气液两相流传热实验
一、实验目的
1、通过测定换热器冷、热流体的流量，测定换热器的进、出口温度，熟悉换热器性能的测试方法；
2、了解套管换热器的结构特点及性能。
3、通过测定参数计算换热器流体的热量；计算换热器的传热系数；并整理成准数关联式形式。
二、基本原理
1、概述
本换热器性能测试实验装置，主要对应用较广的套管式换热器进行其性能的测试。
其中，对套管式换热器可以进行顺流和逆流两种方式的性能测试。
换热器性能实验的内容主要为测定换热器的总传热系数，对数传热温差和热平衡误差等，并对实验数据进行整理，分析流体无相变时的对流传热系数与Dittus-Boelter 关联式。
2、实验装置参数
本实验所用的热水加热采用电加热方式，采用热水加热常温空气。
冷—热流体的进出口温度采用pt100加智能多路液晶巡检仪表进行测量显示，实验台参数如下：
（1）电加热管总功率：3KW
（2）冷热流体风机：允许工作温度：<80℃，额定流量：76 m 3/h 电机电压：220V 电机功率：750W
（3）孔板流量计： 流量：8-30m 3/h 允许工作温度：0-80℃
3、对流传热系数α的测定：
根据传热总方程，用实验测定。
m
Q
S t α=
∆ 式中：α－管内流体对流传热系数，W/（m 2·℃）；
Q －传热速率W ；
S －管内换热面积， m 2 ； ∆t m －对数平均温度差，℃。
本实验中，具体的计算过程如下：
,,56()m h p h Q q c t t =-，热水的物性数据取定性温度
56
2
t t +下的数值,计算质量流量, /m c V t q q kg s ρ=。
换热面积2 o S d l m π=，此处管内径0.016m ，壁厚0.0015m ，管长1.3m 。
{}()2121/ln /T T T T t m ∆∆∆-∆=∆
851t T T -=∆ 762t T T -=∆ t 5，t 6为热流体进出口温度， T 7，T 8为冷流体进出口温度。
依次可以求出对流传热系数α。
4.关联式的整理
求出努塞尔准数i u d N αλ=，普朗特准数p r c P μλ=，雷诺准数i
e ud R ρμ
=。
准数关联式为0.3m u e r N AR P =，其中的A ，m 可以用图解法得到。
具体做法是：先把关联式变换成
0.3m
u e
r N AR P =，然后两边取对数0.3
ln ln ln u e r N m R A P =+，求出m 和A 。
三、实验装置与流程
1．实验装置流程：
本实验装置采用空气和用阀门换向进行并逆流实验；工作流程如图2-1所示，换
热形式为热水—冷空气换热式。
图2-1 气液两相流实验装置流程示意图
四、实验步骤及注意事项
1 、实验前的检查工作
(1) 往热水罐内注水，水可从热水罐上方的水嘴进入。
观察液位计水位，应在水罐3/ 4 处。
必须将2 根加热管浸入水中，才能加热，否则干烧，造成加热管损坏而无法进行实验。
(2) 检查电路接线是否联接正确，接线点必须接触良好，零线不能经熔断器或开关后在接入电源。
接地线必须单独联接好。
2、实验操作步骤
（1）开启总电源电闸，然后开启自动控温及手动控温电闸使水罐加热。
（2）将自动控温给定温度调至90 ℃，将手动控温的电位器调至7A 左右，对水罐内的水进行加热，控制其温度，打开风机及相应阀门，此时冷风（最大流量）进入换热器内管。
（3）打开两相流换热器巡检测温仪表，仪表可逐点进行温度显示。
如温度超过95 ℃，可将手动控温的电位器旋小或大，使套管间热流体温度保持60-90 ℃左
右，热流体从换热器底端通过转子流量计后排出。
（4）利用放空阀调节空气流量（10～29m3／h），当空气流量，蒸气温度保持不变时，可用巡检仪表记录各点温度。
改变若干个不同热水流量，维持空气流量不变，读取5 组实验数据。
（5）停车。
首先关掉热流体，具体做法是顺序关闭自动控温、手动旋钮归零、手动控温。
然后关闭风机，具体做法是把放空阀打开（全开），关闭风机。
3、实验注意事项
（1）检查蒸气加热釜中的水位是否在正常范围内，特别是在每次实验结束后，每次实验开始前，如果发现水位过低，并及时补给水量。
（2）温控仪表及温度显示仪表的操作使用，请仔细参阅仪表说明书，然后再进行操作。
（3）热流体温度控制范围：60-90℃；
（4）冷流体流量控制范围：10-30m3/h；
（5）热流体流量控制范围：10-30m3/h。
五、实验结果整理
1、数据记录
2、数据整理
3、使用Origin 作图，以0.3
ln u
r
N P 对ln e R 作图，求出m ，A ，与经验值比较。
六、实验注意事项
1．热流体的加热温度不得超过95℃。
2．开机时先开启风机再启动热流体泵。
3．停机时应先停止加热管电源，20分钟后再关闭风机电源。