换热器传热系数的测定
实验四传热系数测定实验
实验四 传热系数测定实验1．实验目的（1）观察水蒸汽在水平管外壁上的冷凝现象；（2）测定空气－水蒸汽在套管换热器中的总传热系数；（3）测定空气在圆形直管内强制对流时的传热膜系数及其与雷诺数Re 的关系。
2．基本原理在套管换热器中，环隙通以水蒸汽，内管管内通以空气，水蒸汽冷凝放热以加热空气，在传热过程达到稳定后，有如下热量衡算关系式（忽略热损失）：()()mW i i m i i p t t S t S K t t C V Q -=∆=-=αρ12由此可得总传热系数mi P i t S t t C V K ∆-=)(12ρ空气在管内的对流传热系数（传热膜系数） m w i P i t t S t t C V )()(12--=ρα上式中 Q ：传热速率，w ；V ：空气体积流量（以进口状态计），m 3/s ； ρ： 空气密度（以进口状态计），kg/m 3； C P ：空气平均比热，J/(kg ·℃)；K i ：以内管内表面积计的总传热系数，W/(m 2·℃)； αi ： 空气对内管内壁的对流传热系数，W/(m 2·℃)； t 1、t 2 ：空气进、出口温度，℃； S i ：内管内壁传热面积，m 2；Δt m ：水蒸气与空气间的对数平均温度差，℃；2121ln)()(t T t T t T t T t m -----=∆ T ：蒸汽温度（取进、出口温度相同），℃。
(t w －t )m ：空气与内管内壁间的对数平均温度差，℃；22112211ln )()()(t t t t t t t t t t w w w w m w -----=- t w1、t w2 ：内管内壁上进、出口温度，℃。
当内管材料导热性能很好，且管壁很薄时，可认为内管内外壁温度相同，即测得的外壁温度视为内壁温度。
流体在圆形直管内作强制湍流（流体流动的雷诺数Re ＞10000）时，对流传热系数αi与雷诺数Re 的关系可近似写成 ni A Re =α式中A 和n 为常数。
不同换热器的操作及传热系数的测定思考题
1. 引言换热器作为化工设备中常见的一种，其操作和传热系数的测定对于实际生产具有重要意义。
换热器的种类繁多，不同的操作方式和结构特点对于传热性能有着直接影响。
本文将针对不同换热器的操作以及传热系数的测定进行深入探讨，旨在帮助读者更全面地理解换热器的工作原理及其实际应用价值。
2. 不同换热器的操作2.1 管壳式换热器管壳式换热器是常见的一种换热设备，其操作方式较为灵活多样。
在实际应用中，可以根据不同的介质流动情况和传热需求，采用单相流、多相流或者混合流的操作方式。
管壳式换热器还可以通过改变进出口介质的温度和流速来实现不同的传热效果，从而满足工艺生产的需要。
2.2 板式换热器板式换热器的操作相对简单，通常采用平行流或逆流的方式进行传热。
其特点是传热效率高、占地面积小，适用于要求高效率换热的场合。
在实际操作中，可以通过控制板片的数量和间距来调节传热效果，以满足不同工艺条件下的换热需求。
2.3 螺旋板式换热器螺旋板式换热器是一种结构复杂、传热效果良好的换热设备。
其操作方式多样，可以根据具体的介质性质和工艺要求来选择不同的传热方案。
螺旋板式换热器还可以通过调节螺旋板的角度和间距来改变流体的流动路径，从而实现更高效的传热效果。
3. 传热系数的测定3.1 热工学方法传热系数是反映换热器传热性能的重要参数，其测定方法多种多样。
其中，热工学方法是比较常用的一种，通过测量流体的温度、压力和流速等参数，结合换热器的结构特点和换热介质的性质，可以较为准确地计算出传热系数的数值。
3.2 实验方法除了热工学方法外，实验方法也是传热系数测定常用的手段之一。
在实际操作中，可以利用换热器试验台或者实验室设备，通过控制流体的温度、压力和流速等参数，结合换热器的结构特点和试验介质的性质，进行传热系数的实际测定。
4. 个人观点和理解通过对不同换热器的操作和传热系数测定方法的探讨，我对换热器的工作原理和实际应用有了更深入的理解。
在实际生产中，根据工艺条件和介质特性选择合适的换热器操作方式和传热系数测定方法，可以更好地发挥换热器的效果，提高生产效率和产品质量。
传热系数的测定实验
实验４ 传热系数的测定实验一、实验目的⒈ 测定流体在套管换热器内作强制湍流时的对流传热系数i α。
⒉ 并将实验数据整理成准数关联式Nu=ARe m Pr 0.4形式，确定关联式中常数A 、m 的值。
⒊ 了解强化传热的基本理论和采取的方式。
二、实验原理实验2-1 普通套管换热器传热系数及其准数关联式的测定⒈ 对流传热系数i α的测定 根据牛顿冷却定律im ii S t Q ⨯∆=α （4-1） 式中：i α—管内流体对流传热系数，W/(m 2·℃)； Q i —管内传热速率，W ； S i —管内换热面积，m 2；m t ∆—冷热流体间的平均温度差，℃。
()()221i i w m t t T t +-=∆ （4-2）式中：t i1，t i2—冷流体的入口、出口温度，℃；ｔw —壁面平均温度，℃；因为换热器内管为紫铜管，其导热系数很大，且管壁很薄，故认为内壁温度、外壁温度和壁面平均温度近似相等，用t w 来表示，由于管外使用蒸汽，近似等于热流体的平均温度。
管内换热面积：i i i L d S π= （4-3）式中：d i —内管管内径，m ；L i —传热管测量段的实际长度，m 。
由热量衡算式：)(12i i pi i i t t c W Q -= （4-4）其中质量流量由下式求得：3600ii i V W ρ=（4-5）式中：V i —冷流体在套管内的平均体积流量，m 3 / h ； c pi —冷流体的定压比热，kJ / (kg ·℃)； ρi —冷流体的密度，kg /m 3。
c pi 和ρi 可根据定性温度t m 查得，221i i m t t t +=为冷流体进出口平均温度。
t i1，t i2， t w ， V i 可采取一定的测量手段得到。
⒉ 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，被加热状态，准数关联式的形式为n i mii A Nu Pr Re =. （4-6）其中： i ii i d Nu λα=， i i i i i d u μρ=Re ， ii pi i c λμ=Pr 物性数据λi 、c pi 、ρi 、μi 可根据定性温度t m 查得。
实验三 传热系数K和给热系数α的测定
实验三 传热系数K 和给热系数α的测定一、 实验目的1. 了解间壁式传热元件和给热系数测定的实验组织方法；2. 学会给热系数测定的试验数据处理方法；3. 了解影响给热系数的因素和强化传热的途径。
二、实验原理在工业生产中，间壁式换热器是经常使用的换热设备。
热流体借助于传热壁面，将热量传递给冷热体，以满足生产工艺的要求。
影响换热器传热速率的参数有传热面积、平均温度差和传热系数三要素。
为了合理选用或设计换热器，应对其性能有充分的了解。
除了查阅文献外，换热器性能实测是重要的途径之一。
传热系数是度量换热器性能的重要指标。
为了提高能量的利用率，提高换热器的传热系数以强化传热过程，在生产实践中是经常遇到的问题。
列管换热器是一种间壁式的传热装置。
冷热液体间的传热过程是由热流体对壁面的对流传热、间壁的热传导、以及壁面对冷流体的对流传热这三个传热子过程组成，其所涉及的热量衡算为：1212()()()()h h w c c w mw w Q KA T t Q A T t Q A t t A Q t t ααλδ=-=-=-=- 1122111w w w w h h m c c T t t t t t T tQ A A A KA δαλα----==== 1h h m c cK A A A A A A δαλα=++在所考虑的这个传热过程忠，所涉及的参数共有13个，采用因次分析方法 ：π=13-4=9个无因次数群。
该方法的基本处理过程是将研究的对象分解成两个或多个子过程 。
即：12(,)K f αα≈分别对α1、α2进行研究：1111111(,,,,,)p f d u c αρμλ=无因次处理得：0(,)Re Pr p b c c d du f Nu a μαρλμλ=→= 1）传热系数K 的实验测定热量衡算式：21()c c pc Q q c t t ρ=- 传热速率式：m Q KA t =∆ 其中：12211221()()lnm T t T t t T t T t ---∆=--两式联立，得：21()c c pc mq c t t K A t ρ-=∆2）给热系数α的实验测定热量衡算式：21()c c pc Q q c t t ρ=- 传热速率式： c mc Q A t α=∆ 其中：2121()()lnw w mc w w t t t t t t t t t ---∆=--下上上下两式联立，得：21()c c pc c mcq c t t A t ρα-=∆三、实验装置及流程图本实验选用空气作为冷流体 华理是冷却水，水蒸汽作为热流体。
换热器传热系数测定
强化内管内插物(螺旋线圈）尺寸
丝径h(mm)
1
截距H(mm）
40
加热釜
操作电压
≤200V
操作电流
≤10A
3页
（三）、空气流量测量
空气流量测量由孔板流量计测量，由以下公式计算：
（m3/h） （5 12）
（m3/h） （5 13）
（m3/h） （5 14）
式中，V—空气实际流量，m3/h； Vt1—入口温度下的空气体积流量，m3/h；
化工实验报告
姓名：学号：报告成绩：
课程名称
化工原理实验
实验名称
换热器传热系数的测定实验
班级名称
组 长
同组者
指导教师
实验日期
教师对报告的校正意见
一、 实验目的
1、了解传气—汽对流热的基本理论，掌握套管换热器的操作方法。
2、掌握对流传热系数 α i 测定方法，加深对其概念和影响因素的理解。
3、应用线性回归分析方法，确定关联式 中常数 A、m 的值。
（5 11）
式中S0-传热管外表面传热面积，m2。因为本实验中αi<<α0(αi、α0分别为管内，外壁传热系数)，故传热管内的对流传热系数αi≈冷热流体间的总传热系数K0。
4、实验装置
(一）实验装置流程图
（2）设备参数
实验内管内径d1(mm)
实验内管外径d2(mm)
实验外管内径D1(mm)
实验外管外径D2(mm)
4、接通电源总开关，设定加热电压185V，启动电加热器开关，开始加热。
（二）实验过程
1、一段时间后水沸腾，观察蒸汽排出口有恒量蒸汽排出，标志着实验可以开始。
2、约加热10ming后，可提前启动鼓风机，保证开始时空气入口温度t1比较稳定。
实验换热器传热系数的测定
一、实验目的 二、根本原理和换热器构造原理 三、设备参数 四、实验步骤 五、实验报告要求 六、思考题
中北大学化工原理课程组
实验目的
1、了解换热器的根本构造与操作原理； 2、学习传热系数K与对流传热系数α的测定 方法； 3、学习如何运用实验的方法求出描述过程规 律的经历公式，检验通用的传热膜系数准数方程； 4、了解影响给热系数的因素和强化传热的途 径。
膜系数α值。进而算得Nu准数值。牛顿冷却定律：
QAtm
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式中：α—传热膜系数，[W/m2 ℃]；
Q—传热量，［W］；
A—总传热面积，[m2]； ∆tm—管壁温度与管内流体温度的对数平均温差， [℃]。
传热量Q可由下式求得：
Q W c p t2 t 1 /3 6 V 0 c p t2 0 t 1 /36
V——空气流量 (m3/h) 2、换热套管： 套管外管为玻璃管，内管为黄铜管。 套管有效长度：1.25m，内管内径：0.022m
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实验步骤
1、翻开进水阀门，使水量维持在一定数值。 2、全开风机旁通阀，接通风机电源，再关小旁通阀， 使空气流量适当。
3、接通加热器电源，加热空气到90～100℃。
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根本原理
在工业生产中，要实现热量的交换，须采用 一定的设备，此种交换的设备称为换热器。
化工生产中所指的换热器，常指间壁式换热 器，它利用金属壁将冷、热两种流体间隔开，热 流体将热传到壁面的另一侧〔对流传热〕，通过 坚壁内的热传递再由间壁的另一侧将热传递给冷 流体。从而使热流体物流被冷却，冷流体被加热， 满足化工生产中对冷物流或热物流温度的控制要 求。
4、维持水及空气流量不变，改变空气进口温度3～4次。 每次测量需待热空气进口温度在一定时间〔约10分钟〕根 本不变时，方可读取有关数据。
传热系数测定的实验
传热系数测定的实验（水蒸气-空气体系）一.实验目的1.了解管套式换热器的结构2.观察水蒸气在水平换热管外壁上的冷凝现象，判断冷凝类型3.测定水蒸气—空气在换热器中的总传热系数K和对流给热系数a，加深对其概念和影响因素的理解。
4.学习线性回归法确定关联式Nu=ARe m pr0.4中常数A，m的值5.掌握热电偶测量温度的原理和方法二.实验原理1.总传热系数的测定在套管换热器中，环隙通以水蒸气，内管通冷空气，水蒸气冷凝放出热量加热空气。
当冷热液体在换热器内进行稳定传热时，该换热器同时满足热量衡算和传热速率方程，若忽略热损失，公式如下：Q=KAΔt m=q m c p(t2-t1)三．实验内容1.衡量水蒸气-空气通过换热器的总传热系数K对实验数据进行线性回归，求出准数方程Nu=ARe m pr0.4中的常数A，M的值2.通过计算分析影响总传热系数的因素四.实验装置来自蒸汽发生器的水蒸气进入不锈钢套管换热器，与来自风机的空气进行热交换，冷凝水通过管道排入地沟，冷空气经转自流量计进入套管换热器内管热交换后装置。
实验流程如图：五．实验步骤1.检查蒸汽发生器的仪表和水位是否正常。
2.打开换热器的总电源开关，打开仪表电源开关，观察仪器读数是否正常。
3.当蒸汽压稳定后，排除蒸汽发生器到实验装置之间管道中的冷凝水，防止夹带冷凝水的蒸汽损坏压力表及压力变送器。
4.打开换热器内的不凝性气体排除阀。
5.刚开始通入蒸汽时，要仔细调节蒸气进口阀的开度，让蒸气徐徐流入换热器中，逐渐加热，由冷态转变为热态，不得少于10MIN。
6.恒定空气流量，改变蒸气压，测量4组实验数据。
改变客气流量，恒定蒸汽压，测量4组数据7.实验完毕，清理实验场地。
传热系数测定的实验（水-热空气体系）一.实验目的1.了解列管式换热器的结构。
2.测定水-热空气在换热器中的总传热系数K和对流给热系数α加深对其概念影响因素的理解。
3.学习线性回归法确定关联式Nu=ARe m pr0.4中常数A，m的值4.掌握热电偶测量温度的原理和方法二．实验原理在列管式换热器中，壳程通冷水，管程通热空气，热空气冷却放热加热水。
chapter6-热交换器的实验与研究.ppt
由直径3mm以下的铜丝或钢丝按一定的节距绕成。 在管内，流体一方面由于螺旋线圈的作用发生旋转，一方面还周期性的受到线圈 的螺旋金属丝的扰动，因此使得传热强化。
流动的螺旋线圈强化传热管的阻力和传热综合性能最佳。
7、螺旋内肋管和直内肋管
内肋管一般可分为直内肋管和螺旋内肋管两大类。 主要作用：一是提高管内工质和壁面的散热系数，二降低管壁的温度
常用强化传热技术实例
一. 应用流体旋转法强化管内单相流体的强制对流换热
采用插入物，如：扭带、间隔扭带、错开扭带、静态混合器，螺旋片、 螺旋线圈、螺旋弹簧等。
1、扭带
扭率：Y=H/di, 最佳的扭率在5左右
原因：水力直径减小
产生切向速度分量，导致流速和混合增加 扭带和壁面紧密接触，接触热阻小，增大了换热面积
看成标准式 y=a+bx，可利用作图的方式得到 a，b；进而得到 ci。
二、阻力特性试验
通过测量压力差，绘出压力～速度曲线图 P＝f（w）
三、传热强化
所谓强化传热是指通过对影响传热的各种因素的分析与计算，采用某些技术措施以 提高换热设备的传热量。
Q KFt
a）扩展传热面积：翅片管、波纹管、板翅等等。 b）加大传热温差： 提高管内蒸汽的压力，提高热水采暖的热水温度，降低冷却水的温度（用深井水） ； 改变换热流体之间的流动方式。
2、间隔扭带
3、静态混合器
4、螺旋片
由金属薄片绕在心轴上而成 螺旋片的宽度与管子内径相比小得多，所以内插螺旋片的传热强化管比内插 扭带的管子金属耗量要少很多。 扭带的作用是使得管内的全部流体发生旋流，所以阻力较大；而采用螺旋片 时，流体的旋转主要方式在强化传热所需要扰动的近壁处，所以类似的传热 效果下，内插螺旋片的管子流动阻力小。
管式换热器传热系数的研究
第23卷第1期2021年1月Vol.23,No.1Januaiy2021大连民族大学％报Journal of Dalian Minzu University文章编号：2096-13=3(2021)01-0001-06管式换热器传热系数的研究齐济，刘春艳，方兴蒙,姚暄泽，石松(大连民族大学生命科学学院，辽宁大连116605)摘要:研究影响传热系数的因素,包括换热器几何结构和列管换热器的不同管程流动分布的影响，以便在设计过程中合理调整结构参数,使换热器提高传热性能％通过对换热器结构、流动状态、管程流动分布变化的实验，处理并分析实验数据,得出在套管换热器内，插入强化丝不仅可以增加空气侧对流传热系数,而且对蒸汽侧对流传热系数也有提高作用，空气流速越快,效果越明显;列管换热器中，单管流动总传热系数最大,随着流通管数的增加，流速降低,传热系数降低。
插入强化丝导致流动阻力增大、速率减小、边界层变厚、热阻增加、强化效果不理想％关键词:传热系数;强化传热技术;列管换热器;套管换热器中图分类号:TK124文献标志码:AResearch on Heat Transfer Coefficient of Tube Heat ExchangersQI Ji,LIU Chun-yan,FANG Xing-meng,YAO Xuan-ze,SHI Song(Schooi of Life Science,Dalian Minzu University,Dalian Liaoning116605,China)Abstract:Thr factors affecting thr heat transfer coefficients were investifated,which included thr geometricoi structure of a heat exchanarr and thr fow distribution in tubr patOs of a tubr heat so as to adjust thr structurai parameters rersonabiy in future design and improve the heat transfer peOormancc of the heat exchanger.By changing its structure,fow pdem and the tube side fow distribution,and on the cclculation and analysis of expemmentai datr,the foilowing conclusions were o btained.The heat transfer coefficients of both air and steam sines in the doubie-pipe heat exchanger wera increased by inseymg reinforcement wire.The heat transfer coefficient was increased with air velocity increasing.In the tubular heat exchangee,the totai heat transfee coefficient of single-pipe fow was maxirnum in the tubular heat exchangee.As the numbee of eowing pipes increased,the heat transfee coefficient decreased with the reduction of S ow speed.With the insetion of reinforced wire,the S ow resistanco increased,the rate decreased,the boundsy layee thickened,and the thermt resistanco increased,which meant the strengthening effeci was not ineOKey words:heat transfee coefficient;heat transfee enhancement technoloey;tubulae heat ec-change);douboe-pipeheatecchange)传热不仅是自然界中普遍存在的能量传递现象,也是工业生产中最常见的单元操作过程之一%无论在能源、化工、动力、冶金、机械等工业过程中，还是在建筑、农业、环境保护等领域，都涉及传热过程。
换热器的操作及传热系数的测定实验报告
换热器的操作及传热系数的测定实验报告
实验名称：换热器的操作及传热系数的测定
实验目的：通过实验操作和数据测量，了解换热器的基本原理和操作方法；掌握传热系数的测量方法。
实验仪器：换热器、温度计、手动阀、流量计、压力计等。
实验步骤：
1.将换热器放置在试验桌上，并拆下端盖，清洗内部管道；
2.连接好冷却水管和加热水管，并打开水源，使其流通；
3.调整手动阀，控制加热水的流量，并记录下加热水的流量和温度；
4.调整流量计，控制冷却水的流量，并记录下冷却水的流量和温度；
5.按照实验要求，改变加热水和冷却水的流量和温度，并观察换热器内部温度变化；
6.根据测量结果，计算出换热器的传热系数，并与理论值进行比较。
实验结果：
加热水温度（℃）：70
加热水流量（L/min）：1
冷却水温度（℃）：20
冷却水流量（L/min）：3
在以上条件下，换热器内的温度变化如下表所示：
时间（min）温度（℃）
0 20
1 25
2 32
3 40
4 47
5 53
6 60
7 62
8 63
9 64
10 65
根据实验数据计算得出换热器的传热系数为：h=250 W/m2·℃，与理论值进行比较，误差较小。
实验结论：通过实验，我们了解了换热器的基本原理和操作方法；掌握了传热系数的测量方法。
同时，我们发现换热器的传热速度与流量和温度等因素有关。
对于工程实践来说，需要在具体情况下合理地选择换热器的参数，以达到最佳的传热效果。
传热综合实验
换热器的操作和传热系数的测定一、实验目的1、了解换热器的结构；2、掌握测定传热系数K 的方法；3、学会换热器的操作方法，提高研究和解决传热实际问题的能力 二、基本原理列管式换热器是工业生产中广泛使用的一种间壁式换热设备，通常由壳体、管束、隔板、挡板等主要部件组成。
冷、热流体借助于换热器中的管束进行热量交换而完成加热或冷却任务。
衡量一个换热器性能好坏的标准是换热器的传热系数K 值。
().T h h ph Q W C T =-进出()进出t t C W pc C c -=.Q由传热速率方程式知： Q=KA m t ∆式中/m t m t t ψ∆∆=∆(),t f PR ψ∆= t ψ∆可由P ，R 两因数根据安得伍德（Underwood ）和鲍曼(Bowman)提出的图算法查取。
式中：hQ 、cQ ——热、冷流体的传热速率〔W 〕Q ——换热器的传热速率〔W 〕h W 、c W ——热、冷流体质量流量〔kg/s 〕(h W =h h V ρ.) ph C 、pc C ——热、冷流体的平均恒压热容〔J/kg C 0〕T 进、T 出——热流体进、出口温度〔C 0〕 进t 、出t ——冷流体进、出口温度〔C 0〕K ——换热器的总传热系数〔W/.2m C 0〕 A ——换热器传热面积〔2m 〕（A ＝l d n ⋅⋅⋅π）m t ∆——冷、热流体的对数平均传热温差〔C 0〕'mt ∆——按逆流流动形式计算的对数平均传热温差〔C 0〕 ()()/T I m Tt t t T t n T t ---∆=--进出出进进出出进T t t P t -=-出进进进T T R t t =-出进出进－以管束外表面积为基准的传热系数0K 可由下式求取：三、实验装置及流程 介质A ：空气经增压气泵（冷风机）C601送到水冷却器E604，调节空气温度至常温后，作为冷介质使用。
()00t c pc cm mW C t Q K A t n d l t π-==∆⋅⋅⋅⋅∆出进介质B：空气经增压气泵（热风机）C602送到热风加热器E605，经加热器加热至70℃后，作为热介质使用。
传热系数的测定实验
实验４ 传热系数的测定实验一、实验目的⒈ 测定流体在套管换热器内作强制湍流时的对流传热系数i α。
⒉ 并将实验数据整理成准数关联式Nu=ARe m Pr 0.4形式，确定关联式中常数A 、m 的值。
⒊ 了解强化传热的基本理论和采取的方式。
二、实验原理实验2-1 普通套管换热器传热系数及其准数关联式的测定⒈ 对流传热系数i α的测定 根据牛顿冷却定律im ii S t Q ⨯∆=α （4-1） 式中：i α—管内流体对流传热系数，W/(m 2·℃)； Q i —管内传热速率，W ； S i —管内换热面积，m 2；m t ∆—冷热流体间的平均温度差，℃。
()()221i i w m t t T t +-=∆ （4-2）式中：t i1，t i2—冷流体的入口、出口温度，℃；ｔw —壁面平均温度，℃；因为换热器内管为紫铜管，其导热系数很大，且管壁很薄，故认为内壁温度、外壁温度和壁面平均温度近似相等，用t w 来表示，由于管外使用蒸汽，近似等于热流体的平均温度。
管内换热面积：i i i L d S π= （4-3）式中：d i —内管管内径，m ；L i —传热管测量段的实际长度，m 。
由热量衡算式：)(12i i pi i i t t c W Q -= （4-4）其中质量流量由下式求得：3600ii i V W ρ=（4-5）式中：V i —冷流体在套管内的平均体积流量，m 3 / h ； c pi —冷流体的定压比热，kJ / (kg ·℃)； ρi —冷流体的密度，kg /m 3。
c pi 和ρi 可根据定性温度t m 查得，221i i m t t t +=为冷流体进出口平均温度。
t i1，t i2， t w ， V i 可采取一定的测量手段得到。
⒉ 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，被加热状态，准数关联式的形式为n i mii A Nu Pr Re =. （4-6）其中： i ii i d Nu λα=， i i i i i d u μρ=Re ， ii pi i c λμ=Pr 物性数据λi 、c pi 、ρi 、μi 可根据定性温度t m 查得。
换热器的操作及传热系数的测定实验报告
换热器的操作及传热系数的测定实验报告换热器是一种用于传递热量的设备，常用于工业生产中的加热、冷却和废热利用等方面。
换热器的基本结构包括热交换管路、壳体、传热管束、挂板、密封装置、支撑装置、进出口法兰等部分。
换热器的工作原理是通过将两种流体分别在管束和壳体中流动，使它们在壳体内接触并交换热量，从而达到加热或冷却的目的。
其中一种流体在管束内流动，称为管束流体；另一种流体在壳体内流动，称为壳体流体。
管束流体和壳体流体之间的热量传递是通过管壁进行的。
2.换热器传热系数的测量方法和计算公式换热器传热系数是评价换热器传热性能的重要指标，它是指单位面积换热器传递的热量与传热面积和传热温差的比值。
传热系数的测量方法主要有实测法、计算法和综合法，其中实测法是最常用的一种方法。
实测法的基本思路是通过实验来测定换热器的传热系数。
具体测量步骤如下：(1)将待测流体进入传热侧管束，另一侧进入冷却水，调节流量和温度，使达到稳定状态；(2)测量进出口流量和温度，根据能量守恒原理计算出管束流体的热量传递量；(3)根据壳侧冷却水的温升和流量，计算出壳侧的热量传递量；(4)根据了解的流体物理性质和实验数据，计算出传热系数。
传热系数的计算公式如下：α = Q/(SΔT)其中，α为传热系数，单位为W/(m2·K)；Q为单位时间内传递的热量，单位为W；S为传热面积，单位为m2；ΔT为传热温差，单位为K。
三、实验设备和材料1.换热器2.温度计3.流量计4.水泵5.电源6.水槽7.热交换介质8.计算机四、实验步骤1.准备工作(1)检查实验设备是否完好无损，如有损坏应及时修理；(2)检查实验室环境是否符合实验要求；(3)将实验设备接通电源并进行预热。
2.操作换热器(1)将加热介质进入传热侧管束，另一侧进入冷却水；(2)打开水泵，调节流量和温度，使达到稳定状态；(3)测量进出口流量和温度。
3.传热系数的测量和计算(1)根据实验数据计算出传热系数。
换热器的操作和传热系数的测定
换热器的操作和传热系数的测定一、实验目的(1)了解换热器的结构;(2)掌握换热器主要性能指标的标定方法；(3)学会换热器的操作方法。
二、基本原理在工业生产中换热器是一种经常使用的换热设备。
它是由许多个传热元件（如列管换热器的管束）组成。
冷、热流体借助于换热器中的传热元件进行热量交换而达到加热或冷却任务。
由于传热元件的结构形式繁多，由此构成的各种换热器之间的性能差异颇大。
为了合理的选用或设计换热器，对它们的性能应该要充分的了解。
除了文献资料外，实验测定换热器的性能是重要途径之一。
换热器是一种节能设备，它既能回收热能，又需消耗机械能。
因此，度量一个换热器性能好坏的标准是换热器的传热系数K和流体通过换热器的阻力损失Δp。
前者反映了回收热量的能力，后者是消耗机械能的标志。
因此，在组织换热器的性能测定时，需要安排上述两方面的内容。
（1）传热系数K对于不变相的液-液换热系统，由热量衡算可知：Qℎ=Q c+Q损(4-43)Qℎ=Gℎc pℎ(T进−T出)(4-44)Q c=G c c pℎ(t出−t进)(4-45)若实验装置保温良好，Q损可忽略不计，则Qℎ=Q c=Q(4-46) 由于实验过程中存在随机误差，一般情况下式4-46并不成立、换热器的传热量为Q=Qℎ+Q c2(4-47) 换热器的操作优劣以操作平衡度η度量，即η=Q−QℎQ×100(4-48) 由传热速率方程式知：Q=KA∆t m(4-49)式中：∆t m =ε∆t ∙∆t m 逆，∆t m 逆=T 进−t 出 − T 出−t 进lnT进−t 出T出−t进(4-50)K 为以冷流体侧的传热面为基准的传热系数K =11αc +δλA c A m +A c αℎA ℎ(4-51)或K =f (G e ,G ℎ)(4-52)符号说明：K 传热系数α流体的给热系数 A 换热器的传热面积 G 流体的质量流量 c p 流体的恒压热容 T 热流体温度 t 冷流体温度 ∆t 传热温度差ε∆t 传热平均温差的修正系数，全逆流时ε∆t =1。
换热器的操作和总传热系数的测定
换热器的操作和总传热系数的测定一、实验目的1. 了解换热器的结构与工作原理。
2. 掌握换热器总传热系数的测定方法。
3. 了解换热器的操作方法与强化途径。
二、实验原理换热器在工业生产中是经常使用的设备。
热流体借助于传热壁面，将热量传递给冷流体，以满足生产工艺的要求。
影响换热器传热量的参数有传热面积、平均温度差和总传热系数三要素。
为了查阅文献外，换热器性能实测是重要的途径之一。
总传热系数是度量换热器性能的重要指标。
为了提高能量的利用率，提高换热器的总传热系数以强化传热过程，是生产实践中经常遇到的问题。
列管换热器是一种间壁式的传热装置，冷热液体间通过壁面完成传热过程。
由热流体对壁面的对流传热、间壁的固体传导和壁面对冷流体的对流传热三个传热子过程组成。
以冷流体侧传热面积为基准的总传热系数与三个子过程的关系为冷流体→壁面→热流体。
由此可知，通过分别考察冷热流体流量对传热系数的影响，可达到了解某个对流传热过程的性能。
若要了解对流给热过程的定量关系，可由非线性数据处理而得Hh C m C c A A A A K αλδα++=11这种研究方法是过程分解与综合实验研究方法的实例。
总传热系数K 借助于传热速率方程式和热量衡算方程式求取 热量衡算方程式()()出进出进t t C G Q T T C G Q Pc c Ph h h -=-=c损Q Q Q c h +=换热器保温良好0=损Q则Q Q Q c h ==由于实验过程中存在随机误差，换热器的传热量为()2/c h Q Q Q +=换热器的操作优劣以传热不平衡度η度量，即%100⨯-=θθθηh 总传热速率方程式m t KA Q ∆=()()进出出进进出出进t T t T t T t T t m ----=∆ln上面各式中：K 为总传热系数；α为流体的给热系数；A 为换热器的传热面积；G 为流体的质量流量；Q 为传热量；C p 为流体的恒压热容；T 为热流体温度；t 为冷流体温度；△t 为传热温度差；η为操作不平衡；λ为固体壁的导热系数；δ为固体壁的厚度。
传热系数的测定
12211221()()ln m T t T t t T t T t ---=-- t m Q KA = 12=2Q Q Q +12Q Q ==0Q 损22221()s p Q m C t t =-11112()s p Q m C T T =-一、实验目的1.了解换热器的结构，学会换热器的操作方法；2.测定换热器总的换热系数。
二、实验原理获得传热系数的途径：一是实验测定，二是用传热器的对流传热系数计算。
热量衡算方程式:理想状态下 ，则 ，取 ,A=n2πrlK —传热系数 Q —单位时间内冷热流体之间的热交换量，KJ/s(KW) ms1，ms2—热、冷流体的质量流量Kg/sCp1,Cp2—热、冷流体的定压热容KJ/Kg.KT1,T2—热流体进出口温度Kt1,t2—冷流体进出口温度Kn —列管根数三：实验步骤1、打开阀门，给热水槽和冷水槽注水；并加热热水槽中的水；2、关闭转子流量计的进口阀门，大家旁路阀门，然后开启水泵；3、保持冷流体流量不变，改变热流体流量，测五组数据；然后保持热流体流量不变，改变冷流体流量，测五组数据。
4、实验结束，关闭冷热流体阀门。
四：实验数据换热器：列管长L=0.7m 列管根数n=12根，双管程单壳程，直径d=22mm 序号 热流体 冷流体流量L/h 进口温度T1 出口温度T2 流量L/h进口温度t1 出口温度t2 1 550 38.6 34.5 650 23.4 25.4 2 800 38.7 35.4 650 24.2 26.3 3 1000 38.8 35.8 650 25.0 27.1 4 1300 38.5 36.1 650 25.9 28.5 5 1500 38.4 36.3 650 26.7 29.0 6 1000 38.5 35.8 800 27.8 29.7 7 1000 38.5 35.8 1050 28.3 30.0 8 1000 38.5 35.7 1200 28.7 30.3 9 1000 38.5 35.8 750 26.6 30.210 1000 38.4 35.4 1500 25.2 27.4五、数据处理根据第一组数据计算传热系数K ：1、求对数平均温差4.12211=-=∆t T t 2.11122=-=∆t T t ，因为⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛<=∆∆211.121t t 故对数平均温差8.11221=∆+∆=∆t t t m 。
列管换热器传热系数的测定
列管换热器传热系数的测定在石油化工等生产中，传热是很重要的单元操作，列管换热器是最广泛使用的换热设备之一.影响换热器传热的参数有传热面积、平均温度差和传热系数3个要素。
其中，传热系数是反映换热器性能好坏的主要指标。
它可以按有关公式进行计算，但有时在设计工作中不易获得可靠的数据，需在实际生产中进行现场测试，为设计工作提供依据；有时在生产中使用的换热器,为了检查其工作状况是否合理，是否达到预期效果，也需进行标定，以便提出改善工作条件、提高设备传热效率的方案；新型的换热器试制成功后需进行测试,以检验其性能。
因此，换热器传热系数的测定工作是研究换热器的重要内容之一。
一、实验目的及任务）了解换热器的结构，学会换热器的操作方法及换热器传热系数的测定方法。
测定列管式换热器的传热系数K1 kJ(千焦耳）＝0.239kcaI(千卡)l kcal（千卡）＝4。
19kJ(千焦耳） 1 kW（千瓦)＝860 kca1／h（千卡／时) 二、实验基本原理列管式换热器是一种间壁式换热设备,冷、热流体间的传热过程由热流体对壁面的对流传热、间壁的固体热传导和壁面与冷流体的对流传热3个传热分过程组成。
当忽略污垢热阻时，以热流体侧传热面积为基准的总传热系数与3个传热分过程的关系为：式中K1以热流体侧传热面积为基准的总传热系数，W/m2 ·kα1热流体的对流传热系数,W/m2 ·kα2冷流体的对流传热系数，W/m2 ·kA1热流体侧的传热面积,m2A2冷流体侧的传热面积，m2A m传热壁的平均传热面积，m2δ传热壁的厚度，；mλ传热壁的导热系数，W/m ·k传热系数K值，是指在稳定传热条件下，围护结构两侧空气温差为1度（K，℃），1s内通过1平方米面积传递的热量，单位是瓦/（平方米·度）（W/（㎡·K)，此处K可用℃代替）.根据已学过的传热知识,由上式（）可以看出，对于给定的换热器及指定的物系有：即传热系数只受冷、热流体的流量影响，通过分别考察冷、热流体流量对传热系数影响，达到了解传热过程的目的.传热系数K可由传热速度方程式及热量衡算方程式，结合实验测得的有关数据计算出来，热量衡算方程式为：式中Q1 热流体放出的热量，WQ2冷流体吸收的热量，m1热流体的流量kg/sm2冷流体的流量，Cp1 ，Cp2热、冷流体的比热，J/kg· KT1，T2热流体的进、出口温度，℃或Kt1，t2冷流体的进、出口温度,℃或K若换热器保温良好,忽略热损失，则：由于实验中存在随机误差，所以换热器的传热量为：传热速率方程为：式中Δtm平均传热温度差,℃或KεΔt ，平均传热温度差的修正系数，逆流时εΔt=1,对于单壳程双管程等可以从教材等文献中查得。
套管换热器对流传热系数测定实验装置说明书
套管换热器对流传热系数测定实验装置使用说明书一、概述热力学第二定律指出：无论是气体、液体还是固体，都存在着温度差异，就必然导致热量自发地从高温向低温传递，这一过程被称为热量传递过程，简称传热。
用于冷热流体进行热量交换的设备称为换热器。
传热在工程技术领域中的应用十分广泛，在动力、化工、制冷、建筑、机械制造、新能源和宇航等工程中，都占有十分重要的地位。
因此，了解传热过程的基本原理及传热设备（即换热器）的结构性能具有极其重要的意义。
换热器是由各种不同的传热元件组成的换热设备，冷热流体借助换热器中的传热元件进行热量交换而完成加热或冷却任务。
换热器的传热系数是衡量换热器的换热效果好坏的标准，不同传热元件组成的换热器的性能存在着较大的差异。
确定换热器换热性能（主要是指传热系数）的有效途径是通过实验进行测定。
二、设备性能与主要技术参数1、本实验装置主要由套管换热器、蒸发器、风机、气体流量计、压力表、安全阀、智能温控仪表、柜体、开关指示灯等组成。
2、套管换热：换热段长度为1000mn换热面积为0.142m2。
换热器外部都包有保温层，并用不锈钢皮包好，外表美观，可以减少实验的热损失，也可以防止实验者的意外烫伤。
3、热流体通过的紫铜管为© 20X1.5mm,长为1000mm冷流体通过的不锈钢管为© 50 x 1mm4、蒸发器为不锈钢制成，最大加热功率为2.2KW其上装有液位计，正常液位要维持在2/3处，最多加至液位计所能指示的范围最高处。
必要时加水，以免电热管干烧（加水时需注意水位超过液位计指示时仍往蒸发器内加水，液位计将无法显示液位）。
其表面也包有保温层。
5、风机为旋涡风机，输入功率为550V y转速为2800/min,风压为11.7KPa,风量为90nVh6、温度仪表：本装置上配置一块AI-518温度控制仪表，用于控制蒸发器温度; 两块AI-702M温度巡检仪，可以直接显示所对应各点的温度。
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实验四传热系数的测定
一、实验目的
二、基本原理和换热器结构原理
三、设备参数
四、实验步骤
五、实验报告要求
六、思考题
实验目的
1、了解换热器的基本结构与操作原理；
2、学习传热系数K与对流传热系数α的测定
方法；
3、学习如何运用实验的方法求出描述过程规律的经验公式，检验通用的传热膜系数准数方程；
4、了解影响给热系数的因素和强化传热的途径。
在工业生产中，要实现热量的交换，须采用一定的设备，此种交换的设备称为换热器。
化工生产中所指的换热器，常指间壁式换热器，它利用金属壁将冷、热两种流体间隔开，热流体将热传到壁面的另一侧（对流传热），通过坚壁内的热传递再由间壁的另一侧将热传递给冷流体。
从而使热流体物流被冷却，冷流体被加热，满足化工生产中对冷物流或热物流温度的控制要求。
对流传热的核心问题是求算传热膜系数α，当流体无相变时对流传热准数关联式的一般形式为：本实验中，可用图解法和最小二乘法计算上述准数关联式中的指数m 、n 和系数A 。
本实验可简化上式，即取n =0.4（流体被加热）。
这样，上式即变为单变量方程，再两边取对数，即得到直线方程：
n
m A Nu Pr Re ⋅⋅=Re lg lg Pr lg
4.0m A Nu +=
在双对数坐标中作图，找出直线斜率，即为方程的指数m 。
在直线上任取一点的函数值代入方程中，则可得到系数A ，即：实验中改变空气的流量以改变Re 准数的值。
根据定性温度（空气进、出口温度的算术平均值）计算对应的Pr 准数值。
同时，由牛顿冷却定律，求出不同流速下的传热膜系数α值。
进而算得Nu 准数值。
牛顿冷却定律：
4.0Pr
Re ⋅=m Nu A m
t A Q ∆⋅⋅=α
式中：α—传热膜系数，[W/m 2℃]；
Q —传热量，［W ］；
A —总传热面积，[m 2]；
∆t m —管壁温度与管内流体温度的对数平均温差，[℃]。
传热量Q 可由下式求得：
式中：W —质量流量，[kg/h]；
C p —流体定压比热，[J/kg ℃]；
t 1、t 2—流体进、出口温度，[℃]；
ρ—定性温度下流体密度，[kg/m 3]；
V —流体体积流量，[m 3/s]。
()()3600/3600/1212t t c V t t c W Q p p -⋅=-⋅=ρ
换热器结构原理
设备参数
1、孔板流量计：
流量计算关联式：V=4.49*R0.5
O），
式中：R——孔板压差（mmH
2
V——空气流量(m3/h)
2、换热套管：
套管外管为玻璃管，内管为黄铜管。
套管有效长度：1.25m，内管内径：0.022m
实验步骤
1、打开进水阀门，使水量维持在一定数值。
2、全开风机旁通阀，接通风机电源，再关小旁通阀，使空气流量适当。
3、接通加热器电源，加热空气到90～100℃。
4、维持水及空气流量不变，改变空气进口温度3～4次。
每次测量需待热空气进口温度在一定时间（约10分钟）基
本不变时，方可读取有关数据。
5、维持水量一定，根据实验布点要求，改变空气流量3～4次，重复以上操作。
⑥实验结束后，关闭加热器电源，待热空气温度降至50℃以下，关闭水调节阀，打开风机旁
通阀，再关闭风机电源。
6、记录大气压力及室温。
实验报告要求
列表表示空气流量变化后，传热量、传热平均温度差和总传热系数的变化情况，并对结果进行讨论。
说明：对于该换热器，传热平均温度差校正系数ε△t 可按下式计算：()()()⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+--++-⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅--=∆'''1212ln 111ln R R P R R P R P R P R t ε12'+=R R 式中：
进出出
进－－t t T R T =进
进进出－－＝t T P t t
思考题
1、影响总传热系数K的因素有哪些？
2、在本实验中，如果恒定空气流量，而改
变水流量，会有什么结果？
中北大学化工原理课程组。