实验四气汽对流传热综合实验报告.docx

Last revision date: 13 December 2020.
实验四气汽对流传热综合实验报告
化学实验教学中心
实验报告
化学测量与计算实验Ⅱ
实验名称： 气-汽对流传热综合实验报。科学家通过实验研究总结了形式为Nu=BRem 的经验公式，其中B和m的值因螺旋丝尺寸不同而不同。
采用和光滑套管同样的实验方法确定不同流量下得 Rei和 Nu ，用线性回归方法可确定B和m的值。
单纯研究强化手段的强化效果（不考虑阻力的影响），可以用强化比的概念作为评判准则，它的形式是： NuNu0，其中Nu是强化管的努塞尔准数，Nu0是普通管的努塞尔准数，显然，强化比 NuNu0>1，而且它的值越大，强化效果越好。
三、实验流程设备主要技术数据
：
表1 实验装置结构参数
实验内管内径di（mm）
实验内管外径do（mm）
实验外管内径Di（mm）
50
实验外管外径Do（mm）
测量段（紫铜内管）长度L（m）
强化内管内插物
（螺旋线圈）尺寸
丝径h（mm）
1
节距H（mm）
40
加热釜
操作电压
≤200伏
操作电流
≤10安

（1）空气流量的测量
空气流量计由孔板与差压变送器和二次仪表组成。该孔板流量计在20℃时标定的流量和压差的关系为： （8）
其中，为20℃下的体积流量，m3/h；P为孔板两端压差，Kpa；t1 为空气入口温度（及流量计
处温度），℃。
由于换热器内温度的变化，传热管内的体积流量需进行校正：
Vm=V20×273+tm273+t1 （9）
（2）温度的测量
空气进出口温度采用Cu50铜电阻温度计测得，由多路巡检表以数值形式显示（1-普通管空气进口温度，2-普通管空气出口温度；3-强化管空气进口温度，4-强化管空气出口温度）。壁温采用热电偶温度计测量，光滑管的壁温由显示表的上排数据读出，强化管的壁温由显示管的下排读数读出。
（3）电加热釜
是产生水蒸汽的装置,使用体积为7升(加水至液位计的上端红线),内装有一支的螺旋形电热器,当水温为30℃时,用200伏电压加热,约25分钟后水便沸腾,为了安全和长久使用,建议最高加热(使用)电压不超过200伏(由固态调压器调节)。
（4）气源(鼓风机)
又称旋涡气泵,XGB─2型,由无锡市仪表二厂生产,电机功率约 KW(使用三相电源),在本实验装置上,产生的最大和最小空气流量基本满足要求,使用过程中,输出空气的温度呈上升趋势。
3. 实验设备流程图
图2 空气-水蒸气传热综合实验装置流程图
1-普通套管换热器；2-内插有螺旋线圈的强化套管换热器；3-蒸汽发生器；4-旋涡气泵；5-旁路调节阀；6-孔板流量计；7-风机出口温度（冷流体入口温度）测试点；
8、9-空气支路控制阀；10、11-蒸汽支路控制阀；12、13-蒸汽放空口；
14-蒸汽上升主管路；15-加水口；16-放水口；17-液位计；18-冷凝液回流口
四、实验方法及步骤
,检查工作。
（1）向电加热釜加水至液位计上端红线处。
（2）向冰水保温瓶中加入适量的冰水,并将冷端补偿热电偶插入其中。
（3）检查空气流量旁路调节阀是否全开。
（4）检查蒸气管支路各控制阀是否已打开。保证蒸汽和空气管线的畅通。
（5）接通电源总闸，设定加热电压，启动电加热器开关，开始加热。
2. 实验开始。
（1）关闭通向强化套管的阀门11，打开通向光滑套管的阀门10，当光滑套管换热器的放空口12有水蒸气冒出时，可启动风机，此时要关闭阀门8，打开阀门9。在整个实验过程中始终保持换热器出口处有水蒸气冒出。
（2）启动风机后用放空阀5来调节流量，调好某一流量后稳定5-10分钟后，分别测量空气的流量，空气进、出口的温度及壁面温度。然后，改变流量测量下组数据。一般从小流量到最大流量之间，要测量5～6组数据。
（3）做完光滑套管换热器的数据后，要进行强化管换热器实验。先打开蒸汽支路阀11，全部打开空气旁路阀5，关闭蒸汽支路阀10，打开空气支路阀9,关闭空气支路阀8，进行强化管传热实验。实验方法同步骤（2）。
，依次关闭加热电源、风机和总电源。一切复原。
五、注意事项
（1）检查蒸汽加热釜中的水位是否在正常范围内。特别是每个实验结束后，进行下一实验之前，如果发现水位过低，应及时补给水量