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实验七、传热实验
一、实验目的
了解本实验流程及其电阻测温原理。
用实测法和理论计算法给出管内传热膜系数α测、α计、Nu测、Nu计及总传热系数K测、K计的值,并进行比较。
在双对数坐标纸上标出Nu测、Nu计与Re关系,最好用计算机回归出Nu测与Re关系,并给出回归的精度(相关系数R及方差比F)。
4、比较K更接近αi或α0。
二、实验原理
1、管内Nu、α的测定计算
⑴、管内空气质量流量的计算G [Kg/S]
空气转子流量计的标定条件:P0=101325 Pa
T0 =273+20 K
ρ0= Kg/m3
空气转子流量计的实际条件:P1=P0+ΔP Pa
T1 =273+t0 K
Kg/m3
则实际风量为:
管内空气的质量流量为:G=
⑵、管内雷诺数Re的计算
因为空气在管内流动时,其温度、密度、风速均发生变化,而质量流量却为定值,因此,其雷诺数计算按下式进行:
上式中的物性数据μ可按管内定性温度t定=(t1+t3)/2求出。
⑶、α测定、努塞尔特准数Nu测定值
根据热量衡算式:
又由传热速度方程:q=αAΔtm
α测定=
式中:A——管内表面积 A=diπL m2
Δt——空气的温升Δt=t3-t1 ℃
Δtm——管内平均温度差Δtm=
Cp——定性温度下的空气恒压比热(KJ/Kg . k)
G——空气的质量流量(Kg/s)

⑷、α经验计算、努塞尔特准数Nu计算值:
α=
上式中的物性数据λ,Pr均按管内定性温度求出。
Nu计算=
2、管外α的测定计算
⑴、管外α测定值
已知管内热负荷:
管外蒸汽冷凝传热速率方程为:q=α0AΔtm
α0测定=
式中:A—管外表面积 A=d0πL m2
Δtm—管外平均温度差
⑵、管外α的计算值
根据蒸汽在单根水平圆管外按膜状冷凝传热膜系数计算公式计算出:
上式中有关水的物性数据均按管外膜平均温度查取。

3、总传热系数K的测定
(1)K测定:
已知管内热负荷:
又据总传热方程:Q=KAΔtm
式中:A—管外表面积 A=d0πL m2
Δtm—管外平均温度差Δtm=
(2)K计算:(以管内表面积为基准)
式中: ——管内外污垢热阻,可忽略不计。
λ——铜导热系数380 [w/m2K]
——管内径,外径,平均直径及壁厚。
αi——管内传热膜系数;
α0——管外传热膜系数(前已经计算出)。
由于污垢热阻可忽略,而铜管管壁热阻也可忽略(铜导热系数很大且铜壁不厚,若同学有兴趣完全可以计算出来此项比较),上式可简化为:
三、实验装置

本装置主体套管换热器内由一根紫铜管,外套管由抛光不锈钢制作。两端法兰连接,在外套管上为方便观察管内蒸汽冷凝情况,设置有两对视盅,后视盅有源照明。管内铜管测点间有效
长度1000(毫米)。空气由风机送来。经转子流量计后进入被加热铜管。自另一端排出。在进出口两个截面上(如图中A-A与B-B截面),在管壁内和和管中心分别装有2支热电阻,可分别测出两个截面上的壁温和管中心的气温;一个热电阻t0可将流量计前进口的气温测出,一个热电阻可将蒸汽温度t5测出,其分别用0、1、2、3、