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传热实验归纳(一)
一、实验目的
1、掌握传热膜系数α及传热系数K的测定方法;
2、通过实验掌握确定传热膜系数准数关系式中的系数A和指数m、n的方法;
3、通过实验提高对准数关系式的理解,并分析影响α的因素,了解工程上强化传热的措施。
二、实验原理
黄铜管内走冷空气,管外走100℃的热蒸汽,壁内侧热阻1/α远远大于壁阻、垢阻及外侧热阻,因此研究传热的关键问题是测算α,当流体无相变时对流传热准数关系式的一般形式为:
对于强制湍流有:
用图解法对多变量方程进行关联,要对不同变量Re和Pr分别回归。本实验可简化上式,即取n=(流体被加热)。在两边取对数,得到直线方程为
在双对数坐标中作图,求出直线斜率,即为方程的指数m。在直线上任取一点函数值代入方程中,则可得到系数A,即
其中
实验中改变空气的流量,以改变Re值。根据定性温度计算对应的Pr值。同时,由牛顿冷却定律,求出不同流速下的传热膜系数值,进而求得Nu值。
牛顿冷却定律为
其中α——传热膜系数,W/(m2•℃);
Q——传热量,W;
A——总传热面积,m2;
Δtm——管壁温度与管内流体温度的对数平均温差,℃。
传热量可由下式求得
其中W——质量流量,kg/h;
cp——冷空气的比定压热容,J/(kg•℃);
t1,t2——冷空气的进,出口温度,℃;
ρ——定性温度下流体密度,kg/m3;
V——冷空气体积流量,m3/h。
空气的体积流量由孔板流量计测得,其流量V与孔板流量计压降Δp的关系为
式中,Δp——孔板流量计压降,kPa;
V——空气流量,m3/h。
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