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1、化工单元操作实训 67化工单元元操作实实训讲义义李薇 高高永利 王宏 王舜平平合编主审：化化工原理理教研室室目录实训一流流体流动动类型与与雷诺准准数的测测定3实训二流流体机械械能的转转化6实训三流流体流动动阻力的的测定10实训四 离心心泵性能能曲线的的测定117实训五 传热热222实训六 精馏馏330实训七 吸收收系数的的测定335实训一流流体流动动类型与与雷诺准准数的测测定一、实训训目的 1、观观察流体体在管内内流动的的两种不不同流动动类型； 2、测测定临界界雷诺准准数； 3、观观察流体体在管内内层流流流动时的的速度分分布； 4、熟熟悉雷诺诺准数与与流动类类型的关关系； 5、了了解溢流流装置
2、的的结构和和作用，熟熟悉转子子流量计计的流量量校正方方法。二、基本本原理流体有两两种不同同的流动动类型，层层流(又称滞滞流)和湍流流(又称紊紊流)。层流流流动时时，流体体质点作作平行于于管轴线线方向的的直线运运动。湍湍流流动动时，流流体质点点除沿管管轴线方方向作主主体流动动外，还还在各个个方向上上作剧烈烈的随机机运动。雷雷诺准数数可以判判断流动动类型，若若流体在在圆管内内流动，则则雷诺准准数Ree可用下下式表示示：Re=ddur/m一般认为为Re 440000时，流流动为湍湍流，RRe在两两者之间间时，有有时为层层流，有有时为湍湍流，和和环境有有关。对于一定定温度的的某液体体(r和m一定)，在
3、特特定的圆圆管内(d一定定)流动时时，雷诺诺准数仅仅是流速速的函数数。当流流速较小小时(雷诺准准数也较较小)，染色色液在管管内沿轴轴线方向向成一条条清晰的的细直线线，为层层流流动动。随流流速增大大，染色色细线呈呈现波浪浪形，有有较清晰晰的轮廓廓。当流流速增至至某一值值以后，染染色液体体一进入入玻璃管管内即与与水完全全混合，为为湍流流流动。据据此可以以观察流流体在管管内流动动的两种种不同流流动类型型，测定定临界雷雷诺准数数。三、实训训装置及流流程实训装置置由高位位槽(槽内有有溢流和和稳流装装置)、圆形形玻璃管管、转子子流量计计、染色色液系统统和调节节阀等组组成。实实验介质质为水，染染色液为为墨水
4、。实实验时水水由高位位槽流入入垂直玻玻璃管66，经流流量调节节阀和转转子流量量计后，排排入下水水道，水水量由流流量调节节阀控制制。墨水水由墨水水瓶经墨墨水调节节阀和墨墨水排出出针头流流入玻璃璃管，用用墨水调调节阀调调节墨水水量。实实训时应避避免一切切震动影影响，才才能获得得满意的的实训结果。实实训装置如如图1图1四、实训训步骤 1、打打开上水水阀，为为高位槽槽注水并并保持有有溢流； 2、检检查转子子流量计计是否正正常； 3、慢慢慢打开开流量调调节阀，使使水缓缓缓流过玻玻璃管。(开始时流量宜小)； 4、打打开墨水水调节阀阀，调节节墨水流流速与水水的流速速基本一一致。如如果墨水水不成一一条细直直线
5、，用用流量调调节阀调调节流量量，使墨墨水成一一条细直直线。观观察流动动状况，记记录观察察到的现现象和转转子流量量计的读读数； 5、缓缓慢增加加水的流流量，分分别记录录当细直直线微动动、细直直线开始始呈波浪浪形前进进、细直直线螺旋旋前进、细细直线断断裂产生生旋涡并并混合、墨墨水与主主流混合合均匀(墨水线线的轮廓廓消失)时所观观察到的的现象和和转子流流量计的的读数； 6、逐逐渐关小小流量调调节阀，重重复以上上步骤，分分别记录录观察到到的现象象和转子子流量计计的读数数； 7、关关闭流量量调节阀阀，打开开墨水调调节阀，向向玻璃管管中静止止的水里里注入墨墨水，使使玻璃管管上部的的水染上上颜色。慢慢慢打开
6、开流量调调节阀，控控制流量量，使水水作层流流流动，观观察层流流时流体体在管道道横截面面上各点点的速度度变化(速度分分布)； 8、测测量并记记录玻璃璃管的内内直径和和水的温温度，根根据水温温查出水水的密度度和粘度度。五、数据据记录与与结果处处理玻璃管的的内直径径：mmm；水温：；水的密度度：kgg/m33；水的粘粘度：PPa.SS。序号流量计读读数流量V m3/S流速u m/SS雷诺准数数Re现象观察察记录由Re判判断的流流动类型型下临界雷雷诺准数数Recc=；上上临界雷雷诺准数数Recc=。结果分析析：六、思考考题 1、不不同的流流动类型型对流体体流动与与输送过过程、传传热过程程和传质质过程有
7、有何影响响？研究究流动类类型对设设计管路路有何意意义？ 2、能能否只用用流速的的大小判判断流动动类型？为什么么？影响响流动类类型的因因素有哪哪些？ 3、雷雷诺准数数为什么么能判断断流动类类型？如如何判断断？ 4、流流量由大大到小操操作过程程中，稳稳定细直直线刚刚刚恢复时时的Ree与流量量由小到到大操作作过程中中的细直直线微动动前的RRe相同同吗？如如偏差较较大，试试分析其其原因。实训二流流体机械械能的变变化一、实训训目的 1、加加深对流流体的各各种机械械能相互互转化概概念的理理解； 2、观观察流体体流经非非等径、非非水平管管路时，各各截面上上静压头头之变化化； 3、测测定管路路某截面面的最大大
8、流速； 4、了了解流体体静止的的条件； 5、理理解流体体流动阻阻力的表表现(理解沿沿程阻力力) 。二、基本本原理1、液体体在管路路中作稳稳定流动动时，由由于流通通截面积积的变化化致使各各截面上上的流速速不同，而而引起相相应的静静压头之之变化，其其关系可可由柏努努利方程程式描述述，即+Z1+Hee=+ZZ2+Hf对于水平平非等径径无泵玻玻璃管路路，当管管段较短短时，阻阻力很小小，可以以忽略，则则上式变变为+=+因此，由由于流通通截面积积的变化化引起流流速的变变化，致致使部分分静压头头转换为为动压头头或部分分动压头头转换为为静压头头，它的的变化可可由测压压管中液液柱高度度表示出出来。对对于等径径不
9、水平平玻璃管管路，当当管段较较短时，阻阻力很小小，可以以忽略，则则上式变变为+Z1=+Z2 因此，由由于位置置高度的的变化引引起位压压头的变变化，致致使部分分位压头头转换为为静压头头，它的的变化也也可由测测压管中中液柱高高度表示示出来。2、当流流体静止止时，流流速为零零，则柏柏努利方方程变为为+Z1=+Z2 即静止流流体内部部各截面面的静压压头与位位压头之之和为常常数，是是流体静静止的条条件。 3、当当流量一一定时，某某截面的的活动测测压头的的测压孔孔方向变变化，会会引起测测压管内内液柱高高度的变变化。当当测压孔孔的开孔孔方向与与流动方方向垂直直时，测测压管内内液柱高高度即为为测压孔孔处液体体
10、的静压压头，测测压孔开开孔方向向转为正正对流体体流动方方向时，测测压管内内液位上上升，此此时，测测压管内内液柱高高度表示示测压孔孔处液体体的静压压头和动动压头之之和(即冲压压头)，液位位升高值值就是测测压孔处处的动压压头，即即：DH=；则则 u= （注注意DH的单位位）据此可以以测定测测压孔处处流速或或最大流流速。 4、实实际流体体有粘性性，流动动时会产产生内摩摩擦力，将将机械能能转变为为热能，使使水平等等径直管管内流体体的静压压头不断断下降。三、实训训装置及流流程实训装置置由高位位槽(有稳流流和溢流流装置)、玻璃璃管路、测测压管、活活动测压压头、水水槽、流流量调节节阀和循循环水泵泵等组成成。
11、实训训介质为为水。活活动测压压头的小小管底端端封闭，侧侧身开有有小孔，小小孔中心心在管子子轴线上上。转动动测压头头可分别别测定静静压头或或冲压头头。玻璃璃管路安安装四根根测压管管，水槽槽中的水水由循环环水泵打打入高位位槽，流流入玻璃璃管，用用流量调调节阀调调节流量量。实训训装置如如图2图2四、实训训步骤 1、为为高位槽槽注水关闭流量量调节阀阀A，启动动循环水水泵，排排除管路路和测压压管中的的气泡，调调节上水水阀B的开度度使高位位槽液面面稳定且且有溢流流； 2、在在流量调调节阀AA关闭时时(管中流流体静止止)，观察察并记录录各测压压管中的的液柱高高度H，旋转转活动测测压头，观观察各测测压管中中的
12、液柱柱高度有有无变化化； 3、打打开流量量调节阀阀A、保持持较小流流量，旋旋转活动动测压头头，使测测压孔正正对水流流方向，观观察并记记录各测测压管中中的液柱柱高度HH； 4、保保证测压压孔正对对流动方方向，开开大流量量调节阀阀A，观察察各测压压管中的的液柱高高度的变变化，记记录各测测压管中中的液柱柱高度HH； 5、保保持流量量调节阀阀A的开度度(流量与与步骤44相同)，旋转转活动测测压头，使使测压孔孔与水流流方向垂垂直，观观察各测测压管中中的液柱柱高度的的变化，记记录各测测压管中中的液柱柱高度HH”；6、用量量筒和秒秒表，测测量步骤骤4和步骤骤5的流量量(流量相相同)，可测测量两次次取平均均值
13、。五、数据据记录与与结果处处理 1、压压头测量量 d11 =mm； dd2 =mm； d3 =mm；d4 =mm；水温：序液柱高压头测量值mm备注号代号测压点11测压点22测压点33测压点44阀A状态态与测压压孔方向向1H阀关、先先垂直后后旋转2阀开、正正对水流流3阀再开大大、正对对水流4”阀不变、与与水流垂垂直2、流量量、流速速的测量量与计算算序秒表量筒体平均体积积测量平均流速速点速度平均流速速号读数SS积mmm3流量mm3/S点m/ss (11)m/ssm/ss (22) 1点2 2点3注：平均均流速(1)按按体积平平均流量量计算；点速度按按测量出出的动压压头计算算；平均流速速(2)根据点
14、点速度计计算。结果分析析：六、思考考题 1、阀阀A全关时时，各测测压管中中液位是是否在同同一水平平面上？为什么么？液位位高度与与测压孔孔的方向向有无关关系？为为什么点点4的液柱柱高度比比点3的大一一些？ 2、阀阀A打开后后，流体体开始流流动，什什么地方方供给能能量？ 3、为为什么HHH？为什什么距高高位槽越越远，（）的差差值越大大？这一一差值的的物理意意义是什什么？ 4、为为什么随随流速增增大，测测压管中中液位下下降？ 5、2点与1、3、5点所测测得的是是否一致致？为什什么？实训三流流体流动动阻力的的测定一、实训训目的 1、熟熟悉流体体流经直直管和管管件、阀阀件时的的阻力损损失的测测定方法法；
15、 2、掌掌握摩擦擦系数(摩擦因因数)和阻力力系数的的测定方方法，了了解摩擦擦系数与与雷诺准准数和相相对粗糙糙度关系系图(MMooddy图)的绘制制方法； 3、学学会压差差计和流流量计的的使用方方法； 4、认认识管路路中各个个管件、阀阀件并了了解其作作用。二、基本本原理流体在管管路中流流动时，由由于粘性性剪应力力和涡流流的存在在，不可可避免地地要消耗耗一些机机械能。流流体在直直管中流流动而损损失的机机械能称称直管阻阻力，流流体流经经管件、阀阀件等局局部障碍碍造成流流动方向向和流通通面积的的突变而而损失的的机械能能称局部部阻力。根根据柏努努利方程程式Hf=ZZ1-Z2+当流体在在等径水水平直管管作
16、定常常流动时时，由截截面1流到截截面2时的阻阻力损失失表现在在压强的的降低，即即Hf=只要测出出两截面面的压强强差(PP1-PP2)，就就可确定定直管阻阻力。根据直管管阻力计计算公式式Hf=于是 =从上式得得之，只只要测得得流体在在一定长长度、一一定管径径、一定定流速下下流动时时的直管管阻力，即即可确定定摩擦系系数。摩擦系数数仅是雷雷诺准数数和相对对粗糙度度的函数数，确定定它们的的关系只只要用水水作物系系，在实实验装置置中进行行有限量量的实验验即可得得到。本本实训测测定光滑滑管的摩摩擦系数数与雷诺诺准数的的关系并并画出关关系曲线线。根据局部部阻力的的计算公公式Hf=只要测定定出流速速和流体体流
17、经管管件或阀阀件产生生的压强强降，即即可确定定阻力系系数。三、实训训装置及流流程实训装置置由塑料料管、螺螺纹管、细细铜管、弯弯头、阀阀门、流流量计、压压差计、水水槽和循循环水泵泵组成。实实训介质为为水。装装置流程程见图33 1Dg440塑料料管；22Dg66细铜管管；3Dg225塑料料管；4418螺螺纹管； 5孔板流流量计；6文氏流流量计；7截止阀阀；8弯头；9皮托管管； 10突然扩扩大；111调节阀阀；122水位式式测压计计；133倒U形形管； 14U形管管；155量筒；16活动摆摆头；117电气盒盒；188水槽； 19计量槽槽水位计计；200测压点点；211闸阀；22、223闸阀阀；244
18、针行阀阀； 25水泵。图311本装置可可以测定定直管内内滞流和和湍流的的直管阻阻力损失失、摩擦擦系数及及摩擦系系数与雷雷诺准数数的关系系，螺纹纹管阻力力损失、摩摩擦系数数及摩擦擦系数与与雷诺准准数的关关系，管管件和阀阀件的局局部阻力力损失和和阻力系系数及阻阻力系数数的平均均值。还还可以进进行流量量计的校校正实验验。塑料直管管两端的的压强差差用U形管压压差计测测量，指指示液为为水银。弯弯头两端端的压强强差用倒倒U形管压压差计测测量，细细铜管两两端压强强差用水水位计式式测压计计测量。实训前，应应根据测测定目标标确定相相应流程程，即打打开某些些阀门或或关闭某某些阀门门，组成成特定的的测试回回路，找找
19、好测试试点安排排专人记记录。注注意排除除管路和和压差计计中的气气体，排排气时要要严防UU形管中中水银被被冲走。操操作中应应缓慢改改变调节节阀开度度，保证证管内流流体流量量缓慢变变化。流流量调节节后须经经一定时时间的稳稳定方可可测取各各有关参参数的数数据。四、实训训步骤 (一)湍流区区摩擦系系数的测测定 1、打打开闸阀阀(211)，关关闭截止止阀(77)，组组成如下下图的测测试回路路； 图图31 2、排排除管路路和U形管压压差计中中的气泡泡； 3、利利用秒表表、摆头头和计量量槽测流流量，记记录流量量数据(也可以以读取连连接在孔孔板流量量计处的的压差计计读数)，同时时读取和和记录连连接在塑塑料管两
20、两截面的的U形管压压差计的的读数； 4、调调节流量量，记录录在不同同流量下下的流量量数据和和U形管压压差计的的读数。 (二)弯头阻阻力系数数的测定定在测定摩摩擦系数数的同时时，可以以测定弯弯头的阻阻力系数数。在记记录流量量数据、U形管压差计读数的同时记录连接在弯头两端的倒U形管压差计的读数。 (三) 滞流流区摩擦擦系数的的测定1、关闭闭闸阀(21)，打开开截止阀阀(7)，组成成如下图图的测试试回路。 图32为使阀门门调节性性能良好好和稳定定，须控控制阀前前压力，方方法是使使阀(222)半半开，(例如全全程阀门门手轮转转7圈，半半开为33.5圈圈。)针形阀阀(244)全开开，然后后调节调调节阀(
21、11)，使细细铜管的的流量达达最大(即水位位计水位位达最高高点)，此时时阀前压压力适当当，整个个实验过过程中，调调节阀(11)的开度度不变，靠靠阀(222)和和针形阀阀(244)调节节细铜管管中水的的流量； 2、排排除管路路和水位位计中的的气泡； 3、关关闭针形形阀(224)，两两水位计计液面在在同一水水平面上上，调整整标尺使使两水位位计标尺尺有相同同的指示示值； 4、打打开针形形阀(224)，调调节不同同的流量量，分别别记录两两水位计计的读数数，同时时用秒表表和量筒筒测量流流量，记记录流量量和有关关参数值值； 5、实实验时须须保证细细铜管内内的水是是层流流流动，改改变流量量时应慢慢慢调节节针
22、形阀阀，使流流量缓慢慢变化，减减轻因流流体对管管路冲击击而产生生的振动动，保证证层流流流动状态态和实验验结果的的准确性性。五、数据据记录与与结果处处理湍流区摩摩擦系数数测定数数据记录录整理表表L=m； d=mm； 11格=LL序压差计读读数mmmHg流量记录录水流量雷 诺诺摩 擦号左右差值R时间s始格终格体积升升温m3/s 准数（RR）系数（）123456789弯头阻力力系数测测定数据据记录整整理表d=mmm序 压差计读读数mmmH22O水温流量雷诺准数数摩擦系数数号 左右差值Rm3/s （R）（）123456789滞流区摩摩擦系数数测定数数据记录录整理表表序水位计读读数mmmH22O流量记录
23、录m33/S水温雷 诺诺摩 擦擦号进口出口差值R体积毫升升时间秒流量准数 R系数 123456789结果分析析阻力系数数的平均均值滞流区摩摩擦系数数与雷诺诺准数的的关系图图六、思考考题 1、如如果细铜铜管不水水平，两两水位计计标尺读读数值之之差是否否表示流流过这段段铜管的的阻力损损失？为为什么？ 2、弯弯头两测测点并不不在同一一水平面面上，这这样测得得的压强强差是否否能表示示水流过过弯头而而产生的的阻力损损失？为为什么？ 3、弯弯头两侧侧的测压压点距弯弯头进出出口都有有一段直直管段，这这对实验验结果是是否有影影响？为为什么？ 4、以以水为实实验介质质作出的的Mooody图图，能否否在输油油管路
24、阻阻力计算算中得到到应用？为为什么？ 5、U形管压压差计上上装设“平衡阀阀”有何作作用？在在什么情情况下它它是开着着的？又又在什么么情况下下是关闭闭的？ 6、流流速越大大，则阻阻力损失失越大，流流速小，则则管径需需要的大大，生产产如何实实现最佳佳化控制制？实训四 离离心泵性性能曲线线的测定定一、 实训目的的1、 了解离心心泵的特特性；2、 学习离心心泵特性性曲线的的测定方方法；3、 熟悉离心心泵操作作方法和和特性曲曲线的应应用。二、基本本原理在生产上上选用一一台既能能满足生生产要求求，有经经济合理理的离心心泵时，一一般总是是根据生生产所需需要的压压头和流流量，参参照泵的的性能来来决定其其泵的型
25、型号。本实训旨旨在测定定离心泵泵的特性性曲线：HQ曲线线;NQ曲线线;Q曲线线。1、 流量的测测定和计计算：本实训采采用透明明涡轮流流量计来来测定泵泵的送液液能力，透透明涡轮轮流量计计由变送送器和显显示仪表表组成，而而变送器器又由涡涡轮、磁磁电传感感器和前前置放大大器组成成，其原原理是变变送器内内的涡轮轮借助于于流体动动能而旋旋转，涡涡轮即周周期性的的改变磁磁电感应应系统中中的磁阻阻值，使使通过线线圈的磁磁通量发发生变化化而产生生脉冲电电讯号，经经前置放放大后，送送二次仪仪表实现现流量测测量。此此种流量量计有测测量范围围大精度度等级高高等特点点。本流量计计的计算算公式：式中：ff流量计计显示仪
26、仪表（频频率计）示示值（HHz） QQ流量(m3/h)流量量系数(=733.011s/升升)2、 离心泵扬扬程的测测量和计计算:离心泵入入口处装装真空表表（P11），出出口处装装压力表表（P22）。在在两测压压点处列列柏努利利方程式式：由于两测测压点相相距很近近，且离离心泵吸吸入管、排排出管管管径相同同，故忽忽略高度度差、阻阻力损失失、动能能差。上上式简化化为：（米）式中：入口测测压点真真空表读读数(mmmHgg)出口测测压点压压力表读读数(kkgf/cm22)3、 离心泵轴轴功率的的测量和和计算： 本实实验采用用马达天天平测定定功率，马马达天平平测功率率的原理理是根据据泵轴转转矩的变变化来测
27、测定轴功功率的。此此种方法法具有使使用可靠靠准确的的优点。其计算公公式如下下：由上两式式得：（千千瓦）式中：MM转矩(牛*米米) nn转速（11/600赫兹即即转/分分） PP砝码质质量(kkg) LL力臂长长(m)(本实实验装置置=0.48669m)4、 离心泵效效率的计计算：离心泵的的效率是是其有效效功率（NNe）和和轴功率率之比(N)，有有效功率率是液体体实际上上自泵得得到的功功率。Ne=QQHg(瓦瓦)= QHg/110000(千瓦瓦)则：5、 转速改变变时的换换算：特性曲线线是某指指定转速速下的特特性曲线线，如果果实验时时转速与与指定转转速有差差异，应应将实验验结果换换算成为为指定转
28、转速下的的数值。根据比例例定律，转转速与流流量、扬扬程、轴轴功率的的换算关关系如下下：式中：nn实测得得转速(转/分分) nn1泵指定定转速(转/分分) HH实测得得扬程（mm） HH1指定转转速下的的扬程（mm） NN实测得得轴功率率(kWW) NN1指定转转速下的的轴功率率(kWW)三、实训训装置及及流程如图所示示，谁从从水槽115经泵泵1，出出口阀33（调节节流量用用）、涡涡轮流量量计133再返回回水槽。1离心心泵 2进口阀阀 3出口阀阀 4 真空表表5压力力表 6转速表表 7转速传传感器 88冷却风风机9灌水水阀 10频率表表 11透明涡涡轮变速速器12计计量槽 13水槽 144温度计
29、计四、实训训步骤1、检查查：检查查泵轴承承润滑情情况，用用手转动动联轴器器检查转转动是否否灵活，填填料是否否松动。2、灌泵泵：打开开加水漏漏斗阀门门和泵壳壳顶部的的排气考考克，向向泵内灌灌水，到到进水管管和泵体体内充满满水为止止。然后后关闭加加水阀和和排气考考克。3、启泵泵：关闭闭泵出口口阀门，经经指导教教师许可可后，接接通电机机电源，使使泵运转转，运转转2到33分钟后后，若无无异常现现象，便便可慢慢慢开启出出口阀，使使其有较较小的流流量，排排去管路路中的气气体。4、 读取数据据：（1）在在出口阀阀门完全全关闭时时读取压压力表、真真空表、流流量计显显示仪表表、转速速计及马马达天平平的砝码码数值
30、。（2）用用出口阀阀门调节节流量，在在每一次次流量调调节稳定定后，读读取以上上参数。直直至出口口阀全开开为止，应应读取五五到十组组数据。5、 关小入口口阀，观观察气蚀蚀现象。6、 关闭出口口阀，停停电动机机。7、 测量水温温及设备备方面的的有关数数据。五、数据据记录与与结果处处理离心泵性性能曲线线的测定定泵的类型型规格 转速 叶轮直直径流量系数数 X档档 测功机机臂长水温号流量计读读数f（HHz）真空表PP11（mmmHg）压力表PP21（kggf/ccm2）转速n（ll/miin）天平砝码码质量PP（kgg）流量Q扬程H轴功率NN效率12345678910六、思考考题：1、 试从所测测得的实
31、实验数据据进行分分析，离离心泵为为什么要要在出口口阀关闭闭的情况况下启动动？2、 离心泵启启动前为为什么必必须灌水水排气？3、 试从理论论上加以以分析，用用实验用用的这台台泵输送送密度为为12880（kkg/mm3）的盐盐水（忽忽略粘度度的影响响），在在相同流流量下你你认为泵泵的压头头是否变变化？同同一温度度下的吸吸入高度度是否会会变化？同一排排量时的的功率是是否会变变化？4、 离心泵的的送液能能力，为为什么可可以通过过出口阀阀的调节节加以改改变？往往复泵的的送液能能力是否否也可采采用同样样的调节节方法？为什么么？实训五 传传热一、实训训目的1、 测定空气气在圆形形直管内内强制对对流时的的给热
32、系系数。2、 用准数法法把测得得的数据据整理成成描述过过程规律律的经验验公式，确确定通用用的给热热系数关关联式的的系数，并并与教材材中相应应的公式式进行比比较。3、 了解影响响给热系系数的因因素和强强化传热热过程的的途经。二、基本本原理套管式换换热器：空气在在管内流流动，环环隙中为为饱和蒸蒸气加热热。1、加热热量：QQ=WCCCC（t1-t2）=KiAitm在空气和和蒸汽冷冷凝传入入过程中中，热阻阻主要集集中在管管内空气气一侧，而而管外一一侧蒸汽汽冷凝和和铜管热热阻远比比空气的的热阻小小，即：i 。所所以：iiK即：综上所述述，只要要在实验验中测得得空气流流量WCC和进出出口温度度t1、t2,
33、饱和和蒸汽的的温度TT（或压压力）及及传热面面积A，就就可以求求得空气气一侧的的传热系系数。式中：QQ单位时时间内的的传热量量（KJJ/s）WC空空气质量量流量（KKg/ss）Cp空空气进出出口温度度下的平平均比热热（KJJ/Kgg.）t1、tt2空气进进出口温温度（）Ki总总传热系系数（KKW/mm2.）Ai以以园关内内径为基基准的传传热面积积（m22）tm对数平平均传热热温度差差()2、根据据广泛的的实验研研究，流流体在圆圆形直管管内强制制流动在在管长大大于管内内径500倍时的的传热膜膜系数可可以由以以下准数数关联式式表示：Nu=bbRemPrn式中：bb、m、nn均是可可以通过过实验确确
34、定的系系数。对气体而而言，从从理论上上分析，原原子数相相同的气气体Prr准数应应为常数数，不随随温度、压压力而变变。根据据实际测测定，基基本上符符合理论论分析，干干空气在在各种不不同温度度下的PPr数值值基本不不变。设：b11=bPPrn 则：NNu= b1Rem两端取对对数：llogNNu=llogbb1+mllogRRe其中：用loggNu对对loggRe在在坐标纸纸上作图图可得一一直线，直直线的斜斜率为mm,m确确定后，bb1可由计计算求得得：式中：空气气与管壁壁间的传传热膜系系数(ww/m22.) d管内径径(m) dee当量直直径(mm)空气气导热系系数(ww/m.)3、 流量的测测
35、量：本试验装装置采用用孔板流流量计测测定空气气的流量量，其流流量计算算公式为为：式中：VVs流量（mm3/s） CCo孔流系系数（CCo=00.8555）dO孔孔板喷嘴嘴口直径径（dOO=20.32mmm）压差计计指示液液密度(kg/m3)被测介介质密度度(kgg/m33)R压差差计计算算值(RR=1.01RR1)（单管管压差计计）R1压压差计示示值（mm）4、 温度的测测量：本试验装装置采用用UJ336型直直流式电电位差计计，测量量空气进进出口、蒸蒸汽、管管壁的温温度。UUJ366型电位位差计采采用补偿偿原理，使使被测量量电动势势与恒定定的标准准电动势势相互比比较，是是一种高高精度测测量电动
36、动势的方方法，查查毫伏数数与温度度的关系系表，即即可求出出所测温温度。注：毫伏伏数与温温度关系系表附后后。例：所测测电动势势=3.88116mvv,根据据毫伏数数与温度度关系表表，查得得温度TT与修正正值。则则所测温温度为：T1=T+修正值值=922+1.18=993.118()三、实训训装置及及流程本试训装装置是由由两个套套管换热热器组成成，其中中一个内内管是光光滑管，另另一个是是螺旋管管，如图图所示（图图中只画画出一个个套管，另另一个套套管流程程完全相相同）。空空气由风风机1输输送，经经孔板流流量计22，风量量调节阀阀3，再再经套管管换热器器内管后后，排向向大气。蒸蒸汽由锅锅炉供应应，经蒸
37、蒸汽控制制阀111进入套套管换热热器环隙隙空间，不不凝性气气体由放放气旋塞塞12排排出，冷冷凝液由由疏水器器13排排出。1风机机 2流量计计 3调节阀阀 4蒸汽套套管 5视镜镜 6温度计计 7热电偶偶 8安全法法9压力力表 110压差计计 111蒸汽阀阀 112放气旋旋塞13疏疏水器 114热点偶偶转换开开关 15电位计计 166冰瓶设备主要要数据：1、 光滑管内内经d=17.8mmm2、 螺旋管内内经dZZ=17.4mmm3、 有效传热热管长LL=1.2244m4、 孔板流量量计喷嘴嘴直径ddO=20.32mmm四、实训训步骤1、 先看实训训讲义，了了解实训训目的和和原理后后，到实实训室观察
38、察实训装置，明明确实训训数据的的测量方方法。2、 实训前接接好UJJ36型型电位差差计测量量仪器，检检查单管管压差计计及供水水供电情情况。3、 经指导老老师检查查后，打打开蒸汽汽控制阀阀门111，排放放不凝性性气体，然然后启动动风机开开始实验验。4、 实训从大大风量做做起，用用风量调调节阀调调节风量量，蒸汽汽压力一一般控制制在0.5到11kgff/cmm2(表压)左右，不不宜太高高。5、 实训共测测取5个个不同风风量下的的数据，做做好后切切断电热热锅炉电电源，切切断蒸汽汽源，然然后停风风机。五、数据据记录与与结果处处理圆形直管管中气体体传热膜膜系数测测定实验验加热管内内经mmm； 加热热管长度度m； 加加热面积积m2；加热管材材料；Pr=Pr0.4=；Cp=；=kg/m3序号孔板流量量计mmmH2O质量流量量Kg/s加热蒸汽汽空气温度度传热量QQc传热膜系系数NuRe左右压力温度进口出口12345678910在双对数数坐标纸纸上以RRe与NNu为坐坐标，描描出光滑滑管或螺螺旋管的的ReNu图图。求出其斜斜率m值值及b11值。六、思考考题1、 有人提出出以下几几个方案案来强化化本实验验装置的的传热强强度（QQ/A），试联联系传热热方称式式加以分