01 对流传热系数的测定 - 图文(3)

2、对流传热系数求算

表格3对流传热系数求算1

序冷流体进口号 密度kg/m3 1 2 3 4 5 6 7 实际冷流体体积流量(m/h) 1.815E+01 1.431E+01 1.120E+01 8.899E+00 6.882E+00 5.223E+00 1.288E+01 9.569E+00 7.441E+00 5.428E+00 3实际冷流体质量流量（kg/h） 2.192E+01 1.728E+01 1.352E+01 1.074E+01 8.306E+00 6.303E+00 1.555E+01 1.154E+01 8.980E+00 6.553E+00 实际冷流体质冷流体进出口管道名称 普通 普通 普通 普通 普通 普通 强化 强化 强化 强化 量流量（kg/s） 平均温度/℃ 6.090E-03 4.800E-03 3.754E-03 2.983E-03 2.307E-03 1.751E-03 4.319E-03 3.207E-03 2.494E-03 1.820E-03 4.425E+01 4.505E+01 4.570E+01 4.625E+01 4.660E+01 4.690E+01 4.740E+01 4.870E+01 4.940E+01 4.975E+01 1.208E+00 1.208E+00 1.207E+00 1.207E+00 1.207E+00 1.207E+00 1.207E+00 1.206E+00 1.207E+00 1.207E+00 ? ?

装订线8 9 10

表格3各数据来源说明：

冷流体进口密度的求取【kg/m3】：

由PV?nRT可知，在一定的压力下，一定质量的气体n一定，体积和温度成正比，因此，密度和温度成反比。因此不同温度下的密度可由下式求得：

???0T0T （13）

3其中，?0是空气在0℃时的密度，大小为1.293kg/m；T0为0℃的热力学温标273.15K。 具体求解方程如下： ?

??1.293?273.15273.15?t1kg/m

3（14）

实际冷流体体积流量【m3/h】：

V'?Vρ0

?

实际冷流体质量流量【kg/h】

m???v即：质量= 密度*体积流量

? 定性温度取冷流体进出口温度的平均值【℃】： 1t平均=（t1+t2）2

表格4对流传热系数求算2

平均温度下的空序号 装订线1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 气热容 kJ（/kg?K）1.005E+00 1.005E+00 1.005E+00 1.005E+00 1.005E+00 1.005E+00 1.005E+00 1.005E+00 1.005E+00 1.005E+00 对流传热系进出口温差/℃ ?tW-t?m 接触面积㎡ 数α2 1.200E+02 9.987E+01 8.164E+01 6.735E+01 5.349E+01 4.148E+01 1.015E+02 8.206E+01 6.739E+01 5.066E+01 管道名称 普通管 普通管 普通管 普通管 普通管 普通管 强化管 强化管 强化管 强化管 4.990E+01 4.964E+01 5.150E+01 4.852E+01 5.260E+01 4.742E+01 5.350E+01 4.645E+01 5.420E+01 4.582E+01 5.480E+01 4.534E+01 5.580E+01 4.653E+01 5.820E+01 4.458E+01 5.980E+01 4.339E+01 6.070E+01 4.275E+01 5.127E-02 5.127E-02 5.127E-02 5.127E-02 5.127E-02 5.127E-02 5.127E-02 5.127E-02 5.127E-02 5.127E-02 ? ?

表格4 各数据来源说明

平均温度下的空气热容【kJ（】（在计算中注意此处单位为kJ） /kg?K）查《化工原理》附录表得知。

?

进出口温差【℃】

直接由进出口温度的测量值想减即可。

?

指数平均温差【℃】

?tw-t?m??tW1-t1???tw2-t2?lntW1-t1tW2-t2

?

接触面积的计算：【m2】

A2??d2l，其中d2?16mm，l?1020mm，所以A2?0.051m。

2?

对流传热系数α2【W/(m2?K)】

α2?m2cp2?t2-t1?A2?tW-t?m

3．准数关联式

装订线表格5雷诺数的求取

实际冷流体序d2 号 (m3/h) 1 1.600E-02 2 1.600E-02 3 1.600E-02 4 1.600E-02 5 1.600E-02 6 1.600E-02 7 1.600E-02 8 1.600E-02 9 1.600E-02 10 1.600E-02 1.815E+01 1.431E+01 1.120E+01 8.899E+00 6.882E+00 5.223E+00 1.288E+01 9.569E+00 7.441E+00 5.428E+00 (m3/s) 5.043E-03 2.508E+01 3.975E-03 1.977E+01 3.110E-03 1.547E+01 2.472E-03 1.229E+01 1.912E-03 9.508E+00 1.451E-03 7.216E+00 3.579E-03 1.780E+01 2.658E-03 1.322E+01 2.067E-03 1.028E+01 1.508E-03 7.499E+00 1.960E-05 1.960E-05 1.960E-05 1.960E-05 1.960E-05 1.960E-05 1.960E-05 1.960E-05 1.960E-05 1.960E-05 1.208E+00 2.473E+04 普通 1.208E+00 1.949E+04 普通 1.207E+00 1.524E+04 普通 1.207E+00 1.211E+04 普通 1.207E+00 9.367E+03 普通 1.207E+00 7.109E+03 普通 1.207E+00 1.753E+04 强化 1.206E+00 1.302E+04 强化 1.207E+00 1.013E+04 强化 1.207E+00 7.390E+03 强化 体积流量体积流量m/s 数 密度kg/m3 实际冷流体实际流速空气粘度系冷流体进口雷诺数 名称 管道 ? ?

表格 5 数据说明

内管半径d2【m】，由实验书直接提供。

? ?

实际冷流体体积流量【m3/h】，已求出。

实际流速【m/s】

u?4V'πd2

? ?

?

空气粘度系数【Pa?s】，直接查表可得。 冷流体进口密度【kg/m3】，已求出。 雷诺数

Re=d2uρμ

表格6普兰特准数的计算

序号 装订线1 7 平均温度下的空气空气粘度导热系数（查表得知） 0.0283 0.0283 普兰特数 6.96E-04 6.96E-04 管道名称 普通管 强化管 热容kJ/（kg*K） 系数 1.005 1.005 ? ? ? ? ?

表格6数据说明

1.96E-05 1.96E-05 平均温度下的空气热容【kJ/（kg*K）】，查表得。

空气粘度系数【Pa?s】，直接查表可得。

导热系数【W/(m?K)】，直接查表可得。

说明：《化工原理》书后的附录中，以上三个参数都是以一定的温度区间给出，本次实验中的定性温度全部落入同一个温度区间，因此导致所有数据均为一样。

表格7努赛尔数的求取

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 装订线导热系数d2 （查表得知） 努赛尔数（求法1） 普兰特数 雷诺数 努赛尔数管道（求法2） 名称 1.600E-02 2.830E-02 6.784E+01 6.960E-01 2.473E+04 6.506E+01 普通 1.600E-02 2.830E-02 5.647E+01 6.960E-01 1.949E+04 5.378E+01 普通 1.600E-02 2.830E-02 4.616E+01 6.960E-01 1.524E+04 4.418E+01 普通 1.600E-02 2.830E-02 3.808E+01 6.960E-01 1.211E+04 3.676E+01 普通 1.600E-02 2.830E-02 3.024E+01 6.960E-01 9.367E+03 2.993E+01 普通 1.600E-02 2.830E-02 2.345E+01 6.960E-01 7.109E+03 2.400E+01 普通 1.600E-02 2.830E-02 5.740E+01 6.960E-01 1.753E+04 4.942E+01 强化 1.600E-02 2.830E-02 4.639E+01 6.960E-01 1.302E+04 3.895E+01 强化 1.600E-02 2.830E-02 3.810E+01 6.960E-01 1.013E+04 3.186E+01 强化 1.600E-02 2.830E-02 2.864E+01 6.960E-01 7.390E+03 2.476E+01 强化 ? ? ?

表格7 数据说明

9 10 内管半径d2【m】，由实验书直接提供。 导热系数【W/(m?K)】

直接查表可得。

? 努赛尔数（求法1） Nu=α2d2λ

? ?

普兰特数，雷诺数，以上两表均已求出。

努赛尔数（求法2）

Nu=0.023Re0.8nPr，流体被加热时n=0.4。

? 易知，由方法二求得的努赛尔准数将严格符合幂级数为0.8的曲线（经验公式曲线），而方法一求得的努赛尔准数正是我们需要进行拟合的曲线（实验数据曲线），因此我们将使用方法二作为标准曲线加以对照。