空气横掠管束时的强迫对流传热实验
空气横掠管束时的强迫对流传热实验
13级能动卓越唐萍南201323060314
同组人员：方迅舟潘捷陈明松
摘要：对管束的排列方式、空气来流速度的大小对换热系数的影响进行了实验验证。并根据最小二乘法等数据处理方法整理了使用本系统测试的实验数据,对实验数据进行了分析与讨论。以图表的形式清晰的表述了影响因素的不同带来的变化规律。实验系统结构合理紧凑、实验精度较高。通过此次实验，很好的帮助了学生了解换热系数在空气横掠管束时的主要影响因素，对以后的学习以及工作中从事换热方面的研究打下坚实的基础。
关键词：叉排，顺排，换热系数，来流速度
目录
一.实验原理 (1)
1.1管束排列方式对换热系数的影响： (1)
1.2来流速度对换热系数的影响： (2)
二．实验装置及测量系统 (2)
三．实验步骤 (3)
四．实验数据计算方法 (4)
五．试验结果分析 (6)
5.1试验结果处理步骤（以50pa动压顺排方式为例） (6)
5.1来流速度对换热系数的影响试验结果分析 (7)
5.2管束排列方式对换热系数的影响验结果分析 (9)
六.实验优缺点分析 (11)
对流换热是传热学中最基本、最重要的研究领域之一，流体横掠管束管束时的对流换热其换热系数除受到管径影响外，还受到管距、管排数和排列方式的影响。由于相邻圆管的影响，流体在管间的流动截面交叉减少，流体在管间交替加减速，管距的大小影响流体流动截面的变化程度和流体加减速的程度，管束排列方式对换热系数h的影响比较明显。本文将从管束的排列方式、空气来流速度的大小对换热系数的影响方面展开细致的讨论。
一.实验原理
1.1管束排列方式对换热系数的影响：
流体横掠管束时的对流传热与横掠单管时不同，除管径影响传热系数外，管距，管排数和排列方式也影响对流传热系数。由于相邻管子的影响，流体在管间的流动截面交叉的减少，流体在管间交替地加速和减速。管距地大小影响流体流动截面的变化程度和流体加速与减速的程度。
从第二排起，后排管子受第一排尾部涡流的的影响。在尾部涡旋的作用下，后排管子的对流传热系数h比前排高，也就是说，第二排管子受第一排尾部涡流的影响，h1＞h2；第三排管子受第二排尾部涡流的影响，而且由于这种涡流经第一排和第二排管束的共同作用，扰动更强烈，所以h3＞h2。同样h4＞h3...，但经过几排管子以后扰动基本稳定，hz几乎不再变化。
管束排列方式对h的影响比较明显。由图1可见顺排时后排管子直接位于前排管子的尾流中，部分管面没有受到来流的直接冲刷，而叉排时后排管子受到前排管子间来流的直接冲刷，因而管子前半部分的传热情况要比顺排好，整个叉排管束的平均对流传热系数比顺排高。工程商大多数管束处于Re不大的情况下，符合上述情况。在Re较高时，由于顺排管束尾部涡流增强，使后排管子受到尾流影响的面积增加，而且由于涡流增强，扰动更强烈，以致顺排束的队里传热系数可超高叉排管束。
1.2来流速度对换热系数的影响：
在同一种管排方式下，当空气来流速度不断变化时，可以从图一想象的到，空气的涡流将更加的紊乱，扰动将愈加的强烈，这样一来便可在相同的时间内带走更多的热量，导致换热系数的变化。同时，可以从书上所给关联式知道，努谢尔数与雷诺数成正比，而雷诺数与空气来流速度成正比，由此可知空气来流速度增加，换热系数将增加。
二．实验装置及测量系统
三．实验步骤
1.连接并检查所有线路和设备，在仪表正常工作后，关闭直流供电电源！将交流供电源开关打开，调节旋钮先转至零位。
2.然后点击变频器的RUNSTOP键。根据需要调节变频器和交流电调节旋钮，注意观察控制箱面板上的功率表，并准不提高输出功率，对管束缓慢加热。为避免损坏配件，又能达到足够的测温准确度，加热功率大小的调整以使壁面温度控制在80℃以下为原则。带设备参数稳定后，可读取第一组实验数据。
3.保持加热功率不变，巡检仪上各温度显示基本稳定后，再将风机频率由0~50Hz定值递增。每改变一次待稳定后可测一组数据。试验时对每一种排列的管子，空气流速可调整5个工况以上，都必须保持加热功率不变。温度的高低应根据管子排列不同及风速大小适当调整，保持管壁与空气来流由适当的温差即可。
4.同时观察毕托管测速风压显示。调压，调频应配合调整直到系统稳定并便于读取温度，风压，直流电源，直流电压值
四．实验数据计算方法
流体横掠管束时的平均对流传热系数可按下式计算：
N uf = c Re m Pr n （P r f/P r w ）k （S1/S2）p C ?Cz （1-1） 式中：下脚标
1. F 表示定性温度 ，按来流温度计算。空气来流温度 用水银温度计测量。
2. Pr 普朗特数，上式适用于0.7＜pr500。
3. S1横向节距，m 。
4. S2纵向节距，m 。
5. Re 以流体的平均温度下管间的最大流速计算雷诺数。
6. Re=U f ，max d/?，其中u 为流体的平均温度下管间最大流速，m/s 。
7. d 0为管子外径，m 。
8. C ，m ，n ，k ，p 系数和指数。
9. Cz 管排修正系数。
10. C?流体斜向冲刷管束时的修正系数
11. U f ，max 的计算比较麻烦，如已知未进入管束时的流体速度u 0，则在流体入口温度下的最大流速为：
顺排时： Umax=U0S 1/（S 1—d 0）
差排时： Umax 为U0S 1/（S 1—d 0）和U0S 1/2（S 2—d 0）中的最大者，其中S2=2*24/1*1S S S S 。
以叉排试件为例：采用十八根紫铜管排列，可先算出一根的换热系数，管直径D=10mm ，管长为120mm 。
1.空气来流速度U
U=
其中：ΔP为毕托管测得空气的动压，Pa
ρ为空气密度
2.管壁温度t
由铜-康铜热电偶测得的热电势E（t1,tf），可按附录A确定内壁温度t1。实验中，由装在内壁的热电偶测量温度，直接由巡检仪读出。由于试验管为内有内热源的圆筒形壁，切内壁绝热，因此，内壁温度t1大于外壁温度tw（根据关内温度可以计算出外壁温度tw），由于所用管壁很薄，仅0.2-0.3mm，切空气对外管的换热系数很小，可近似认为tw=t1。
3.加载试验管两端的电功率
由控制面板上的功率表显示。显示功率为总加热功率，每一根加热管功率Q 可由总功率除以加热管根数获得。
4.气流过管外壁时的平均换热系数
α=Q/（A（tw-tf））W/（m·℃）
其中：A为试验管外表面积
5.换热准则方程式
将甲酸得到的某一流速下的每一根加热管的对流传热系数求和，再除以总根数，可得到管排的平均对流传热系数。十八根管子的平均换热系数：
α=∑
根据每一试验工况所测得的值，可计算出相应的Nu和Re值。在双对数坐标纸上，以Nu为纵轴，Re为横轴，将各工况点标出，他们的规律可近似地用一直线表示：
即IgNu=α+IgRe
则Nu和Re之间的关系可近似的表示为一指数方程的形似：
其中α=IgC
如果用X=IgRe，y=IgNu，则可表示成
y=α+mx
根据最小二乘法于艳丽，系数α及m可按下式计算：
a=(∑xy∑x-∑y∑x2)/((∑x)2-n∑x2)
m=(∑x∑y-n∑xy)/((∑x)2-n∑x2)
其中：n为试验点的数目
Xy=（IgRe）（IgNu）
在计算Nu及Re所用到的空气物性参数λ，v，以来流温度为定性温度，查有关表格。
五．试验结果分析
5.1试验结果处理步骤（以50pa动压顺排方式为例）
1.计算空气来流速度
通过皮托管测量动压间接测量出来流速度，其关系换算式如下：
u2=2*9.81*ΔP/ρ。
由测量数据：ρ=1.2176 Kg/m3，初压p=15pa，动压p=50pa，ΔP=35pa，
=23.75m/s。
代入上式，得来流速度u
2.计算U f，max。
由之前说明，可知，此组数据为顺排，计算公式应该如下：U f，max=U0S1/（S1
=47.5m/s
—d0），S1=20mm，s2=20mm，d0=10mm，代入数据U f
，max
3.计算雷诺数
雷诺数的计算公式
Re=U f，max d/?，
d为10mm，u=23.75m/s，
初温17℃
运动粘度v=0.00001416
代入计算可知，Re=33545.20
4.初步得出关联式（得出C，m，n，k）
由书上查表可知，计算出来的雷诺数属于（10^3，2*10^5）,即使用公式6-31c，参考公式1-1，可知，c=0.27，m=0.63，n=0.36，k=0.25，即
N uf = 0.27Re0.63Pr0.36（P r f/P r w）0.25（S1/S2）p C?
已知S1/S2=1
管排修正系数C?=0.910
最后可得，50pa动压顺排方式努谢尔数为146.21，其余计算结果见附表一。
5.1来流速度对换热系数的影响试验结果分析
在保证管束排列方式（差排以及顺排）一定的情况下，室温保持17℃，加热功率为110w，定值增加风机的频率，探究来流速度对换热系数的影响并作出了图表如下：
由以上两幅图可以看出管束叉排时，当加热功率Q保持不变，换热系数hx 随着风压P的增大而增大。管束顺排时，当加热功率Q保持不变，换热系数hx 随着风压P的增大而增大。两图中五条曲线除个别误差比较大的数据以外基本保持平行，说明无论是顺排还是叉排，Q不变时，P不会影响换热系数在管束中的改变趋势。
5.2管束排列方式对换热系数的影响验结果分析
在室温17℃，热功率为110w的参数环境下，取5个不同动压参数下，分别试验得到不同管束排列方式下换热系数，探究管束排列方式对换热系数的影响并做出了图表如下。
由以上五个图可以看出，除了第三个测点处圆管以外，在相同工况的条件下，叉排管束的换热系数比顺排的高，说明叉排的换热效果比顺排的好，原因可能是由于换热管束的约束，叉排热交换器管后漩涡比顺排热交换器后涡旋大很多，所以叉排换热器的换热能力高于顺排换热器。而且由表格数据可以知道在不同风压下h顺排平均＞h叉排平均都是成立的，由此可以再次证实叉排比顺排的换热能力更强。
通过比较空气在叉排管束和顺排管束中的最大速度可以看出，风压P和单管功率Q相同时， V顺排＞V叉排，所以说，空气横掠叉排管束时阻力比较大。因此，在高速度的空气特别是固液、气固两相流体冲刷时可能会对管束造成损害，影响传热效率与安全因素。
一般来说，换热器的管束排列形式一般都是叉排，顺排非常少见。由于顺排形式的套片式换热器通常比叉排的流动阻力更小，因而对一些流动阻力有限制的场合，可以考虑使用顺排形式的套片式换热器
六.实验优缺点分析
该实验在相似原理(在极大程度上降低了实验重复的次数）的指导之下，结合控制变量法研究了通入空气的流速（通过风压进行控制）对换热系数的影响，并且科学的对管束的不同排列方式——叉排与顺排换热情况进行比较，所得到的实验结果与理论结论具有高度吻合性。不过由于实验时间的限制，并未通过调节加热功率来研究其对对流换热系数的影响。
同时，该实验在进行过程当中，也存在以下几点误差项：①测量系统本身存在固有的误差②整个实验的控制系统难以达到绝对的热稳态③确定空气物性参数的特征温度若取（t f +t w）/2，会使数据处理结果准确度略高一点。
压缩空气用气量计算
压缩空气用气量计算 压缩空气用气量计算 压缩空气理论――状态及气量 1、标准状态 标准状态的定义是：空气吸入压力为0.1MPa，温度为15.6℃（国内行业定义是0℃）的状态下提供给用户系统的空气的容积。如果需要用标准状态，来反映考虑实际的操作条件，诸如海拔高度、温度和相对湿度则将应实际吸入状态转换成标准状态。 2、常态空气 规定压力为0.1MPa、温度为20℃、相对湿度为36％状态下的空气为常态空气。常态空气与标准空气不同在于温度并含有水分。当空气中有水气，一旦把水气分离掉，气量将有所降低。 3、吸入状态 压缩机进口状态下的空气。 4、海拔高度 按海平面垂直向上衡量，海拔只不过是指海平面以上的高度。海拔在压缩机工程方面占有重要因素，因为在海拔高度越高,空气变得越稀薄，绝对压力变得越低。既然在海拔上的空气比较稀薄，那么电动机的冷却效果就比较差，这使得标准电动机只能局限在一定的海拔高度内运行。EP200 标准机组的最大容许运行海拔高度为2286米。 5、影响排气量的因素： Pj、Tj、海拔高度、n、V余、泄漏等。 6、海拔高度对压缩机的影响： （1）、海拔越高，空气越稀薄，绝压越低，压比越高，Nd越大； （2）、海拔越高，冷却效果越差，电机温升越大； （3）、海拔越高，空气越稀薄，柴油机的油气比越大，N越小。 7、容积流量 容积流量是指在单位时间内压缩机吸入标准状态下空气的流量。用单位：M3/min (立方米/分)表示。标方用N M3/min表示。 1CFM=0.02832 M3/min, 或者1 M3/min=35.311CFM, S--标准状态，A--实际状态 8、余隙容积 余隙容积是指正排量容积式（往复或螺杆）压缩机冲程终端留下的容积，此容积的压缩空气经膨胀后返回到吸入口，并对容积系数产生巨大的影响。 9、负载系数
传热实验实验报告-传热实验报告
传热实验 一、实验目的 1、了解换热器的结结构及用途。 2、学习换热器的操作方法。 3、了解传热系数的测定方法。 4、测定所给换热器的传热系数K。 5、学习应用传热学的概念和原理去分析和强化传热过程，并实验之。 二、实验原理 根据传热方程 Q=KA△ tm，只要测得传热速率 Q，冷热流体进出口温度和传 热面积 A，即可算出传热系数 K。在该实验中，利用加热空气和自来水通过列管 式换热器来测定 K, 只要测出空气的进出口温度、自来水进出口温度以及水和空 气的流量即可。Q 与自来水在工作过程中，如不考虑热量损失，则加热空气释放出的热量 1Q 得到的热量 Q 应相等，但实际上因热损失的存在，此两热量不等，实验中以 22为准。 三、实验流程和设备 实验装置由列管换热器、风机、空气电加热器、管路、转子流量计、温度计 等组成。空气走管程，水走壳程。列管式换热器的传热面积由管径、管数和管长 进行计算。 实验流程图： 空气进口水进口温度计 温度计列管式 转子流 换热器 转子流量计量计 风机温度计温度计 空气电 调节阀 加热器 传热系数K 测定实验流程图
四、实验步骤及操作要领 1、熟悉设备流程，掌握各阀门、转子流量计和温度计的作用。 2、实验开始时，先开水路，再开气路，最后再开加热器。 3、控制所需的气体和水的流量。 4、待系统稳定后，记录水的流量、进出口温度，记录空气的流量和进出 口温度，记录设备的有关参数。重复一次。 5、保持空气的流量不变，改变自来水的流量，重复第四步。 6、保持第 4 步水的流量，改变空气的流量，重复第四步。 7、实验结束后，关闭加热器、风机和自来水阀门。 五、实验数据记录和整理 1、设备参数和有关常数 换热流型错流；换热面积 0.4 ㎡ 2、实验数据记录 序号风机出口空气流量空气进口温空气出口温度℃水流量水进口温度℃水出口温度℃2 度℃L/h 压强 mHO 读数 m3/h 1 1.61611029.28018.921.9 2 1.61611029.48018.921.9 1 1.61611029.96018.922.4 2 1.61611029.96018.922.3 1 1.61611031.92019.024.8 2 1.61611032.02019.024.9 1 1.61111029.62019.123.0 2 1.61111029.62019.023.0 1 1.6611027.82019.021.3 2 1.6611027.82019.021.3 3、数据处理 空气流量水流量水的算术水的比热 传热速对数平均换热面传热系数K 的平均 序号平均温容 J/ m3/s kg/s率 J/s温度△ t m积 m2K W/m2K值 W/m2K 度℃（ kg·℃） 10.00440.022220.404183278.86736.24790.419.2333 19.1717 20.00440.022220.404183278.86736.48160.419.1101
导热系数实验报告
一、【实验目的】 用稳态法测定金属、空气、橡皮的导热系数。 二、【实验仪器】 导热系数测定仪、铜-康导热电偶、游标卡尺、数字毫伏表、台秤(公用)、杜瓦瓶、秒表、待测样品（橡胶盘、铝芯）、冰块 三、【实验原理】 1、良导体（金属、空气）导热系数的测定 根据傅里叶导热方程式，在物体内部，取两个垂直于热传导方向、彼此间相距为h 、温度分别为θ1、θ2的平行平面（设θ1>θ2），若平面面积均为S ，在t ?时间内通过面积S 的热量Q ?免租下述表达式： h S t Q ) (21θθλ-=?? （3-26-1） 式中， t Q ??为热流量；λ即为该物质的导热系数，λ在数值上等于相距单位长度的两平面的温度相差1个单位时，单位时间内通过单位面积的热量，其单位是)(K m W ?。 在支架上先放上圆铜盘P ，在P 的上面放上待测样品B ，再把带发热器的圆铜盘A 放在B 上，发热器通电后，热量从A 盘传到B 盘，再传到P 盘，由于A,P 都是良导体，其温度即可以代表B 盘上、下表面的温度θ1、θ2，θ1、θ2分别插入A 、P 盘边缘小孔的热电偶E 来测量。热电偶的冷端则浸在杜瓦瓶中的冰水混合物中，通过“传感器切换”开关G ，切换A 、P 盘中的热电偶与数字电压表的连接回路。由式（3-26-1）可以知道，单位时间内通过待测样品B 任一圆截面的热流量为 冰水混合物 电源 输入 调零 数字电压表 FD-TX-FPZ-II 导热系数电压表 T 2 T 1 220V 110V 导热系数测定仪 测1 测1 测2 测2 表 风扇 A B C 图4-9-1 稳态法测定导热系数实验装置
2 21)(B B R h t Q πθθλ-=?? (3-26-2) 式中，R B 为样品的半径，h B 为样品的厚度。当热传导达到稳定状态时，θ1和θ2的值不变， 遇事通过B 盘上表面的热流量与由铜盘P 向周围环境散热的速率相等，因此，可通过铜盘P 在稳定温度T 2的散热速率来求出热流量 t Q ??。实验中，在读得稳定时θ1和θ2后，即可将B 盘移去，而使A 盘的底面与铜盘P 直接接触。当铜盘P 的温度上升到高于稳定时的θ2值若干摄氏度后，在将A 移开，让P 自然冷却。观察其温度θ随时间t 变化情况，然后由此求出铜盘在θ2的冷却速率 2 θθθ=??t ,而2 θθθ=??t mc ,就是铜盘P 在温度为θ2时的散热速率。 2、不良导体（橡皮）的测定 导热系数是表征物质热传导性质的物理量。材料结构的变化与所含杂质的不同对材料导热系数数值都有明显的影响，因此材料的导热系数常常需要由实验去具体测定。 测量导热系数在这里我们用的是稳态法，在稳态法中，先利用热源对样品加热，样品内部的温差使热量从高温向低温处传导，样品内部各点的温度将随加热快慢和传热快慢的影响而变动；适当控制实验条件和实验参数可使加热和传热的过程达到平衡状态，则待测样品内部可能形成稳定的温度分布，根据这一温度分布就可以计算出导热系数。而在动态法中，最终在样品内部所形成的温度分布是随时间变化的，如呈周期性的变化，变化的周期和幅度亦受实验条件和加热快慢的影响，与导热系数的大小有关。 本实验应用稳态法测量不良导体(橡皮样品)的导热系数，学习用物体散热速率求传导速率的实验方法。 1898年C ．H ．Le e s ．首先使用平板法测量不良导体的导热系数，这是一种稳态法，实验中，样品制成平板状，其上端面与一个稳定的均匀发热体充分接触，下端面与一均匀散热体相接触。由于平板样品的侧面积比平板平面小很多，可以认为热量只沿着上下方向垂直传递，横向由侧面散去的热量可以忽略不计，即可以认为，样品内只有在垂直样品平面的方向上有温度梯度，在同一平面内，各处的温度相同。 设稳态时，样品的上下平面温度分别为 12θθ，根据傅立叶传导方程，在t ?时间内通过 样品的热量Q ?满足下式：S h t Q B 21θθλ-=?? （1） 式中λ为样品的导热系数，B h 为样品的厚度，S 为样品的平面面积，实验中样品为圆盘状。设圆盘样品的直径为B d ，则半径为B R ，则由（1)式得： 2 21B B R h t Q πθθλ-=?? （2） 实验装置如图1所示、固定于底座的三个支架上，支撑着一个铜散热盘P ，散热盘P 可以借助底座内的风扇，达到稳定有效的散热。散热盘上安放面积相同的圆盘样品B ，样品B 上放置一个圆盘状加热盘C ，其面积也与样品B 的面积相同，加热盘C 是由单片机控制的自适应电加热，可以设定加热盘的温度。
压缩空气用气量计算[资料]
压缩空气用气量计算[资料] 压缩空气用气量计算 压缩空气理论――状态及气量 1、标准状态 标准状态的定义是:空气吸入压力为0.1MPa，温度为15.6?(国内行业定义是0?)的状态下提供给用户系统的空气的容积。如果需要用标准状态，来反映考虑实际的操作条件，诸如海拔高度、温度和相 对湿度则将应实际吸入状态转换成标准状态。 2、常态空气 规定压力为0.1MPa、温度为20?、相对湿度为36,状态下的空气为常态空气。 常态空气与标准空气不同在于温度并含有水分。当空气中有水气，一旦把水气分离掉，气量将有所降低。 3、吸入状态 压缩机进口状态下的空气。 4、海拔高度 按海平面垂直向上衡量，海拔只不过是指海平面以上的高度。海拔在压缩机工程方面占有重要因素，因为在海拔高度越高,空气变得越稀薄，绝对压力变得越低。既然在海拔上的空气比较稀薄，那么电动机的冷却效果就比较差，这使得标准电动机只能局限在一定的海拔高度内运行。EP200 标准机组的最大容许运行海拔高度为2286米。 5、影响排气量的因素: Pj、Tj、海拔高度、n、V余、泄漏等。 6、海拔高度对压缩机的影响:
(1)、海拔越高，空气越稀薄，绝压越低，压比越高，Nd越大; (2)、海拔越高，冷却效果越差，电机温升越大; (3)、海拔越高，空气越稀薄，柴油机的油气比越大，N越小。 7、容积流量 容积流量是指在单位时间内压缩机吸入标准状态下空气的流量。用单 位:M3/min (立方米/分)表示。 标方用N M3/min表示。 1CFM=0.02832 M3/min, 或者 1 M3/min=35.311CFM, S--标准状态，A--实际状态 8、余隙容积 余隙容积是指正排量容积式(往复或螺杆)压缩机冲程终端留下的容积，此容积的压缩空气经膨胀 后返回到吸入口，并对容积系数产生巨大的影响。 9、负载系数 负载系数是指某一段时间内压缩机的平均输出与压缩机的最大额定输出之比。不明智的做法就是卖给用户的压缩机，正好满足用户的最大的需求，增加一个或几个工具或有泄漏会导致工厂的压力下降。为了避免这种情况，英格索兰多年来一直建议采用负载系数:取用户系统所需气量的极大值，并除以0.9或 0.8的负载系数。(或任何用户认为是个安全系数) 这种综合气量选择能顾及未预计到的空气需量的增加。无需额外的资本的投入，就可做一些小型的 扩建。 10、气量测试 (1)、往复式压缩机气缸容积
对流传热实验实验报告
实验三 对流传热实验 一、实验目的 1.掌握套管对流传热系数i α的测定方法，加深对其概念和影响因素的理解，应用线性回归法，确定关联式4.0Pr Re m A Nu =中常数A 、m 的值； 2.掌握对流传热系数i α随雷诺准数的变化规律； 3．掌握列管传热系数Ko 的测定方法。 二、实验原理 ㈠ 套管换热器传热系数及其准数关联式的测定 ⒈ 对流传热系数i α的测定 在该传热实验中，冷水走内管，热水走外管。 对流传热系数i α可以根据牛顿冷却定律，用实验来测定 i i i S t Q ??= α （1） 式中：i α—管内流体对流传热系数，W/(m 2?℃)； Q i —管内传热速率，W ； S i —管内换热面积，m 2； t ?—内壁面与流体间的温差，℃。 t ?由下式确定： 2 2 1t t T t w +- =? （2） 式中：t 1，t 2 —冷流体的入口、出口温度，℃； T w —壁面平均温度，℃； 因为换热器内管为紫铜管，其导热系数很大，且管壁很薄，故认为内壁温度、外壁温度和壁面平均温度近似相等，用t w 来表示。 管内换热面积： i i i L d S π= （3） 式中：d i —内管管内径，m ； L i —传热管测量段的实际长度，m 。
由热量衡算式： )(12t t Cp W Q m m i -= （4） 其中质量流量由下式求得： 3600 m m m V W ρ= （5） 式中：m V —冷流体在套管内的平均体积流量，m 3 / h ； m Cp —冷流体的定压比热，kJ / (kg ·℃)； m ρ—冷流体的密度，kg /m 3。 m Cp 和m ρ可根据定性温度t m 查得，2 2 1t t t m +=为冷流体进出口平均温度。t 1，t 2， T w ， m V 可采取一定的测量手段得到。 ⒉ 对流传热系数准数关联式的实验确定 流体在管内作强制湍流，被加热状态，准数关联式的形式为 n m A Nu Pr Re =. （6） 其中： i i i d Nu λα= ， m m i m d u μρ=Re ， m m m Cp λμ=Pr 物性数据m λ、m Cp 、m ρ、m μ可根据定性温度t m 查得。经过计算可知，对于管内被加热的空气，普兰特准数Pr 变化不大，可以认为是常数，则关联式的形式简化为： 4.0Pr Re m A Nu = （7） 这样通过实验确定不同流量下的Re 与Nu ，然后用线性回归方法确定A 和m 的值。 ㈡ 列管换热器传热系数的测定 管壳式换热器又称列管式换热器。是以封闭在壳体中管束的壁面作为传热面的间壁式换热器。这种换热器结构较简单，操作可靠，可用各种结构材料（主要是金属材料）制造，能在高温、高压下使用，是目前应用最广的类型。由壳体、传热管束、管板、折流板（挡板）和管箱等部件组成。壳体多为圆筒形，
导热系数实验报告材料..
一、【实验目的】 用稳态法测定金属、空气、橡皮的导热系数。 二、【实验仪器】 导热系数测定仪、铜-康导热电偶、游标卡尺、数字毫伏表、台秤(公用)、杜瓦瓶、秒表、待测样品（橡胶盘、铝芯）、冰块 三、【实验原理】 1、良导体（金属、空气）导热系数的测定 根据傅里叶导热方程式，在物体内部，取两个垂直于热传导方向、彼此间相距为h 、温度分别为θ1、θ2的平行平面（设θ1>θ2），若平面面积均为S ，在t ?时间内通过面积S 的热量Q ?免租下述表达式： h S t Q ) (21θθλ-=?? （3-26-1） 式中， t Q ??为热流量；λ即为该物质的导热系数，λ在数值上等于相距单位长度的两平面的温度相差1个单位时，单位时间内通过单位面积的热量，其单位是)(K m W ?。 在支架上先放上圆铜盘P ，在P 的上面放上待测样品B ，再把带发热器的圆铜盘A 放在 冰水混合物 电源 输入 调零 数字电压表 FD-TX-FPZ-II 导热系数电压表 T 2 T 1 220V 110V 导热系数测定仪 测1 测1 测2 测2 表 风扇 A B C 图4-9-1 稳态法测定导热系数实验装置
B 上，发热器通电后，热量从A 盘传到B 盘，再传到P 盘，由于A,P 都是良导体，其温度即可以代表B 盘上、下表面的温度θ1、θ2，θ1、θ2分别插入A 、P 盘边缘小孔的热电偶E 来测量。热电偶的冷端则浸在杜瓦瓶中的冰水混合物中，通过“传感器切换”开关G ，切换A 、P 盘中的热电偶与数字电压表的连接回路。由式（3-26-1）可以知道，单位时间内通过待测样品B 任一圆截面的热流量为 2 21)(B B R h t Q πθθλ-=?? (3-26-2) 式中，R B 为样品的半径，h B 为样品的厚度。当热传导达到稳定状态时，θ1和θ2的值不变， 遇事通过B 盘上表面的热流量与由铜盘P 向周围环境散热的速率相等，因此，可通过铜盘P 在稳定温度T 2的散热速率来求出热流量 t Q ??。实验中，在读得稳定时θ1和θ2后，即可将B 盘移去，而使A 盘的底面与铜盘P 直接接触。当铜盘P 的温度上升到高于稳定时的θ2值若干摄氏度后，在将A 移开，让P 自然冷却。观察其温度θ随时间t 变化情况，然后由此求出铜盘在θ2的冷却速率 2 θθθ=??t ,而2 θθθ=??t mc ,就是铜盘P 在温度为θ2时的散热速率。 2、不良导体（橡皮）的测定 导热系数是表征物质热传导性质的物理量。材料结构的变化与所含杂质的不同对材料导热系数数值都有明显的影响，因此材料的导热系数常常需要由实验去具体测定。 测量导热系数在这里我们用的是稳态法，在稳态法中，先利用热源对样品加热，样品内部的温差使热量从高温向低温处传导，样品内部各点的温度将随加热快慢和传热快慢的影响而变动；适当控制实验条件和实验参数可使加热和传热的过程达到平衡状态，则待测样品内部可能形成稳定的温度分布，根据这一温度分布就可以计算出导热系数。而在动态法中，最终在样品内部所形成的温度分布是随时间变化的，如呈周期性的变化，变化的周期和幅度亦受实验条件和加热快慢的影响，与导热系数的大小有关。 本实验应用稳态法测量不良导体(橡皮样品)的导热系数，学习用物体散热速率求传导速率的实验方法。 1898年C ．H ．Le e s ．首先使用平板法测量不良导体的导热系数，这是一种稳态法，实验中，样品制成平板状，其上端面与一个稳定的均匀发热体充分接触，下端面与一均匀散热体相接触。由于平板样品的侧面积比平板平面小很多，可以认为热量只沿着上下方向垂直传递，横向由侧面散去的热量可以忽略不计，即可以认为，样品内只有在垂直样品平面的方向上有温度梯度，在同一平面内，各处的温度相同。 设稳态时，样品的上下平面温度分别为 12θθ，根据傅立叶传导方程，在t ?时间内通过 样品的热量Q ?满足下式：S h t Q B 21θθλ-=?? （1） 式中λ为样品的导热系数，B h 为样品的厚度，S 为样品的平面面积，实验中样品为圆盘状。设圆盘样品的直径为B d ，则半径为B R ，则由（1)式得： 2 21B B R h t Q πθθλ-=?? （2）
压缩空气管道的选择
d=(Q/v)1/2 d为管道内径，mm d为管道内径，mm Q为介质容积流量，m3/h v为介质平均流速，m/s，此处压缩气体取流速10-15m/s。 计算，d＝48.5mm，实际取57×管道即可。 说明，上述计算为常温下的计算，输送高温气体另行计算为宜。 上述Q指实际气体流量，当指标况下应换算为实际气体流量，由pv=nRT公式可推导出。 一、空压管道设计属于压力管道范畴（压力大于,管径大于25MM）,你所在的单位应持有《中华人民共和国特种设备设计许可证》。 二、空压站及管道设计，应参照有关规范及相关设计手册。 1、GB50029-2003 压缩空气站设计规范 2、GB50316-2000 工业金属管道设计规范 3、动力管道设计手册机械工业出版社 三、压力管道设计，应按持证单位的《设计质量管理手册》《压力管道设计技术规定》《设计管理制度》等工作程序进行，这是单位设计平台的有效文件，有利于设计工作的正常开展。 四、设计前应有相关设计参数，你的问题中没有说明，无法具体回答。 五、问题1 ①管材的使用要求应按GB50316-2000执行，参照相关的材料章节。 ②公称直径为表征管子、管件、阀门等囗径的名义内直径，其实际数值与内径并不完全相同。钢管是按外径和壁厚系列组织生产的，管道的壁厚应参照GB50316中金属管道组成件耐压强度计算等有关章节。根据GB/8163或GB3087或GB6479或GB5310，选用壁厚应大于计算壁厚。 问题2 ①压力管道的连接应以焊接为主，阀门、设备接囗和特殊要求的管均应用法兰连接。 ②有关阀门的选用建议先了解一下阀门的类型、功
能、结构形式、连接形式、阀体材料等。压缩空气管可选用截止阀和球阀，大管径用截止阀，小管径用球阀。 一为安全，二为经济，所谓安全，就是有毒易燃易爆的介质，比如乙炔、纯氧管道，这些介 质一旦流速过快， 有爆炸等安全方面的危险， 所谓经济， 就是要算经济账， 比如你的压缩空 气，都是用压缩机打出来的，压缩机要消耗电，或者消耗蒸汽，要耗电就要算钱，经济流速 的选择就是因流速而引起的压力降不能过大，要在经济的范围之内。 何谓经济？拿你帖子里的数据举个很简单的例子就知道了： 压缩空气 P= MPaG，T=30℃（空压机冷却后大致都是这个温度），密度ρ=kg/m3，标态流量V0=1000 Nm3/h，工况流量V=125 m3/h，质量流量W=1292 kg/h，管道57X3.5mm，di=50mm，管长L=100m（含管件当量长度），管道绝对粗糙度0.2mm，摩擦系数λ取，空压机功率110 kW。 上面这组数据在工程现场楼主可随意取得，就上面这组数据简单的计算就可知道什么叫 “经济流速”:管道流速u= m/s，那么这个流速到底经济与否呢？要看阻力损失在空压机功率中所占比 例而定，阻力损失 ΔP=ρ.λ.(L/d).(u^2/2)=96788Pa= MPa，也就说经过100m长的管道管件后，压力自MPaG下降到了~ MPaG，阻力损失折算成功率损失ΔW=G.λ.(L/d).(u^2/2)=(1292/3600)X(9346/1000)=kW，占压缩机总能耗的110=% 看到了吗？在经历了100m后，损失了kW的功率，因为这段管道，每小时就有度电没了，一年按8000小时计就是26800度电，每度电按元，仅此一项，每年13400元就没了，悄无声息地没了。如果你把这根管道换成的DN38的管道，100m管道后的压力就只有MPaG了，压力保不住了，相应的功率损失更大，可达20 kW，每年83000元没了，这样的损失是无法接受的，也无法容忍。很自然，你
传热膜系数实验报告
化工原理实验报告 实验三 传热膜系数测定实验 实验日期：2015年12月30日 班级： 学生姓名： 学号： 同组人： 报告摘要 本实验选用牛顿冷却定律作为对流传热实验的测试原理,通过建立不同体系的传热系统,即水蒸汽—空气传热系统、分别对普通管换热器和强化管换热器进行了强制对流传热实验研究。确定了在相应条件下冷流体对流传热膜系数的关联式。此实验方法可以测出蒸汽冷凝膜系数和管内对流传热系数。采用由风机、孔板流量计、蒸汽发生器等组成的自动化程度较高的装置，让空气走内管，蒸汽走环隙，用计算机在线采集与控制系统测量了孔板压降、进出口温度和两个壁温，计算了传热膜系数α，并通过作图确定了传热膜系数准数关系式中的系数A 和指数m （n 取0.4），得到了半经验关联式。实验还通过在内管中加入混合器的办法强化了传热，并重新测定了α、A 和m 。 二、 目的及任务 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 的方法； 3.了解工程上强化传热的措施。 三、基本原理 对流传热的核心问题是求算传热膜系数α，当流体无相变时对流传热准数关 系式的一般形式为：p n m Gr A Nu Pr Re 对于强制湍流而言。Gr 数可忽略，即
n m A Nu Pr Re = 本实验中，可用图解法和最小二乘法计算上述准数关系式中的指数m 、n 和系数A 。 用图解法对多变量方程进行关联时，要对不同变量Re 和Pr 分别回归。本实验可简化上式，即取n=0.4(流体被加热)。这样，上式即变为单变量方程，在两边取对数，得到直线方程为 Re lg lg Pr lg 4.0m A Nu += 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带入方程中，则可得系数A ，即 m Nu A Re Pr 4.0= 用图解法，根据实验点确定直线位置有一定人为性。而用最小二乘法回归，可得到最佳关联结果。应用计算机辅助手段，对多变量方程进行一次回归，就能的道道A 、m 、n 。 对于方程的关联，首先要有Nu 、Re 、Pr 的数据组。其特征数定义式分别为 μρ du = Re ， λμ Cp = Pr ， λαd Nu = 实验中改变空气的流量，以改变Re 值。根据定性温度(空气进、出口温度的算数平均值)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 Q=αA △t m 式中α——传热膜系数，W/(m 2.℃)；
气—气传热综合实验操作讲义
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 = A * Re * Pr 实验研究，测定其准数关联式 Nu = B * Re 中常数 B 、m 的值和强化比 Nu / Nu 0 ，了解强化 ② 对α i 的实验数据进行线性回归，求关联式 Nu=ARe Pr 中常数 A 、m 的值。 ② 对α i 的实验数据进行线性回归，求关联式 Nu=BRe 中常数 B 、m 的值。 气—气传热综合实验讲义 一、 实验目的： 1． 通过对空气—水蒸气简单套管换热器的实验研究，掌握对流传热系数 α i 的测定方法，加 m 0.4 中常数 A 、m 的值； 2． 通过对管程内部插有螺旋线圈和采用螺旋扁管为内管的空气—水蒸气强化套管换热器的 m 传热的基本理论和基本方式； 3． 了解套管换热器的管内压降 ?p 和 Nu 之间的关系； 二、 实验内容： 实验一： ① 测定 5~6 个不同流速下简单套管换热器的对流传热系数α i 。 m 0.4 ③ 测定 5~6 个不同流速下简单套管换热器的管内压降 ?p 1。 实验二： ① 测定 5~6 个不同流速下强化套管换热器的对流传热系数α i 。 m ③ 测定 5~6 个不同流速下强化套管换热器的管内压降 ?p 2 。并在同一坐标系下绘制普通管 ?p 1 ~Nu 与强化管 ?p 2 ~Nu 的关系曲线。比较实验结果。 ④ 同一流量下，按实验一所得准数关联式求得 Nu 0，计算传热强化比 Nu/Nu 0。 三、 实验原理 实验一 普通套管换热器传热系数及其准数关联式的测定 1. 对流传热系数α i 的测定 对流传热系数α i 可以根据牛顿冷却定律，用实验来测定。
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=m s1c 1 △t 1 求K 得先求Q Q=m s 1C 1△t 1 ,其中，C 1=所以得先求m s 1 , C 1， △t 1, ◇ 1m s1 =V s1 ρ 要得求V s1，V s1=u 1A ，V s1 =C 0A 0ρρρ/o (2）-gR C 0为空流系数，C 0=0.855,A 0为空口面积，A 0的计算方法如下：A 0 =π4 d 02 , d 0=20.32 mm,故 A 0= π4 ×（20.32 1000 ）2=3.243293×10-4 m 2 R 为压计差读数 A=π4 d 2 ,d 为内管内径=20mm ， 用内插法求解空气密度 ρ 值 这样求得m s 1， ◇ 2 C 1 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 度对应的的C 1值 ◇ 3 求△t 1= t △ t 1 ,= t = t 1 + t 2 2 t 1 为进口温度 t 2 为出口温度 进口温度t 1的求解方法 由热电偶中的电位Vt ，按照公式求[]2 000000402.00394645.0t t V E t t ++=得
Et ，再由852.4901004.810608.1105574.15 43-??+?=---t E t 求得t 1值 出口温度t 2的求解方法 由热电偶中的电位Vt ，按照公式[]2 000000402.00394645.0t t V E t t ++=求得 Et ，再由852.49010 04.810608.1105574.15 43-??+?=---t E t 求得t 2值 由以上步骤求出 Q 2 ，由Q=KA △t m 求出K 值 K= Q A △t m Q 由第一步已经求出，A 为内管内径对应的面积，A=2π rL ,r=17.8mm=0.0178 m, A=2×3.14×0.0178×1.224=0.13682362 m 2 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 Nu f Re Pr 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 Nu aRe = 式中，a 和 m 为待定常数。 Re=du ρ μ d=2×0.0178 m =0.0356 m , u=Vs/（π×0.01782 ）μ 和ρ用内插法，先查表 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 W ，由热电偶按前面公式求得；由下式可以计算空气与管壁
水在管路中的阻力计算
水在管路中的阻力计算 The Friction Loss Calculation in W ater Pipe Flow 张蓉台固展節能工程有限公司 Alexander Chang Goodpipe System Engineering Co Abstract There were many formulas or equations to calculate the pipe friction loss when the liquid or gas flowed through the pipeline.We collected the primary equations which were approved to calculate the pipe friction loss commonly and widely in engineering fields.We described the concerned equations clearly for junior and senior engineers in HV A C,Plumbing and Civil engineering fields. The primary pipe flow friction formulas which we described in this article included Darcy-Weisbach Equ,Colebrook-White Equ,Hazen-Williams Equ and Manning Equ.This article proved that the correct pipe friction loss calculation would suggest the good p ipe material selection and high energy efficiency pump selection in plant and facility hydraulic systems. 摘要 在管道工程上，计算流体于管道内部的阻力损失之方程式有许多种方程式或公式可资选用。 本文就主要的、常用的管道阻力计算方程式提出，并详细说明如何正确使用方程式计算水在管道中的阻力损失，并在结论指出正确的管道阻力损失，可以对管道材料与水泵的扬程正确选择，并节省大量的能源损耗，提升能源使用效率。在中央空调、给排水、及土木等管道系统中，本论文阐明水在管道中的阻力计算的重要性，不可等闲视之。本文就Darcy-Weisbach Equ，Colebrook-White Eq u，Hazen-Williams Equ 及Manning Equ的正确用法做深入浅出的论述，提供在中央空调、给排水、及土木等管道系统中的工程师正确的专业知识。 关建词 光滑度、层流、稳流、乱流、雷诺系数、Colebrook – White Equatio n、Darcy-Weisbach Equatio n、Hazen-Williams Eq uatuon、Manning Equation 前言 水在管道中的阻力计算有许多方程序可以应用。 至于如何演算各个方程式的由来，这是一个大工程。首先需要基础知识，如：热力学第一、二定律，基础流体力学，微分方程式的基础工程数学，˙˙˙。 如果你没有很札实的这些基本理论知识，演算过程对你而言，犹如天书。如果你仅仅是一位工程师，为了能做正确的「水在管路中的阻力计算」，建议你舍繁取简，务实的了解如何选选择正确的管道阻力计算方程式为上上策！ 在给排水、消防及中央空调的水输送管路之设计，管路的位置、阻力决定泵扬程的计算与泵马力的决定。所以要探讨泵的节能效益，管道的正确阻力计算很重要，不可轻忽！ 壹、概述 一、确认在管道内的流体流动之类别 水在管道中的输送、流动都是属于乱流(turbulent flow)的类别。 管道内的流体流动之类别，计分为层流、稳流、及乱流三大类别，均以雷诺系数做为区隔。 层流Smooth turbulent ( laminar flow) Re < 2000 稳流Transitional turbulent (transition flow) 2000< Re <4000 乱流Rough turbulent ( turbulent flow ) Re > 4000
导热系数测量实验报告
导热系数测量实验报告 篇一：导热系数实验报告 实验用稳态平板法测定不良导体的导热系数实验报告 一、实验目的. （1）用稳态平板法测定不良导体的导热系数. （2）利用物体的散热速率求传热速率. 二、实验器材. 实验装置、红外灯、调压器、杜瓦瓶、数字式电压表. 三、实验原理. 导热是物体相互接触时，由高温部分向低温部分传播热量的过程.当温度的变化只是沿着一个方向（设z方向）进行时，热传导的基本公式可写为 dT dQ=?λ ????????? ---------------------------------------------（） 它表示在dt时间内通过dS面积的
热量dQλ为导热系数，它的大小由物体????dT 本身的物理性质决定，单位为W????1????1，它是表征物质导热性能大小的物理量，式中符号表示热量传递向着温度降低的方向进行. 在图中，B为待测物，它的上下表面分别和上下铜、铝盘接触，热量由高温铝盘通过待测物B向低温铜盘传递.若B很薄，则通过B侧面向周围环境的散热量可以忽略不计，视热量只沿着垂直待测板B的方向传递.那么在稳定导热（即温度场中各点的温度不随时间而变）的情况下，在?t时间内，通过面积为S、厚度为L的匀质圆板的热量为??? ?????? ---------------------------------------------（）式中，???为匀质圆板两板面的恒定温差，若把（）式写成 ?Q=?λ ??????
=?λ?? ---------------------------------------------（）的形式，那么???便为待测物的导热速率，只要知道了导热速率，由（）式即可求出λ. 实验中，使上铝盘A和下铜盘P分别达到恒定温度??1、??2，并设??1>??2，即热量由上而下传递，通过下铜盘P向周围散热.因为??1和??2不变，所以，通过B的热量就等于C向周围散发的热量，即B的导热速率等于C 的散热速率.因此，只要求出了C在温度??2时的散热速率，就求出了B的导热速率???. 因为P的上表面和B的下表面接触，所以C的散热面积只有下表面面积和侧面积之和，设为????，而实验中冷却曲线是C全部裸露于空气中测出来的，即在P的上下表面和侧面积都散热的情况下记录的.设其全部表面积为??全，根据散热速率与散热面积成正比的关系可得??? ?????? ???
管径和压力损失计算
管径和压力损失计算 一、管径计算 1、管径计算 蒸汽、热水、压缩空气、氮气、氧气、乙炔按下述三式计算： 按体积流量计算 按质量流量计算 按允许压降计算 式中—管道内径（mm）； —在工作状态下的体积流量（m3/h）； —在工作状态下的质量流量（t/h）； —在工作状态下的流速（m/s）； —在工作状态下的密度（kg/m3）； —摩擦阻力系数； —允许比压降（Pa/m）。 压缩空气、氮气、氧气、乙炔等气体工作状态下的体积流量可由标准状态（0℃，绝对压力0.1013MPa）下的体积流量换算而得 式中—标准状态下气体体积流量（m3/h）； —气体工作温度（℃）； —气体绝对工作压力（MPa）。 二、管道压力损失计算 管道中介质流动产生的总压差包括直管段的摩擦阻力压降和管道附件的局部阻力压降，以及管内介质的静压差。 管内介质的总静压差：； 直管的摩擦阻力压降：； 管道附件的局部阻力压降：； 管内介质的静压差：。 式中Δp—管内介质的总静压差（Pa）； Δpm—直管的摩擦阻力压降（Pa）； Δpd—管道附件的局部阻力压降（Pa）； Δpz—管内介质的静压差（Pa）； ∑ξ—管件局部阻力系数之和； ∑Ld—管道局部阻力当量长度之和（m）； H1—管段始点标高（m）； H2—管段终点标高（m）； 对液体，因其密度大，计算中应计入介质静压差。对蒸汽或气体，其静压差可以忽略不计。 三、允许比压降计算 对各种压力管路的计算公式为 式中—单位压力降（Pa/m）； 、—起点、终点压力（MPa）； —管道直管段总长度（m）；
—管道局部阻力当量长度（m）。 在做近似估算时，对厂区管路可取=（0.1-0.15）；对车间的蒸汽、压缩空气、热水管路，取=（0.3-0.5）；对车间氧气管路去=（0.15-0.20） 看见公式，写上自己知道的公式吧。 管径计算公式。 d=18.8乘以(Q/u)的开平方，其中Q=Qz（273+t）/(293*P),其中，Qz为标准状态下的压力，P为绝对压力。 对于u的确定，p=0.3~0.6MPa时，u=10~20s; p=0.6~1MPa时，u=10~15s; p=1~2MPa时，u=8~12s; p=2~3MPa时，u=3~6s; p>3MPa时，u=0~3s
化工原理实验传热实验报告
传热膜系数测定实验（第四组） 一、实验目的 1、了解套管换热器的结构和壁温的测量方法 2、了解影响给热系数的因素和强化传热的途径 3、体会计算机采集与控制软件对提高实验效率的作用 4、学会给热系数的实验测定和数据处理方法 二、实验内容 1、测定空气在圆管内作强制湍流时的给热系数α1 2、测定加入静态混合器后空气的强制湍流给热系数α1’ 3、回归α1和α1’联式4 .0Pr Re ??=a A Nu 中的参数A 、a *4、测定两个条件下铜管内空气的能量损失 二、实验原理 间壁式传热过程是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三个传热过程所组成。由于过程复杂，影响因素多，机理不清楚，所以采用量纲分析法来确定给热系数。 1）寻找影响因素 物性：ρ，μ ，λ，c p 设备特征尺寸：l 操作：u ，βgΔT 则：α=f （ρ，μ，λ，c p ，l ，u ，βgΔT ） 2）量纲分析 ρ[ML -3]，μ[ML -1 T -1]，λ[ML T -3 Q -1]，c p [L 2 T -2 Q -1]，l [L] ，u [LT -1]， βg ΔT [L T -2]， α[MT -3 Q -1]] 3）选基本变量（独立，含M ，L ，T ，Q-热力学温度） ρ，l ，μ, λ 4）无量纲化非基本变量 α：Nu ＝αl/λ u: Re ＝ρlu/μ c p : Pr ＝c p μ/λ βgΔT : Gr ＝βgΔT l 3ρ2/μ2 5）原函数无量纲化 ??? ? ???=223,,μρβλμμρλαtl g c lu F l p 6）实验 Nu ＝ARe a Pr b Gr c 强制对流圆管内表面加热：Nu ＝ARe a 圆管传热基本方程： m t A K t T t T t T t T A K Q ???=-----?=111 22112211 1ln ) ()( 热量衡算方程： )()(12322111t t c q T T c q Q p m p m -=-= 圆管传热牛顿冷却定律： 2 2112211 22211221121 1ln ) ()(ln )()(w w w w w w w w T T T T T T T T A t t t t t t t t A Q -----?=-----?=αα 圆筒壁传导热流量：)] /()ln[)()()/ln(11221122121 2w w w w w w w w t T t T t T t T A A A A Q -----?-?=δλ 空气流量由孔板流量测量：54 .02.26P q v ??= [m 3h -1，kPa] 空气的定性温度：t=(t 1+t 2)/2 [℃]
压缩空气管径的选择
压缩空气管径的选择 1、平方单位上面压缩空气压力及速度的换算 公式：P=0.5ρV2 ρ---密度（压缩空气密度） V2---速度平方 P--静压（作用于物体表面） 2、压缩空气流量、流速的计算 流量=管截面积X流速=0.002827X管径^2X流速(立方米/小时)^2：平方。管径单位：mm 流速可用柏努力方程; Z+(V2/2g)+(P/r)=0 r=ρg V2是V的平方 ,是流速 Z是高度.(水平流动为0) ρ是空气密度. g是重力加速度=9.81 P是压力(MPa) 3、压缩空气管路配管应注意的事项 (1) 主管路配管时，管路须有1°～2°的倾斜度，以利于管路中冷凝水的排出。
(2) 配管管路的压力降不得超过空压机使用压力的5%，故配管时最好选用比设计值大的管路，其计算公式如下： 管径计算d＝ mm＝ mm 其中Q压－压缩空气在管道内流量m3/min V－压缩空气在管道内的流速m/s Q自－空压机铭牌标量m3/min p排绝－空压机排气绝压bar（等于空压机排气压力加1大气压） (3) 支线管路必须从主管路的顶端接出，以避免主管路中的凝结水下流至工作机械中或者回流至空压机中。 (4) 管路不要任意缩小或放大，管路需使用渐缩管，若没有使用渐缩管，在接头处会有扰流产生，产生扰流则会导致大的压力降，同时对管路的寿命也有不利影响。 (5) 空压机之后如果有储气罐及干燥机等净化缓冲设备，理想的配管顺序应是空压机＋储气罐＋干燥机。储气罐可将部分的冷凝水滤除，同时也有降低气体温度的功能。将较低温度且含水量较少的压缩空气再导入干燥机，则可减轻干燥机负荷。 (6) 若空气使用量很大且时间很短，最好另加装一储气罐做为缓冲之用，这样可以减少空压机加泄载次数，对空压机使用寿命有很大的益处。 (7) 管路中尽量减少使用弯头及各种阀类。 (8) 理想的配管是主管线环绕整个厂房，这样可以在任何位置均可以获得双方向的压缩空气。如在某支线用气量突然大增时，可以减少压降。除此之外，在环状主管线上应配置适当的阀组，以利于检修时切断之用。 (9) 多台空压机空气输出管道并联联网时，空压机输出端无须加装止回阀。