化原实验报告—传热实验.docx

《化原实验报告—传热实验.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化原实验报告—传热实验.docx（6页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。

1、化工根底试验报告试验名称化工传热试验 班级姓名 学号成绩试验时间同组成员一、试验预习要求：说明试验目的、原理、流程装置、试验步骤、留意事项、要采集的数据； 设计试验数据原始记录表；提出预习中思考的问题。试验目的：1把握传热系数 K，对流传热系数 和导热系数 的测定方法；2比较保温管、裸管和汽水套管的传热速率，并进展争论。试验原理：依据传热根本方程、牛顿公式以及圆筒壁的热传导方程，传热设备的构造尺寸，只要测得传热速率Q，以及各有关的温度，即可算出K, 和 。（1） 测定汽水套管的传热系数K：K=Q/(A* tm ) 其中 A 为传热面积， tm 是冷热流体的对数平均温差。（2） 测定裸管的自然对

2、流给热系数 ： =Q/(A*(twtf) 其中 tw、tf 分别为壁温存空气温度。（3） 测定保温材料的导热系数 ： =Qb/(Am*Tt) 其中T、t 分别为保温层两侧的温度，b为保温层的厚度，Am 是对数平均面积。而传热速率Q=Wr 其中W 是冷凝液流量，r 是冷凝潜热。流程装置：装置主体设备为三根管：保温管，裸管和汽水套管。这三根管与汽包，水槽，加热器，温 度感应器等组成整个测试系统。工艺流程如下：锅炉内产生的水蒸气送入汽包，然后在三根并联的紫 铜管内同时冷凝，固定时间内冷凝液由计量筒或量筒收集，以测量计算冷凝速率。三根紫铜管外散热 状况不同：一根管外用珍宝岩保温；另一根是裸管近似大空间

3、对流；还有一根管外是冷却水湍流换热，为一套管式换热器。二、试验步骤（1） 生疏设备流程，检查各阀门的开关状况，排放汽包中的冷凝水；（2） 翻开加热开关，并将调压器调至 220V，待有蒸汽后再将调压器电压调低，使感温电阻15 处的温度稳定在 100 摄氏度左右；（3） 翻开套管换热器冷却水进口阀，调整冷却水流量在80L/h 左右；（4） 待传热过程稳定后，同时测量各设备单位时间的冷凝液量、壁温存水温；（5） 重复步骤4；（6） 转变冷却水流量，再测汽水套管的单位时间的冷凝液量，壁温存水温两次；（7） 转变冷却水流量至 100L/h 左右，重复上述步骤并记录；留意数据的重复性；（8） 试验完毕，切

4、断电源，关闭冷却水阀。三、试验结果与分析查表可得，水在一个大气压的条件下的沸点是100 摄氏度，冷凝潜热为r=2258.4KJ/Kg， 在一百摄氏度，一个大气压的条件下，水的密度 =958.4Kg/m3，Q=W*r1、裸管的自然对流给热系数 ：取第一组数据计算试验前后平均室温为 23.65，裸管内壁平均温度为 101.36，twtf=77.71； 从表中得，冷凝液平均流量为V=0.02411ml/s,Q= *V*r=52.19W；又裸管为 16*1.5 紫铜管，管长L=0.73m， 即传热面积A= *L*d=0.037 m2；则 =Q/(A*(twtf) =18.30(W/(m2*)。2、保温

5、材料的导热系数 ：取第一组数据计算从表中得保温层外侧平均温度为 70.89，保温层内侧平均温度为 101.57,T-t=30.68； 又保温层内管为 16*1.5 紫铜管，外管为 50*5 有机玻璃管，管长L=0.75m。即保温层厚度b=12mm，Am=2* *L*(r2-r1)/Ln(r2/r1)=0.0617 m2； 从表中得，平均流量为V=0.0139ml/s，Q= *V*r=30.06W；则 =Q*b/(Am*Tt) =0.191 ( W/(m2*) 3、汽水套管的传热系数 K：取第一组数据计算在冷却水流量为 80L/h 时， T1=101.36-75.36=25.99， T2=101

6、.14-24.39=76.75； tm= T2- T1/Ln ( T2/ T1=46.88 ； 传热面积A= *L*d=0.0301 m2冷凝液流量为V=0.963ml/s, Q= *V*r=2085.1 W;即 K=Q/(A* tm ) =1474.8 ( W/(m2*)在冷却水流量为 101L/h 时， T1=102.00-38.86=63.14， T2=101.14-24.39=76.75； tm= T2- T1/Ln ( T2/ T1=69.72 ； 传热面积A= *L*d=0.0301 m2冷凝液流量为V=1.017ml/s, Q= *V*r=2200.5 W;即 K=Q/(A* t

7、m ) =1046.5 ( W/(m2*)对于全部试验数据的处理的excel 表格见附表局部【对于试验结果的分析】（1） 裸管对流传热系数试验测得裸管对流传热系数为 18.30(W/(m2*)。相应地，用理论计算裸管外的大空间对流传热系数，由 Tm=62.5计算得Gr=2.39*109,Pr=0.708， 由公式 =C /L*PrGrn 计算得 =6.42(W/(m2*)。与试验测得的 18.30 相比较小，但在一个数量级。可以推想由于四周空间的扰动，使得传热不完全以大空间自然对流的方式进展，让试验测得 的传热系数较理论增大。（2） 保温管导热系数试验测得保温管保温材料的导热系数为0.191(

8、W/(m2*)。一般来说，保温材料的导热系数不宜大于0.20( W/(m2*)，试验测得的数据恰满足此要求。然而由化工原理书的附录中得：试验所用保温材料珍宝岩的导热系数为0.02100.0620( W/(m2*)，为良好绝热材料。 而试验测得保温材料导热系数为 0.191( W/(m2*)，与理论值相比较高。缘由可能有以下两点：一是由于书附录中的导热系数测量条件为25，试验中材料外壁温度已到达约 70，二者相距较大；二是可能试验中保温材料的填充并不为完全严密填充，同时也可能在其中有导热系数较大的杂质，导致试验测得的导热系数较大。（3） 汽水套管传热系数试验测得在冷却水流量 80L/h 时传热系

9、数为 1474.8 ( W/(m2*)。在冷却水流量 101L/h 时传热系数为 1046.5 ( W/(m2*)。汽水套管的传热系数与保温管、裸管相比明显不在一个数量级。对冷流体是水，热流体是水蒸气冷凝的 K 值一般在 103 数量级，试验数据根本符合要求。然而理论上增大冷却水流量时，传热系数K 会略微增大；但在试验中流量由 80L/h 增大到 101L/h 时，K 值却从 1474.8( W/(m2*)下降到1046.5( W/(m2*)。通过对原始数据的观看可知，冷却水出口的温度由75.36下降到 38.86，下降幅度很大。因此疑心是补充进了的冷却水，使得冷却水的循环过程并未到达稳定状态

10、，即传热过程未到达稳态，而使得试验数据与理论存在较大偏差。可能应再过一段时间再进展数据的测量。与此同时，留意到套管内壁的温度已经小于水的沸点，疑心可能有冷凝潜热以外的热量放出，这也会对试验数据产生确定的影响。四、自评包括试验收获、建设意见等。化工中的理论值和实际值还是有一些偏差的，所以化工生产中的很多数据还是需要实测。设备的尺寸和类型不同，操作条件的不同，都会使得结果有很大的不同。试验中觉察试验设备存在确定的问题。具体表现在：汽水套管设备中存在确定的泄漏现象；热电偶读数时两个按钮可能被同时按下导致读出错误的数据。本次试验中觉察一个试验条件的转变可能导致一些看似完全不相关的数据的转变，如套管冷却

11、水 流量转变后保温管、裸管的流量也发生了变化。这就需要对试验装置的内部构造有确定的了解。可见，做试验必需完全把握好全部的变量。五、指导教师批阅意见试验报告评分表试验预习试验记录结果及争论自评总分试验原理 预习思考 试验现象 原始数据 计算举例 数据图表 结果争论1010101010151520指导教师批阅意见教师签名日期总流量L/h保温管流量mL/90s 保温管外壁1 保温管外壁2 保温管外壁3 保温管内壁1 保温管内壁2 保温管内壁380平均室温23.65密度958.4潜热2258.4长度m内管外径mm外管内径mm 保温层厚度mm Am0.75164012 0.061714766长度m直径m

12、m0.73面积16 0.036693802套管流量mL/60s套管内壁1套管内壁2套管内壁3冷却水入口 冷却水出口冷凝水汽包长度m直径mm0.6面积16 0.030159289总流量L/h套管流量mL/60s套管内壁1套管内壁2套管内壁3冷却水入口 冷却水出口冷凝水汽包换算温度内壁均温T2T1TmQK长度m直径mm0.6面积16 0.030159289附表：原始数据&数据处理excel 表格，其中红框中的数据为原始数据。1.252.743.043.14.364.364.361.22.7633.114.364.364.361.32.833.083.154.374.384.38换算温度外壁均温内壁

13、均温T-tQ65.9479717472.6878638474.0270165101.5706782101.5706782101.57067870.88761736101.570678230.68306130.0618130.19050666.3996574471.793574.2499323101.5706782101.5706782101.57067870.81436325101.570678230.75631528.8593410.1824567.9778532773.5809489675.14081431101.7854944102.0002607102.00026172.2332055

14、2101.928671929.69546631.2642860.204715裸管流量mL/90s裸管壁面1裸管壁面2裸管壁面32.174.364.354.342.194.364.354.342.214.384.374.36换算温度壁面均温 tw-tfQ101.5706782101.3558118101.1408949101.35579577.70579552.187307918.30285213101.5706782101.3558118101.1408949101.35579577.70579552.66829718.47154201102.0002607101.7854944101.570

15、6782101.785477878.1354777853.14928618.5377254957.84.344.223.880.973.164.344.35584.344.223.860.983.134.334.3558.24.364.243.910.952.864.334.38换算温度内壁均温101.140894998.5578758691.1962961624.392884875.36334064101.140895101.355811896.96502232101.140894998.5578758690.7611517424.6376160674.6955291100.92592710

16、1.355811896.81997418101.570678298.9889022491.848555723.9030425668.65294874100.925927102.000260797.46937873T2T1TmQK76.7480101425.9924711746.877783682085.0873731474.81002876.2883113426.6602827247.204331032092.3022081469.6755277.0228848433.3473119252.173273042099.5170431334.289954101614.364.073.080.971

17、.574.344.38614.374.093.140.961.654.364.37101.570678295.3182490273.5809489624.392884838.86096215101.140895102.000260790.15662541101.785494495.7509203874.9182105424.1480270440.75824369101.570678101.785494490.8182084676.7480101463.1392985169.722444422200.524736 1046.48388477.422651261.0272507668.900138122200.524736 1058.973413