发布时间 : 星期六 文章化工原理实验教案 - 图文更新完毕开始阅读
V?Vt0?273?t………………………………………………………[2]
273?t03
其中，V-实验条件（管内平均温度）下的空气流量，m/h；
t-换热器管内平均温度，℃；
t1-传热内管空气进口（即流量计处）温度，℃。 ○3.温度测量 (1) 空气入传热管测量段前的温度t1 ( ℃ )由电阻温度计测量，可由数字显示仪表直接读出。 (2) 空气出传热管测量段时的温度t2 ( ℃ )由电阻温度计测量，可由数字显示仪表直接读出。(3) 管外壁面平均温度tw( ℃ )由数字式毫伏计测出与其对应的热电势E(mv),热电偶是由铜─康铜组成),再由 E 根据公式: tw(℃)= 8.5009＋21.25678×E(mv)计算得到。 ○4.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2.5kw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)。 ○5. 气源(鼓风机) 又称旋涡气泵, XGB─2型,电机功率约0.75 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。
四 实验操作：
1.实验前的准备,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。
(4) 接通电源总闸，设定加热电压，启动电加热器开关，开始加热。或由计算机控制
加热。加热电压170--190V。
2. 实验操作：
(1) 一段时间后水沸腾,水蒸汽自行充入普通套管换热器外管，观察蒸汽排出口有恒量
蒸汽排出，标志着实验可以开始。
(2) 约加热十分钟后,可提前启动鼓风机,保证实验开始时空气入口温度t1(℃)比较稳
定。
(3) 用仪表调节空气流量旁路阀的开度,使压差计的读数为所需的空气流量值(当旁路
阀全开时,通过传热管的空气流量为所需的最小值,全关时为最大值)。仪表调节方法：同时按住set键和A/M键,用←键和↑键调节阀门开度。如果想让仪表恢复自控，则再同时按住set键和A/M键。
也可利用仪表的控制功能调节流量：长set按键，当仪表pv栏显示su时，用←键
和↑键调节sv栏中的数值，至需要达到的压差数（即孔板流量计压差，测量空气流量）后，即可等待仪表自行控制。
(4) 稳定5-8分钟左右可转动各仪表选择开关读取t1,t2,E值。(注意：第1个数据点必
须稳定足够的时间)
(5) 重复(3)与(4)共做7～10个空气流量值。 (6) 最小,最大流量值一定要做。
(7) 整个实验过程中,加热电压可以保持(调节)不变,也可随空气流量的变化作适当的
调节。
3．转换支路，重复步骤2或3的内容，进行强化套管换热器的实验。测定7～10组实验数据。
4． 实验结束.
(1)关闭加热器开关。
(2) 过5分钟后关闭鼓风机,并将旁路阀全开。 (3) 切段总电源
(4) 若需几天后再做实验,则应将电加热釜和冰水保温瓶中的水放干净。 实验设备注意事项：
1．由于采用热电偶测温，所以实验前要检查冰桶中是否有冰水混合物共存。检查热电偶的冷端，是否全部浸没在冰水混合物中。
2．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。
3．必须保证蒸汽上升管线的畅通。即在给蒸汽加热釜电压之前，两蒸汽支路控制阀之一必须全开。在转换支路时，应先开启需要的支路阀，再关闭另一侧，且开启和关闭控制阀必须缓慢，防止管线截断或蒸汽压力过大突然喷出。
4．必须保证空气管线的畅通。即在接通风机电源之前，两个空气支路控制阀之一和旁路调节阀必须全开。在转换支路时，应先关闭风机电源，然后开启和关闭控制阀。 五 数据记录与处理 1 普通管实验数据表
测算内容 1 2 3 4 5 6 7 8 ΔR(m) 或Δp（KPa） t1（℃） t1(平) (℃） t2（℃） E(mv) tw ℃ V20(m/h) 3 Vt1(平) t(平) （℃） V(平) (m/h) U(m/s) Δt=(t2-t1) Q(KW) 3Δtm℃ 空气α 总传热系数K0 Nu Nu/ Pr0.4 Re 准数关联式 计算举例：
2 强化螺纹管实验数据表 测算内容 1 2 3 4 5 6 7 8 ΔR(m) 或Δp（KPa） t1（℃） t1(平) (℃） t2（℃） E(mv) tw ℃ V20(m/h) 3 Vt1(平) t(平) （℃） V(平) (m/h) U(m/s) Δt=(t2-t1) Q(KW) 3Δtm℃ 空气α 总传热系数K0 Nu Nu/ Pr0.4 Re 准数关联式 3 在同一双对数坐标纸上绘制普通管与强化管的Nu/ Pr0.4—Re 线性曲线，求出A、m值 ；并计算强化比Nu/Nu0 六 实验结果讨论
空气的进出口温度、给热系数α随空气流量的变化关系；在流量相同时比较总传热系数大小；引起实验误差的因素。 七 思考题
1 传热管内壁温度、外壁温度和壁面平均温度认为近似相等，为什么？ 2 若想求出准数关联式Nui = C Reim Prin 中的C, m值， 应如何设计实验？ 3热电偶的测温原理是什么？
附录：
1.数据处理方法：
孔板流量计压差?P=0.60Kpa、进口温度t1 =22.4℃、出口温度 t2 =62.8℃ 壁面温度热电势4.20mv。
已知数据及有关常数:
2
(1)传热管内径di (mm)及流通断面积 F(m). di＝20.0(ｍｍ),＝0.0200 (ｍ);
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F＝π(di)／4＝3.142×(0.0200)／4＝0.0003142( m).
2
(2)传热管有效长度 L(ｍ)及传热面积si(m). L＝1.00（ｍ)
si＝πL di＝3.142×1.00×0.0200＝0.06284(m2).
(3) t1 ( ℃ )为孔板处空气的温度, 为由此值查得空气的平均密度
?t1，例如：
t1=22.4℃，查得?t=1.19 Kg/m3。
1 (4) 传热管测量段上空气平均物性常数的确定.
先算出测量段上空气的定性温度t (℃)为简化计算,取t值为空气进口温度t1(℃)
及出口温度t2(℃)的平均值, 即t?t1?t222.4?62.8?=42.6（℃） 223
此查得: 测量段上空气的平均密度 ρ＝1.12 (Kg/m);
测量段上空气的平均比热 Cp＝1005 (J／Kg·K); 测量段上空气的平均导热系数 λ＝0.0277／ｍ·K); 测量段上空气的平均粘度 μ＝0.0000192(Pa?s); 传热管测量段上空气的平均普兰特准数的0.4次方为:
0.40.4
Pr＝0.696＝0.865
(5) 空气流过测量段上平均体积V（ m/h）的计算:
3
Vt0?18.113?(?P)0.6203?18.113?(0.60)0.6203?13.13(m3/h)
V?Vt0?273?t273?42.60?13.13??14.21（m3/h）
273?t1273?20(6) 冷热流体间的平均温度差Δtm (℃)的计算:
Tw= 1.2705＋23.518×4.20=100.(℃)
?tm?Tw? (7) 其余计算:
传热速率(W)
?t1???t2?2
?100.0?42.6?57.45（℃）
Q??V??t?Cpt??t3600??14.21?1.11?1005?(62.8?21.8)?180（W）
36002
?i?Q/??tm?si??180/(57.45?0.06284)?50 （W/m·℃） 传热准数 Nu??i?di/??50?0.0200/0.0277?36
测量段上空气的平均流速
??14.21/(0.0003142u?V/?F?3600?3600)?12.57（m/s）
雷诺准数
=14638 Re?di?u?/??0.0200?12.57?1.11/0.0000194