1、1/7/2023化工原理实验总传热系数与热损失 1/7/2023一、实验目的及任务1、定裸管及保温管的热损失，比较二者大小。2、测定保温管保温材料（聚胺酯泡沫塑料）的导热系数。3、掌握管壁对空气自然对流传热膜系数的测定方法。4、熟悉几种蒸汽加热设备传热系数的简便测定方法，并比较它们的大小。1/7/2023二、基本原理 工业生产中，若设备的外壁温度高于周围环境（大气）温度，则设备壁面将以对流和辐射方式向外散热，造成热损失。如果设备内为水蒸气冷凝，则只要测量设备内蒸汽的冷凝量即可算出热损失量。1/7/2023st 设蒸汽在其饱和温度 st下冷凝，产生凝液的 体积为 hmV3，密度为 3mkg，在饱
2、和温度下水蒸气的汽化潜热为 kgkjr，凝液温度也为则设备的热损失可由下式求得：rVQhkj3600rVKW1/7/2023对于置于大空间的小设备的自由放热情况而言，若其传热面积为 A2m，设备内蒸汽的温度为 st，周围空气的温度为 at，并假设保持不变，则其传热系数可按传热基本方程式mtKAQ求得，即：mtAQKKmKW21/7/2023asttAQKKmKW2对于强制对流换热设备，其传热系数仍可用上 式计算，但其中 mt应为对数平均值，就本实验装置水或空气经套管换热而言mt=出进进出ttttltssnt1/7/2023式中出t进tst表示水（或空气）的出口温度，表示水（或空气）的进口温度，
3、表示设备中蒸汽的饱和温度。计算热损失的对流辐射联合传热膜系数。可由下式求得：)(awwttAQKmKW21/7/2023式中Q为按式1求得到热损失量，wA2mwtat为设备的外壁面积，为壁温。为环境空气的温度。保温材料导热系数 可由下式求得。1221ln2rrttLQMKW1/7/2023式中：L-为保温层长度；1t-为保温层内表面温度；2t-为保温层外表面温度 1r-为保温层的内半径；2r-为保温层的外半径；Q-通过壁面散失的热量可按式1求得 1/7/2023三、装置和流程 本实验装置如图51所示。设备共有五根传热管，管径为344，管长1000，外套管管径为603.5。装置和流程见1/7/2
4、023图51 热损失实验装置图123456789(1-4)10(1-4)111212121212111111111516171819水蒸气去地沟来自风管排入大气来自高位水槽去地沟1413数字表示1/7/20231.加热蒸汽调节阀;2.压力表；3.排水阀；4.翅片管（翅片为装）5.水夹套管；6.裸管；7.空气夹套管；8.保温管；9.（14）液封管；10.（14）量筒；11.（15）凝液收集阀；12.（15）不凝性气体排气阀；13.空气调节阀；14.水调节阀；15、16.U型压差计；17.保温瓶；18.转换开关；19.UJ36电位差计；20.铠装热电偶 1/7/2023四、操作要点 1、在实验开始
5、前必须掌握UJ36电位差计的使用方法。2、调好冷却风速和水速：打开空气阀门13及水阀门14，参照压差流速图，利用U型压差计15.16，使风速及水速保持在常用流速范围。3、调好蒸汽流量；1/7/2023a）缓缓打开总蒸汽阀1，五根管子同时进气，打开排水阀3，排出气包内冷凝水，然后关闭。b）打开各个放气阀12，待空气排净后，再关小，但在整个实验过程中始终微开（以冒少量蒸汽为宜）。c）细心地调节总蒸汽阀1，使各个U型液封管9内保持4060水柱的液封，（不允许有夹带蒸汽冒出），使之稳定片刻，即可测取数据。1/7/20234、测定传热系数和热损失：用量筒10接取凝液，并用秒表记录时间。对空气套管每15分
6、钟计量一次凝液量，水套管实验由于凝液量大，每23分钟计量一次。测量凝液温度、裸管壁温、保温管保温层里外温度、室内空气温度，重复两次。1/7/2023 注意：为减少数据波动，实验时不得开启门窗和尽量减少在室内走动。5、实验结束停汽排净气包冷凝水，停空气、停水。并收拾整理现场，还清仪器设备，经导师允许后方可离开实验室。1/7/2023五、报告要求1、计算保温材料聚酯酯泡沫塑料的导热系数 。2、计算裸管道对流辐射联合传热膜系数 ，并于书中公式计算值进行比较。T3、计算空气套管，水套管道传热系数K并和经验数值进行比较。1/7/2023 4、比较保温管与裸管道热损失。5、实验结果讨论。1/7/2023六、讨论题 1、在实验过程中为什么要保持排气阀12有少量蒸汽冒出？为什么液封管又不允许夹带蒸汽？2、在测定水套管或空气套管传热系数k值时，为什么要保持冷却水速和冷却风速恒定？3、所测同一管截面不同环向位置的壁温是否相同进？为什么？计算时应怎样去壁温？壁温应接近蒸汽温度还是空气温度？为什么?1/7/2023 4、你测得值 与用教科书公式计算得的 是否一致？分析一下出现差异的原因有哪些？TT 5、试比较几根实验室的传热系数值，并从中体会出值主要受哪些因素影响。1/7/2023制作人 杨小伟 周坤 牛娅丽 贾海峰单位 九九化工系指导教师 梁英华 李国江
