢热阻可忽略时,对薄管壁而言，式432可简化为11Iry若a,a。,则Ked。由上可知，总热阻由热阻大侧流体的对流传热所控制。如两个对流传热系数相差较大时,要提高K值，关键要提高对流传热系数较小的a。若两人a相近，则同时提高两侧的a,才能提高K值、，在换热器的运行中，污垢热阻也可能成为主要热阻，此时欲提高K值,怡设法减小污垢热阻，而仅提高两侧的a则是无意义的。5实验数据处理时，注意性能参数如粘度、密度、比热容等应根据温度使用插值法查取，还需注意要正确查取。如表头为ax106，此时表中数据X10-6方为导温系数a的值。
气体强制对流给热系数的测定
