空气纵掠平板换热系数测量

空气纵掠平板换热系数测量

实验指导书

姓名： 班级： 学号： 教师： 时间：

郑州航空工业管理学院航空工程系

二零一五年

目录

第一章实验装置说明 .............................................................................................................................. 1

第一节系统概述 ............................................................................................................................... 1

一、概述 ................................................................................................................................... 1 二、装置特点 ..........................................

实验报告

课程名称：

学 院：

专 业 班：

姓 名：

学 号：

同组人员：

实验时间：

指导教师：

化 工 原 理

年 月 日

一、实验课程名称：化工原理

二、实验项目名称：空气－蒸汽对流给热系数测定 三、实验目的和要求：

1、 了解间壁式传热元件，掌握给热系数测定的实验方法。

2、 掌握热电阻测温的方法，观察水蒸气在水平管外壁上的冷凝现象。 3、 学会给热系数测定的实验数据处理方法，了解影响给热系数的因素和强

化传热的途径。

四、实验内容和原理

实验内容：测定不同空气流量下进出口端的相关温度，计算 ，关联出相关系数。

实验原理：在工业生产过程中，大量情况下，冷、热流体系通过固体壁面（传热元件）进行热量交换，称为间壁式换热。如图(4－1)所示，间壁式传热过程由热流体对固体壁面的对流传热，

固体壁面的热传导和固体壁面对冷流体的对流传热所组成。

达到传热稳定时，有

T

t

图4－1间壁式传热过程示意图

Q m1cp1 T1 T2 m2cp2 t2 t1 1A1 T TW M 2A2 tW t m KA tm

（4－1）

热流体与固体壁面的对数平均温差可由式（4—2）计算，

T T T2 TW2

T TW m 1W1

ln

T1 TW1T2 TW2

（4－

维普资讯

热载体锅炉技术论文专栏 文章编号： 1 0 -7 4(0 2 0 - 90 4 8 7 2 0 ) 60 .2 0

导热油管内强制对流换热系数的计算

9

导热油管内强制对流换热系数的计算关涛，刘晓燕，彭志刚 201) 10 7 (南京锅炉厂，南京摘

要：以一种常见导热油为例对有机热载体锅炉的对流受热面传热系数进行计算分析。

关键词：有机热载体锅炉；对流换热系数；热力计算中图分类号：T 2 . K 2 99 1 2文献标识码：A

Ca c a i n f rCo ve tv a a frCo f c e to g i a a se lulto o n c eHe tTr nse e f in fOr a cHe tTr f r i i n n

M a e i l o c dF o n u e tra r e l wi g i T b F nGUAN o, LI X io y n, P Ta U a— a EN h— a g Z ig n

( nj gBolr rs Na i i k,Naj g 210 7 hn ) n e Wo n i 0 1,C ia nAbsr c ta t:Thepa ra l e o

一．实验课程名称 化工原理

二．实验项目名称 空气－蒸汽对流给热系数测定 三、实验目的和要求

1、了解间壁式传热元件，掌握给热系数测定的实验方法。

2、掌握热电阻测温的方法，观察水蒸气在水平管外壁上的冷凝现象。

3、学会给热系数测定的实验数据处理方法，了解影响给热系数的因素和强化传热的途径。

四．实验内容和原理

实验内容：测定不同空气流量下进出口端的相关温度，计算?，关联出相关系数。

实验原理：在工业生产过程中，大量情况下，冷、热流体系通过固体壁面（传热元件）进行热量交换，称为间壁式换热。如图(4－1)所示，间壁式传热过程由热流体对固体壁面的对流传热，

固体壁面的热传导和固体壁面对冷流体的对流传热所组成。

达到传热稳定时，有

? T TW tW t 图4－1间壁式传热过程示意图 Q?m1cp1?T1?T2??m2cp2?t2?t1???1A1?T?TW?M??2A2?tW?t?m?KA?tm

第一课：无相变换热器热量平衡

一、理论部分

换热器的热量交换，分为3部分热量：壳程流体吸热Qs、管程流体放热Qt、和壳程对环境放热Qe。对于无相变换热，热平衡方程： Qt=Qs+Qe

Qt=WtCpt(Tt1-Tt2) Qs=WsCps(Ts2-Ts1)

Qe，需要整个换热器结构和流体工艺等参数，计算很复杂，留后讨论。

近似的，略去热损失Qe，热平衡方程： Qt=Qs

即：WtCpt(Tt1-Tt2)=WsCps(Ts2-Ts1) （1-1） 红色部分是变量，共5个，知道其中4个，可以计算另1个。 比如，我们知道Tt1，Tt2，Ws，Ts2，Ts2，可以计算Wt:

Wt=WsCps(Ts2-Ts1)/[Cpt(Tt1-Tt2)] （1-2）

式中：W——流量，kg/S; T——温度，C; CP——比热，J/(kg.C); s——下标，代表壳程; t——下标，代表管程; 1——下标，代表入口; 2——下标，代表出口。 几点重要结论：

第一课：无相变换热器热量平衡

一、理论部分

换热器的热量交换，分为3部分热量：壳程流体吸热Qs、管程流体放热Qt、和壳程对环境放热Qe。对于无相变换热，热平衡方程： Qt=Qs+Qe

Qt=WtCpt(Tt1-Tt2) Qs=WsCps(Ts2-Ts1)

Qe，需要整个换热器结构和流体工艺等参数，计算很复杂，留后讨论。

近似的，略去热损失Qe，热平衡方程： Qt=Qs

即：WtCpt(Tt1-Tt2)=WsCps(Ts2-Ts1) （1-1） 红色部分是变量，共5个，知道其中4个，可以计算另1个。 比如，我们知道Tt1，Tt2，Ws，Ts2，Ts2，可以计算Wt:

Wt=WsCps(Ts2-Ts1)/[Cpt(Tt1-Tt2)] （1-2）

式中：W——流量，kg/S; T——温度，C; CP——比热，J/(kg.C); s——下标，代表壳程; t——下标，代表管程; 1——下标，代表入口; 2——下标，代表出口。 几点重要结论：

化工原理实验 对流传热实验

空气—蒸汽对流给热系数测定

一、实验目的

⒈通过对空气—水蒸气光滑套管换热器的实验研究，掌握对流传热系数α1的测定方法，加深对其概念和影响因素的理解。并应用线性回归分析方法，确定关联式Nu=ARemPr0.4中常数A、m的值。

⒉通过对管程内部插有螺纹管的空气—水蒸气强化套管换热器的实验研究，测定其准数关联式Nu=BRem中常数B、m的值和强化比Nu/Nu0，了解强化传热的基本理论和基本方式。

二、实验装置

本实验设备由两组黄铜管（其中一组为光滑管，另一组为波纹管）组成平行的两组套管换热器，内管为紫铜材质，外管为不锈钢管，两端用不锈钢法兰固定。空气由旋涡气泵吹出，由旁路调节阀调节，经孔板流量计，由支路控制阀选择不同的支路进入换热器。管程蒸汽由加热釜发生后自然上升，经支路控制阀选择逆流进入换热器壳程，其冷凝放出热量通过黄铜管壁被传递到管内流动的空气，达到逆流换热的效果。饱和蒸汽由配套的电加热蒸汽发生器产生。该实验流程图如图1所示，其主要参数见表1。

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

化工原理实验 对流传热实验

空气—蒸汽对流给热系数测定

一、实验目的

⒈通过对空气—水蒸气光滑套管换热器的实验研究，掌握对流传热系数α1的测定方法，加深对其概念和影响因素的理解。并应用线性回归分析方法，确定关联式Nu=ARemPr0.4中常数A、m的值。

⒉通过对管程内部插有螺纹管的空气—水蒸气强化套管换热器的实验研究，测定其准数关联式Nu=BRem中常数B、m的值和强化比Nu/Nu0，了解强化传热的基本理论和基本方式。

二、实验装置

本实验设备由两组黄铜管（其中一组为光滑管，另一组为波纹管）组成平行的两组套管换热器，内管为紫铜材质，外管为不锈钢管，两端用不锈钢法兰固定。空气由旋涡气泵吹出，由旁路调节阀调节，经孔板流量计，由支路控制阀选择不同的支路进入换热器。管程蒸汽由加热釜发生后自然上升，经支路控制阀选择逆流进入换热器壳程，其冷凝放出热量通过黄铜管壁被传递到管内流动的空气，达到逆流换热的效果。饱和蒸汽由配套的电加热蒸汽发生器产生。该实验流程图如图1所示，其主要参数见表1。

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

空气 阻力系数

空气 阻力系数

科技名词定义

中文名称：

阻力系数

英文名称：

drag coefficient

定义：

按某一特征面积计算的单位面

Cx = X/(qS)

式中，

Cx：阻力系数

X ：阻力（阻力与来流速度方向相同，向后为正）

q ：动压，q=ρv*v/2 (ρ为空气密度，v为气流相对于物体的流速）

S ：参考面积（飞机一般选取机翼面积为参考面积）

空气阻力的计算公式是什么？

空气阻力Fw是空气对前进中的汽车形成的一种反向作用力，它的计算公式是：Fw=1/16·A·Cw·v2(kg)

其中：v为行车速度，单位：m／s；A为汽车横截面面积，单位：m2：Cw为风阻系数。

空气阻力跟速度成平方正比关系，也就是说：速度增加1倍，汽车受到的阻力会增加3倍。因此高速行车对空气阻力的影响非常明显，车速高，发动机就要将相当一部分的动力，或者说燃油能量用于克服空气阻力。换句话讲，空气阻力小不仅能节约燃油，在发动机功率相同的条件下，还能达到更高的车速。空气阻力的大小除了取决于车的速度外，还跟汽车的截面积A和风阻系数Cw有关。

风阻系数Cw是一个无单位的数值。它描述的是车身的形状。根据车的外形不同，Cw值一般在0．3(好)—0．6(差)之间。光滑的车身造

换热网络的设计

——第一部分:主要是Aspen导入与自动设计

1.启动Aspen Energy Analyzer

2.新建HI Case/HI Project

3.工具介绍

从Hysys流程中导入数据

从Aspen流程中导入数据

从Excel中导入数据 打开目标查看窗口 打开复合曲线窗口 打开总复合曲线窗口 打开公用工程复合曲线窗口 打开换热网络网格图窗口

4.从Aspen流程中导入数据（也可直接输入物流信息与公用工程）

第一行：选择文件类型，公用工程文件，模拟文件，经济文件 第二行：设定详细的选项 第三行：选择流程

第四行：改变公用工程或添加公用工程 第五行：选择加热器的公用工程 第六行：选择冷却器的公用工程 第七行：选择换热器的经济数据

右下角“Tips”有较详细介绍

在点击最右下角“Next”中之前，需要判断要导入的Aspen Plus流程模拟文件：模拟文件必须收敛，且没有错误；是否有不必要的物流和不必要的单元操作；是否有隐藏物流（在Aspen Plus流程里，右键——Reved Hidden objects，可将隐藏物流显示）；模拟文件在稳态模式；是否有内部物流，是否有多流股换热器，不支持内部物流和多流股换。热器；是否有循环及