套管换热器传热实验实验报告数据处理

套管换热器传热实验实验报告数据处理 我们组做的是实验I: 1， Q=mc ?t求K得先求Q 1s11 Q=mC?t ,其中，C=所以得先求m, C， ?t, 1111 1s1s11m=Vρ s1s1? uA，V=CA C为空流系数，C=0.855,A为空口面要得求V，V=00002gR(,o,,)/,s1s11s1 0 π2积，A的计算方法如下:A= d , d=20.32 mm,故 0 0004 π20.322-42A= ×( )=3.243293×10 m 041000 R为压计差读数 π2A= d ,d为内管内径=20mm， 4 用内插法求解空气密度 ρ 值 这样求得m， 1s 2 ? C的求法为先查表的相近温度下空气的C值，然后用内插法求得对应平均温1 度对应的的C值 1 3求?t= 1t? t+ t12 ?t,== t为进口温度 t 为出口温度 11 2t2 进口温度t的求解方法 1 2,,E,V，0.0394645t，0.0000402t由热电偶中的电位Vt，按照公式求得 000tt ,3,41.5574，10，1.608，10EtEt，再由 求得t值 ,,490.852t1,58.04，10 出口温度t的求解方法 2 2,,E,V，0.0394645t，0.0000402t由热电偶中的电位Vt，按照公式求得 000tt ,3,41.5574，10，1.608，10EtEt，再由 求得t值 ,,490.852t2,58.04，10 由以上步骤求出 Q 2 ，由Q=KA?t求出K值 m QK= A?tm Q由第一步已经求出，A为内管内径对应的面积，A=2πrL ,r=17.8mm=0.0178 m, 2A=2×3.14×0.0178×1.224=0.13682362 m 3 ,求Re ，Nu 流体无相变强制湍流经圆形直管与管壁稳定对流传热时，对流传热准数关联式的函数关系为: l NufRePr,(,,)d 对于空气，在实验范围内，Pr 准数基本上为一常数;当管长与管径的比值大于50 时，其值对 Nu 的影响很小;则 Nu 仅为 Re 的函数，故上述函数关系一般可以处理成: m NuaRe, 式中，a 和 m 为待定常数。 duρ2Re= d=2×0.0178 m =0.0356 m , u=Vs/(π×0.0178)μ和ρ用内插法，先查表 μ 的相近温度的μ，ρ，再用线性关系计算求得。 测量空气一侧管壁的中区壁温T ，由热电偶按前面公式求得;由下式可以计算空气与管壁W 的对流传热系数 Q ,,(),ATtW 式中， ——空气进出口温度的平均值。 t ,d d=0.0356 m ,λ还得用内插法求解，先找到相近温度的λ，假定λ的线性,Nu , 变化，求得λ。 然后用以下公式: logNumlogRelog,，, logNu-logαm= logRe Num可求得m,再由 a= 求得对应Re，Nu下的a 值。 NuaRe,m Re 然后做 Nu/Re 图 用计算机软件计算的数据汇总如下: 单管压力计读数 空气进口 空气出口 序号 R'1-2mmH2进口温度热电偶出口温度计热电偶R'0mmHg R'0mmHg O 计t1(?) (mv) (?) (mv) 零位 75.20 12.00 16.10 26.00 5.94 92.50 24.13 最高 107.10 55.50 68.20 34.50 6.05 96.10 20.90 1 104.20 50.10 63.10 34.50 6.30 96.00 20.80 2 100.00 45.10 57.00 33.90 6.20 95.80 20.80 3 96.50 40.30 49.50 31.00 5.68 95.80 20.75 4 91.80 35.20 42.50 30.10 6.67 95.80 22.05 5 88.50 30.10 37.50 29.80 6.47 94.20 21.86 6 84.80 25.30 31.80 28.00 6.20 94.60 24.10 7 81.20 20.20 26.50 27.50 6.09 94.00 23.94 8 77.10 15.00 19.00 26.70 6.05 92.80 23.96 进口电由热电偶出口电位液位高度位差计由热电偶计 计算而得差计校正差(mmHg) 校正读算而得的 的 读数 序号 数 1进口温度Et1出口温度t2 4.1 Et2(mv) 1t(?) (mv) 温度(?) 1 零位 12.7 29.23 1.1880 109.9626 4.826 最高 13 29.75 1.2100 96.4371 4.18 1 11.9 30.94 1.2600 96.0134 4.16 2 9.2 30.47 1.2400 96.0134 4.16 3 7.3 27.98 1.1360 95.8015 4.15 4 7.4 32.71 1.3340 101.2881 4.41 5 6.5 31.75 1.2940 100.4894 4.372 6 6.3 30.47 1.2400 109.8384 4.82 7 4 29.94 1.2180 109.1754 4.788 8 29.75 1.2100 109.2583 4.792 蒸汽蒸汽 管壁 2 kgf/cm 序号 进口温度热电偶热电偶压力 计(?) (mv) (mv) /cm2 零位 111.00 25.15 25.50 0.60 最高 110.00 24.00 23.90 0.58 1 110.00 23.80 23.70 0.59 2 109.80 23.70 23.80 0.55 3 109.90 23.80 23.78 0.57 4 110.00 23.90 24.92 0.59 5 109.50 25.03 24.80 0.55 6 110.20 24.90 24.83 0.60 7 110.00 24.91 24.77 0.55 8 110.00 24.87 24.77 0.53 由热电偶进口电位由热电偶管壁电位 计算而得差计校正计算而得差计校正 的 读数 的 读数 序号 进口温度管壁温度Et(mv) Etw(mv) 1T(?) Tw(?) 零位 114.17 5.03 115.61 5.1 最高 109.42 4.8 109.01 4.78 1 108.59 4.76 108.18 4.74 2 108.18 4.74 108.59 4.76 3 108.59 4.76 108.51 4.756 4 109.01 4.78 113.22 4.984 5 113.68 5.006 112.73 4.96 6 113.14 4.98 112.85 4.966 7 113.18 4.982 112.61 4.954 8 113.02 4.974 112.61 4.954 序号 内插法平均温度对应的密度内插法求比热内插法求黏度μ平均温度?t 3-5ρ(Kg/m) Co(Kg/kg) (10Pa*s) 零位 69.59409031 1.03025832 1.017 2.057970452 最高 63.09429486 1.050407686 1.017 2.025471474 1 63.47902988 1.049215007 1.017 2.027395149 2 63.24055579 1.049954277 1.017 2.026202779 3 61.89096935 1.054137995 1.017 2.019454847 4 66.99684716 1.038309774 1.017 2.044984236 5 66.12192704 1.041022026 1.017 2.040609635 6 70.1530353 1.028525591 1.017 2.060765176 7 69.55898487 1.030367147 1.017 2.057794924 8 69.50489245 1.030534833 1.017 2.057524462 序号 Vs m Q ΔTm(?) s 零位 0.010748428 0.011073657 783.7623591 26.86818878 最高 0.018734798 0.019679176 1262.751646 36.76210401 1 0.018965554 0.019898943 1284.639437 35.75208783 2 0.018139043 0.019045166 1224.902155 35.34706865 3 0.015917369 0.016779103 1056.129025 36.84411488 4 0.014286441 0.014833751 1010.709419 29.93925968 5 0.01436521 0.014954501 1005.63034 37.63263961 6 0.013544882 0.013931258 993.9344459 24.65064237 7 0.013322949 0.013727529 971.105822 26.1197387 8 0.010615116 0.010939247 773.2568138 25.66768145 序号 K u(m/s) Re α 零位 213.1988878 10.75393672 19165.69048 124.4890676 最高 251.0478505 18.74439935 34606.15001 201.0016314 1 262.6145386 18.97527342 34959.41296 210.0423407 2 253.2718477 18.14833973 33479.14658 197.3889763 3 209.5018074 15.92552629 29594.23455 165.5679979 4 246.7312614 14.29376285 25836.49211 159.7947214 5 195.3046617 14.3725727 26102.64383 157.6935236 6 294.6920529 13.55182363 24078.77196 170.1219193 7 271.7294147 13.32977708 23760.89503 164.8756261 8 220.1790726 10.62055643 18937.16389 131.1197993 序号 -2-1λ(10*m*?) Nu m a 零位 0.029671586 149.3621123 0.01847257 124.4890676 最高 0.029216601 244.9175441 0.018906679 201.0016314 1 0.029243532 255.6978174 0.018800257 210.0423407 2 0.029226839 240.4313234 0.018933132 197.3889763 3 0.029132368 202.3254942 0.019474431 165.5679979 4 0.029489779 192.903854 0.018534485 159.7947214 5 0.029428535 190.7634702 0.018720232 157.6935236 6 0.029710712 203.8436585 0.017924118 170.1219193 7 0.029669129 197.8343315 0.018086765 164.8756261 8 0.029665342 157.3507827 0.018516437 131.1197993 由计算机根据相关计算结果作出下图(双对数坐标图) Nu/Re 图Nu1000线性 (Nu) Nu y = 0.0057x + 49.813 100 10000100000Re 1、本实验装置采用热电偶测温，同时又装玻璃温度计，有什么必要, 答:实验是通过使用热电偶测量，再用相关公式计算得到比较准确的相应温度，与此同时，使用玻璃温度计进行测量起到校正的作用，证实验的精确性。 2、本实验装置和操作再哪些地方容易造成结果误差,如何尽量减少误差, 答:实验中存在的误差主要由于装置和操作千万的。对于装置而言，由于其自身存在温度，从而引起测量的不准确。以及在进行热电偶测温时，读数也会产生细微误差。更为主要的是传热管由于老化，保湿效果不好，千万热损失，从而产生误差。另外在读数时，由于液柱R有波动，从而使Ro，Ro',R1-2读数不精确，这也是误差的来源之一，为减速小认上误差，在尽量待系统稳定后再进行读数并且改善传热管的保温效果。 3、蒸汽压力的变化会不会影响实验结果, 答:会影响，因为水蒸汽在它的饱和蒸汽压下才会仅发生相变而不发生温变，而本实验的T只用一个温度，故蒸汽压变化下T会不准确造成实验影响。 4、比较实验所得的对流传热准数关联式与流体在圆形直管中作强制湍流时的经验公 式，两者是否矛盾, 答:实验结果与Ro,Ro'与R1-2有关，所得的对流准数关联式与液体在圆管中作强制湍流的经验公式不矛盾。因为其中有少许误差都是人为和设备引起的，但大方向上它们是一致的。 5、对比实验所得的螺旋槽管与圆形光滑管内的对流传热准数关联式，可以说明什么问题, 答:对比后发现，螺旋管的水α以及Nu都比光滑管高证明加剧湍动的剧烈程度可使传热效果更好。 6、通过实验，你是如何理解总传热系数与对流传热系数的区别和联系的, 答:因为处于湍流区，由实验可知传热系数与对流传热系数存在一定的联系，当α1>>α2时，k=α2. 7、注意实验装置上疏水器和不凝气排出管的设置，说明它们各自所起的作用。 答:实验装置中装有疏水器，是为了使管内液体流速无巨大突变较平衡。不凝气排出管是为了使气体排出顺畅。在实验过程中要对阀门做均匀调节，在零至最大流量间确定相关流量分布，从而使曲线分布合理。