雷诺准数Re/— 光滑管摩擦系数 λ1/— 粗糙管摩擦系数λ2/— 孔板流量计局部阻力系数 ξˊˊ 1/— ˊ 旋塞的局部阻力系数（全开）ξ5、绘制Re—λ实验曲线 七、思考题
1/— 1、在压差计两管之间装一阀门的作用什么？
2、怎样排出管路系统内的气体，如何检测系统中的气体是否排净？ 3、不同管径不同水温下测得的Re—λ数据能否关联在同一条曲线上？
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实验四、套管换热器液－液热交换系数及膜系数的确定
实验学时：3 实验类型：验证 实验要求：必修 一、实验目的
本实验利用套管换热器实验装置，测定液-液热交换中总传热系数，以及流体在圆管内作强制湍流时的传热膜系数。通过实验，对这种传热过程的实验研究方法有所了解，并加深对流体传热基本原理的理解。 二、实验内容
1、测定套管换热器的传热总系数K；
2、测定流体在圆管内作强制湍流时的传热膜系数a。 三、实验原理、方法和手段
冷热流体通过固体壁所进行的热交换过程，先由热流体把热量传递给固体壁面，然后由固体壁面的一侧传向另一侧，最后再由壁面把热量传给冷热流体。热交换过程即给热---导热---给热三个串联过程组成。
若热流体在套管换热器的管内流过，而冷流体在管外流过，设备两端测试点上的温度如下图所示。则在单位时间内热流体向冷流体传递的热量，可由热流体的热量衡算方程表示：
Q?msCP(T1?T2) （1）
就整个热交换而言，有传热速率基本方程经过数学处理，得计算式
Q?KA?Tm （2）
?T1?(T1?T1')?T2?(T2?T)'2 （3）
套管热交换器两端测试点的温度
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平均温度差可按下式计算：
?T1?T1??T2?2 , ΔTm??T2ln(?T1/?T2)?T1?T??T2?2 , ΔTm?1?T22 （4）
由（1）和（2）联立，可得传热总系数计算式： K?msCP(T1?T2) （5）
A?Tm就固体壁面两侧的给热过程来说，给热速率基本方程为：
Q??1AW(T?TW)''Q??2AW(TW?T') （6）
根据热交换两端的边界条件，经数学推导，可得管内给热过程的速率计算式：
' （7） Q??1AW?TW
热流体与管内面之间的平均温度差可按下式计算：
T1?TW1(T?T)?(T2?TW2)'?2 , ΔTm?1W1T2?TW2ln(T1?TW1)/(T2?TW2)T1?TW1(T?T)?(T2?TW2)'?2 , ΔTm?1W1T2?TW22由（1）和（7）联立可得管内传热膜系数的计算式：
?1? （8）
msCP(T1?T2) （9） 'AW1?Tm同理可得到管外给热过程的传热膜系数的公式。
流体在圆形直管内作强制对流时，传热膜系数α与各项影响因素（管内径、流速、流体密度、流体黏度、定亚比热容和流体导热系数）之间的关系可关联成如下准数式：
Nu?aRemPrn ; Nu?ad/? ; Re?du?/? ; Pr?Cp?/?
上式中系数a和指数m、n的具体数值需要通过实验来测定，则传热膜系数可由上式计算。
例如：当流体在圆形直管内作强制湍流时，
Re?10000, Pr?0.7~160, 1/d?50
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则流体被冷却时，a值可按下式计算：
?du?0.8CP?0.30.8Nu?0.023RePr0.3 ; a?0.023()()
d??流体被加热时，a值可按下式计算：
?du?0.8CP?0.40.8Nu?0.023RePr0.4 ; a?0.023()()
d??当流体在套管环隙内作强制湍流时，上列各式中d用当量直径de替代即可。各项物性常数均取流体进出口平均温度下的数值。 四、实验组织运行要求
根据本实验的特点、要求和具体条件，采用“以学生自主训练为主的开放模式组织教学”。 五、实验条件
仪器：套管换热器液-液热交换实验仪、量筒（2000ml）； 试剂：蒸馏水（或软水）、冰块。 六、实验步骤
套管换热器液-液热交换实验仪实验装置及其流程
套管换热器液-液热交换实验仪
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1、恒温水槽；2、搅拌桨 ；3、循环水泵；4、转子流量计；5、冷水阀门；6、高位稳
压水槽；7、冷阱
（一）实验前准备工作
1、向恒温循环水槽中灌入蒸馏水或软水，直至溢流管有水溢出为止。 2、开启并调节通往高位稳压水槽的自来水阀门，使槽内充满水，并由溢流管有水流出。
3、将冰碎成细粒，放入冷阱中并掺入少许蒸馏水，使之成粥状。将热电偶冷接触点插入冰水中，盖严盖子。
4、将恒温水槽的温度定为55℃，启动恒温水槽的电热器，等温度到达后即可开始实验。
5、实验前需要准备好热水转子流量计的流量标定曲线和热电偶分度表。 （二）实验操作步骤
1、开启冷水阀门，测定冷水流量，实验过程中保持恒定。
2、启动循环水泵，开启并调节热水阀门使流量在60~250L·h-1范围内选取若干流量值（一般不少于5组数据）进行实验测定。
3、每调节一次热水流量，待流量和温度都恒定后再通过开关依次测定各点温度。
（三）实验注意事项
1、开始实验时，必须先向换热器通冷水，然后再启动热水泵。停止实验时，必须先停热电器，待热交换器管内存留热水被冷却后，再停水泵并停止通冷水。
2、启动恒温水槽的电热器之前，必须先启动循环泵使水流动。
3、在启动循环泵之前，必须先将热水调节阀门关闭，待泵运行正常后，再徐徐开启调节阀。
4、每改变一次热水流量，一定要等传热过程稳定之后，才能测数据。每测一组数据最好多重复几次。当流量和各点温度数值恒定后，表明过程已达稳定状态。
（四）实验记录
1、记录实验设备基本参数 (1)内管基本参数：
外径：d= mm； 壁厚：δ= mm；
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