空气－蒸汽对流给热系数测定实验中冷流体和蒸汽的流向，对传热效果有何影响?

答：逆流时温差大，传热效果好，传热效率高。这是实验所能证明的，下面为试验步骤：实验目的1．通过对空气—水蒸气简单套管换热器的实验研究，掌握对流传热系数α?的测定方法，加深对其概念和影响因素的理解。并用线性回归分析方法，确定关联式Nu=ARemPr0.4中常数A、m的值。2．通过对管程内部插有螺旋线圈的空气—水蒸气强化套管换热器的实验研究，测定其准数关联式Nu=BRem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。试验步骤1．加热釜水；2．约加热十分钟后，启动鼓风机；3．打开旁路阀，使空气，水蒸汽通过，开始实验；4．调节阀门，记录压强差的最大值、最小值。5．调节阀门，并记录孔板压差△P、空气入口温度t1 、空气出口温度t2、壁面温度tW6．按上述步骤分别做出光滑管和粗糙管的数据；7．关闭加热器，切断电源。试验原理1．对流传热系数α?的测定对流传热系数α?可以根据牛顿冷却定律，用实验来测定，即 α?=Q?/（△tmi*Si） （6—14）式中 α?——管内流体对流传热系数，W/（m2·℃）； Q?——管内传热速率，W； Si——管内换热面积，m2； △tmi——管内流体空气与管内壁面的平均温差，℃； 平均温差由下式确定 △tmi= tw—[（tm1+ tm2）/2] （6—15）式中 tm1， tm2——冷流体空气的入口、出口温度，℃； tw——壁面平均温度，℃；因为传热管为紫铜管，其导热系数很大而管壁又薄，故认为内壁温度、外壁温度和壁面平均温度近似相等，用tw来表示。管内换热面积 Si=π·d ?·L ? （6—16）式中 d ?——传热管内径，m； L ? ——传热管测量段的实际长度，m。由热量恒算式 Q?=W ?c pi（ti2— ti1） （6—17）其中质量流量由下式求得 W ?=（V ?ρ?）/3600 （6—18）式中 V ?——冷流体在套管内的平均体积流量，m3/h； c pi——冷流体的定压比热，kJ/kg·℃； ρ?——冷流体的密度，kg/ m3。 c pi和ρ?可根据定性温度tm查得，tm=（tm1+ tm2）/2为冷流体进出口平均温度。 2．对流传热系数准数关联式的实验确定流体在管内作强制湍流时，处于被加热状态，准数关联式的形式为 Nui=AReimPrin （6—19）其中 Nui=α? d ?/λ?， Rei=uidiρ?/μ?， Pri=c piμ?//λ?物性数据λ?、c pi、ρ?、μ?可根据定性温度tm查得。经过计算可知，对于管内被加热的空气，普朗特准数Pri变化不大，可以认为是常数，则关联式的形式简化为 Nui=AReimPri0.4 （6—20）这样通过实验确定不同流量下的Rei与Nui，然后用线性回归方法确定A和m的值。 3．强化比的确定强化传热能减小传热面积，以减小换热器的体积和重量，提高现有换热器的换热能力，使换热器能在较低温差下工作。本实验采用在换热器内管插入螺旋线圈的方法。螺旋线圈是以线圈节矩H与管内径d的比值为技术参数。实验研究总结形式为Nu=BRem的经验公式。单纯研究强化效果，可以用强化比的概念作为评判准则，它的形式是Nu/Nu0，其中Nu是强化管的努塞尔准数，Nu0是普通管的努塞尔准数，显然，强化比Nu/Nu0>1，而且它的值越大，强化效果越好。 4．换热器总传热系数K0的确定实验中若忽略换热器的热损失，在稳态传热过程中，空气生温获得的热量与对流传递的热量及换热器的总传热量均相等，则 Q?=W ?c pi（ti2— ti1）=K0S0△tm （6—21）即以外表面为基准的总传热系数为 K0= Q?/（S0△tm） （6—22）式中传热量Q已由式（6—17）得到，换热面积以管外径为基准S0=π·d 0·L ?，传热间壁两侧对数平均温度差 △tm=[（T s—ti1）—（T s—ti2）]/ln[（T s—ti1）/（T s—ti2）] （6—23）式中 T s——蒸气温度，℃。在同一流量下分别求取简单套管换热器、强化套管换热器的总传热系数K0，并比较两种套管换热器K0值的大小。