套管換熱器，汽熱交換系數(shù)及膜系數(shù)的測(cè)定
在工業(yè)生產(chǎn)或?qū)嶒?yàn)室實(shí)驗(yàn)研究中，為實(shí)現(xiàn)加熱或冷卻的目的.板式換熱器常需采用在一定形式的換熱器中進(jìn)行兩種流體間的間壁式熱交換操作。
為了更加經(jīng)濟(jì)有效地實(shí)現(xiàn)熱交換，需要選擇不同載熱體、不同形式的換熱器和有效的操作方式。因此，在不同換熱器中，在不同操作方式下，對(duì)各種物質(zhì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)定傳熱總系數(shù)和膜系數(shù)，可取得在一定條件下求算傳熱膜系數(shù)（給傳熱系數(shù)）的關(guān)聯(lián)式。在水平裝置的圓管內(nèi)流體（氣體或液體）作強(qiáng)制對(duì)流時(shí)，實(shí)驗(yàn)測(cè)定其傳熱膜系數(shù)即屬典型一例。
本實(shí)驗(yàn)采用水平裝置的套管換熱器，實(shí)驗(yàn)測(cè)定空氣與飽和水蒸氣之間進(jìn)行間壁熱交換過程的傳熱總系數(shù)，空氣在圓管內(nèi)作強(qiáng)制湍流流動(dòng)時(shí)的傳熱膜系數(shù).以及確立傳熱膜系數(shù)與眾多影響因素之間的關(guān)聯(lián)式。通過這一典型實(shí)驗(yàn)，達(dá)到對(duì)熱交換過程的實(shí)驗(yàn)研究方法有所了解，在實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)處理方面的技能受到一定訓(xùn)練的目的。顯然，通過實(shí)驗(yàn)一定會(huì)對(duì)傳熱過程的基本原理加深理解。
飽和水蒸氣與空氣之間通過固體壁所進(jìn)行的傳熱過程，是先由飽和水蒸氣冷凝給熱將熱量傳遞給固體壁面，然后由固體間壁的一側(cè)以導(dǎo)熱方式傳遞給壁的另一側(cè)，zui后再由壁面把熱量傳遞給空氣。簡而言之，熱冷流體間的傳熱過程是由給熱一導(dǎo)熱一給熱三個(gè)過程串聯(lián)組合而成的。一般情況下，飽和水蒸氣的冷凝給熱和導(dǎo)熱過程的熱阻都比較小，主要熱阻集中在空氣一側(cè)。當(dāng)空氣在圓管內(nèi)進(jìn)行強(qiáng)制湍流流動(dòng)時(shí)，形成湍流邊界層.在任一橫截面上的溫度分布如圖8-1所示。
在湍流邊界層中，靠邊壁面的一層薄的層流底層內(nèi)，熱量傳遞主要依靠分子傳導(dǎo)的方式進(jìn)行。多數(shù)流體尤其是空氣的導(dǎo)熱系數(shù)較小，所以該層內(nèi)具有很大的熱阻，以致造成很大的溫度梯度。在湍流主體內(nèi)由于強(qiáng)烈湍動(dòng)，熱量傳遞以對(duì)流方式為主，熱阻因而大為減小.溫度分布趨于均一。因此，壁面與流體之間給熱過程的熱阻主要集中在層流底層。若欲準(zhǔn)確地測(cè)定層外緣的溫度幾是不可能的，因此一般采用該截面上流體的平均混合溫度幾建立虛擬等效膜模型。在實(shí)驗(yàn)條件下，一般只能測(cè)得管中心溫度爪或湍流主體的溫度T'。嚴(yán)格講，幾、雙、尹三者并不*一致，但在強(qiáng)烈湍流條件下，三者較為接近。
