空气-蒸汽给热系数测定_实验报告(6)

空气进口处蒸汽温度T1=108.7℃； 空气出口处蒸汽温度T1=108.7℃； 空气流量V=20.0m3/h；

数据处理：

空气进口密度

10

5

t 4.5 10

2 3

t 1.2916

1.1475kg/ m3，t=t1；

空气质量流量m2 V=0.0064kg/s； 空气流速u=27.63m/s； 空气定性温度 t2-t1= 43.9℃；

换热面积A d1l1= 0.0503m2； 空气的比热 Cp2=1005 J / (kg ℃)； 对数平均温度 tm

t1 t2

2

=56.65℃；

T1 t2 T2 t1

lnT1 t2T2 t1

=48.80℃；

总给热系数 K 流体粘度

m2cp2 t2 t1 A tm

6

2

= 114.65511 W/(m2·℃)；

3

5

( 2 10t 5 10t 1.7169） 10

= 1.994E-05 Pa·s,t=定性温

度；

流体导热系数

雷诺数 Re

2 10

8

t 8 10

2 5

t 0.0244

= 0.0288678 W/(m·℃)；

du

= 23699.222；

普兰特数 Pr

cp2

d

= 0.6940949；

Re

0.8

理论值 α=0.023杜赛尔数Nu

d

Pr

0.4

= 113.33827W/(m2·℃)；

= 62.817787。

八、实验结果与分析

1）在对实验值与理论值进行比较得，在温度的较小时误差较大，随着温度

的升高，误差减小。但在t1=34.7℃时误差最小，即在空气流速最大时，产生的误差最小。所以迪图斯-贝尔特公式在本实验中适合于空气进口温度为31~39℃，此时误差较小。

2）产生误差的原因可能有：随着温度的升高，气体的粘度增大；空气流量

减小使空气流速减小使传热过程更复杂。

2、实验数据图表：

由图表得拟合曲线方程：y = 0.8x - 3.7723； 则m =0.8； ln(A)=-3.7723； A=e-3.7723=0.0230；

所以实验数据可证明教材中的经验式Nu/Re0.4=0.023Re0.8的准确性。

九、讨论、心得 思考题：

1、实验中冷流体和蒸汽的流向，对传热效果有何影响？

答：无影响。因为Q=αA△tm，不论冷流体和蒸汽是迸流还是逆流流动，由于蒸汽的温度不变，故△tm不变，而α和A不受冷流体和蒸汽的流向的影响，所以传热效果不变。

2、在计算空气质量流量时所用到的密度值与求雷诺数时的密度值是否一致？它们分别表示什么位置的密度，应在什么条件下进行计算。

答：不一致。计算空气质量流量时所用到的密度值是冷流体进口温度下对应的密度；求雷诺数时的密度值时是冷流体进出口算术平均温度对应的密度。

3、实验过程中，冷凝水不及时排走，会产生什么影响，如何及时排走冷凝水？如果采用不同压强的蒸汽进行实验，对α关联式有何影响？

答：冷凝水不及时排走，附着在管外壁上，增加了一项热阻，降低了传热速率。在外管最低处设置排水口，若压力表晃动，则及时打开排冷凝水阀门，让蒸汽压力把管道中的冷凝水带走。

在不同压强下测试得到的数据，将会对α产生影响，因为PV=nRT，P与V是变量，P变化后T也随之改变，T改变后，蒸汽进口处的温度就会改变，△tm也会改变。 心得：

在没有做实验之前，因为对实验仪器的不了解，所以认为实验很难操作。

但是在认真预习的前提下，并且听取老师的讲解后，便能掌握具体的操作步骤完成实验。但是对于实验的原理并没有充分的理解。

我觉得做实验的过程是一个充满理性知识的过程，就像书本上的知识跳跃了起来一样。虽然在实验过程中的许多步骤都是重复的，但是通过自己的亲手操作和认真计算将原理进行证明的过程使我仿佛能够体会到科学家们智慧的结晶，而我也身临其境的体会到了学习化工原理的乐趣。

实验最重要的就是将理论付诸实践，平时上课时只能通过老师的讲解和自己的想象了解知识，虽然老师上课时会有形象的比喻让我们能够容易接受，但是许多时候我都不能明白为什么就能有这样的结论。而通过实验，给了我一个深入了解化工原理知识的平台。

最后，我认为实验报告的数据处理过程十分重要，在处理数据之中，解决问题便是对实验原理的进一步理解。