4气-汽对流传热实验

一、实验目的

1. 掌握对流传热膜系数α 的测定方法，加深对其概念和影响因素的理解；

2、掌握用最小二乘法确定关联式Nu=ARemPr0.4中常数A、m的值； 二、 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膜系数的准数关联式可以表示成：

Nu = A Rem Prn

系数A、指数m和n 则需由实验加以确定。通过实验测得不同流速下的压差，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），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 = ARemPrn 中常数A、m的值。

线形回归:用图解法对多变量方程进行关联时，要对不同变量Re 和Pr 分别回归。为了便于掌握这类方程的关联方法，可取n = 0.4（实验中流体被加热）。这样就简化成单变量方程。两边取对数，得到直线方程：

lgNuPr0.4lgA  mlg Re在双对数坐标系中作图，找出直线斜率，即为方程的指数m。在直线上任取一点的函数值代入方程中得到系数A，即

ANuPr0.4mRe 用图解法，根据实验点确定直线位置，有一定的人为性。而用最小二

乘法回归，可以得到最佳关联结果。 三、 实验装置

气—汽对流传热系数测定装置流程图

设备参数；

名 称 数量 规 格 Φ25×2mm，光滑管，长1.5米 Φ45×4mm 10L，加热功率：最高4000W XGB-12，最大流量100 m3/h 2.5～25L/min 6～60 m3/h E型，Φ1.0mm×500mm AI708 备注 套管内管 1根 换热外管 1根 器 蒸汽发生器 1个 旋涡气泵 转子流量计 热电偶 1个 1个 1个 4支 AI智能仪表 3台 四、实验操作方法和步骤

3.1 实验前准备工作

1）检查装置上各部件是否齐全、完好。熟悉装置上各个设备、仪表和部件的使用方法，了解有关注意事项。

2）连接好自来水管线，向蒸汽发生器内供水至液位计指定水位。 3）开启电源总开关和加热开关，检查各个温度值显示是否正常，记下室温值。同时启动旋涡气泵，管线接口处（尤其是进口处）不能有漏气。 3.2实验操作

1）调节加热电流，其中一组为常热电流，维持在6A，另一组为可调电流，加热时为4A。当控温仪表读数指示大于100℃左右，蒸汽出口维持有蒸汽吹出，并连续向蒸汽发生器补充水，以保持液面的稳定。

2）待蒸汽出口状况稳定，壁温稳定后，调节空气流量，取8～10组数据。每组数据读取空气流量和进、出口温度及三个壁温，以相隔5分钟两次读数基本不变为准。

※注意：在调节空气流量的时候，要始终保证蒸气出口始终有适量水蒸气外逸为宜。

3）实验完毕后，先停加热电流、关闭自来水，过一段时间后再停风机，一切复原。 五、实验报告要求： 内容包括 ① 实验目的； ② 实验原理；

③ 实验方法与操作步骤； ④ 原始数据记录表； ⑤ 数据处理过程；

⑥ 将各种情况下的Nu 和Re 关系标绘在双对数坐标纸上，以利比较分析； ⑧ 实验结论。 六、 思考题

1、 管内空气流动速度对传热膜系数有何影响？当空气速度增大时，空气离开热交换器时的温度将升高还是降低？为什么？

2、 如果采用不同压强的蒸汽进行实验，对α 式的关联有无影响？ 3、 环隙间饱和蒸汽的压强产生变化，对关内空气给热系数的测量是否发生影响？

4、 空气速度和温度对给热系数有何影响？在不同的温度下是否会得出不同的给热系数的 关联式？