流体传热虚拟仿真实验

一、实验目的

1.通过对简单套管换热器的实验研究，掌握对流传热系数 αi 的测定方法，加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=ARe^mPr^0.4 中常数 A、 m 的值。

2.通过对管程内部插有螺旋线圈的强化套管换热器的实验研究，测定其准数关联式Nu=BRe^m 中常数 B、 m 的值和强化比 Nu/Nu0，了解强化传热的基本理论和基本方式。

3.根据计算出的 Nu、 Nu0 求出强化比 Nu/Nu0，比较强化传热的效果，加深理解强化传热的基本理论和基本方式。

4.通过变换列管换热器换热面积实验测取数据计算总传热系数 K，加深对其概念和影响因素的理解。

5.认识套管换热器（光滑、强化）、列管换热器的结构及操作方法，测定并比较不同换热器的性能。

二、实验原理

传热是指由于温度差引起的能量转移，又称热传递。由热力学第二定律可知，凡是有温度差存在时，热量就必然发生从高温处传递到低温处，因此传热是自然界和工程技术领域中极普遍的一种传递现象。总传热系数 K 是评价换热器性能的一个重要参数，也是对换热器进行传热计算的依据。对于已有的换热器，可以通过测定有关数据，如设备尺寸、流体的流量和温度等，然后由传热速率方程式计算 K 值。传热速率方程式Q = K ´ S ´ DTm是换热器传热计算的基本关系。在该方程式中，冷、热流体的温度差△T是传热过程的推动力，它随传热过程冷热流体的温度变化而改变。

三、实验操作步骤

  1. 实验准备：检查实验装置处在开车前的准备状态。

        2. 换热器实验：
            1）打开总电源开关。
            2）打开普通套管热空气进口阀和普通套管冷空气进口阀。
            3） 打开冷热空气旁路调节阀（开到最大）， 启动风机。
            4）利用空气旁路调节阀来调节空气的流量并在一定的流量下稳定 3—5 分钟（仿真为数值不再变化） 后分别测量记录空气的流量， 空气进、出口的温度和管壁温度。
            5） 改变不同流量测取5组数据。
            6）强化管实验打开强化管热空气进口阀和强化管冷空气空气进口阀，用上述同样方法测取 5 组数据。
            7）列管实验打开列管热空气进口阀和列管冷空气空气进口阀，用上述同样方法测取5组数据。
            8）螺旋板实验打开列管热空气进口阀和列管冷空气空气进口阀，用上述同样方法测取5组数据。
            9）同样的方法适用于换热介质为冷水—热水、有机液体—废热蒸汽时，换热器的操作。
           10） 实验结束后，依次关闭加热开关、风机和总电源。

四、仿真画面