化工传热综合实验
化工原理实验：传热实验
化工原理实验：传热实验化工传热综合实验一、实验装置的根本功能和特点本实验装置是以空气和水蒸汽为介质，对流换热的简单套管换热器和强化内管的套管换热器。
通过对本换热器的实验研究，可以掌握对流传热系数α i 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^p 方法，确定关联式 Nu=ARemPr0.4 中常数A 、 m 的值。
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 ，理解强化传热的根本理论和根本方式。
实验装置的主要特点如下：1.实验操作方便,平安可靠。
2.数据稳定,强化效果明显，用图解法求得的回归式与经历公式很接近。
3.水,电的耗用小,实验费用低。
4.传热管路采用管道法兰联接,不但密封性能好,•而且拆装也很方便。
5.箱式构造，外观整洁，挪动方便。
二、强化套管换热器实验简介强化传热又被学术界称为第二代传热技术，它能减小初设计的传热面积，以减小换热器的体积和重量；进步现有换热器的换热才能；使换热器能在较低温差下工作；并且可以减少换热器的阻力以减少换热器的动力消耗，更有效地利用能和资金。
强化传热的方法有多种，本实验装置是采用在换热器内管插入螺旋线圈的方法来强化传热的。
螺旋线圈的构造图如图 1 所示，螺旋线圈由直径 3mm 以下的铜丝和钢丝按一定节距绕成。
将金属螺旋线圈插入并固定在管内，即可构成一种强化传热管。
在近壁区域，流体一面由于螺旋线圈的作用而发生旋转，一面还周期性地受到线圈的螺旋金属丝的扰动，因此可以使传热强化。
由于绕制线圈的金属丝直径很细，流体旋流强度也较弱，所以阻力较小，有利于节省能。
螺旋线圈是以线圈节距 H 与管内径 d 的比值技术参数，且长径比是影响传热效果和阻力系数的重要因素。
科学家通过实验研究总结了形式为mB Nu Re 的经历公式，其中 B 和 m 的值因螺旋丝尺寸不同而不同。
传热综合实验
传热综合实验传热综合实验是化工、机械、材料等专业中的重要实验之一。
本实验旨在通过实践操作，让学生深入理解传热理论，并掌握传热实验技巧，了解传热实验设备的基本特点和使用方法。
本文将就传热综合实验进行详细介绍。
一、实验原理在传热综合实验中，通过传热器件和传热介质来掌握传热方式和表征物质的传热性能。
热源：热源是产生热量的装置，通常使用电加热方式。
传热介质：传热介质是传递热量的介质，如水、空气等。
传热器件：传热器件是介质和热源之间传热的设备，可分为对流传热、辐射传热、传导传热三种方式。
在实验中，通过热功率测量，流量测量，温度测量等操作，得出传热介质的传热性能参数，实现对传热规律的探讨和总结等目的。
二、实验设备传热综合实验设备一般包括热源、传热介质、传热器件和测量系统四部分。
1、热源：采用电阻加热，均匀升温，稳定加热；2、传热介质：水或空气，可根据不同的实验需要进行选择；3、传热器件：采用双管夹套式传热器，包括热器壳体、热器体、进出口、传热管等组成；4、测量系统：温度计、流量计、电压表等测量仪器。
三、实验过程传热综合实验主要包括三个步骤，即实验准备，实验操作，实验结果的处理及分析。
（1）检查实验仪器设备的工作状态以及正确性等，不能出现故障和问题；（2）加热热源，并控制加热电流，保持稳定，确保传热介质均匀受热；（3）调节传热介质的流量及其温度，保证传热介质的流速、温度、压力等参数符合实验要求；（4）对传热管的长度、直径、管壁材料、壁厚等进行测量和记录，为后续实验数据收集打下基础。
2、实验操作（1）调节传热介质的流量，保持稳定；（2）采集出口传热器的温度，通过计算可以推算出传热的热流，进而计算出传热系数；（3）采用热传导实验，测量传热壁板的温度分布，推算出传热系数；（4）采用加热器将热量通过辐射的方式传递到样品上，测量样品温度变化，进而计算得出热辐射传热系数。
3、实验结果的处理及分析（1）通过测量传热介质进口、出口的温度、流量、压力数据等，可得出介质的传热性能参数；四、实验注意事项（1）实验者必须具备基本的实验技能，正确操作和安装实验设备；（2）务必严格按照实验设计方案执行实验操作，掌握各种测量仪器的使用方法、精度和准确性；（3）实验过程中出现异常情况，要及时排除并进行记录，以保证实验数据的真实性；（4）实验结束后要认真整理实验设备，清洗干净所有仪器，保证设备干净整洁，方便下一次实验的开展。
(A-10)化工传热综合实验
换热器传热系数测定实验装置说明书天津大学化工基础实验中心2014.08一、实验目的：1.了解套管换热器和列管换热器的结构，掌握对流传热系数i α和总传热系数的测定方法，加深对其概念和影响因素的理解。
2.学会并应用线性回归分析方法，确定传热管关联式Nu=ARe m Pr 0.4中常数A 、m 数值。
二、实验内容：1.测定不同流速下套管换热器的对流传热系数i α。
2.测定不同流速下列管换热器的总对流传热系数K 。
3.对i α实验数据进行线性回归，确定关联式Nu=ARe m Pr 0.4中常数A 、m 的数值。
三、实验原理：1.套管换热器传热系数测定及准数关联式的确定： （1）对流传热系数i α的测定在该传热实验套管换热器中，空气走内管，热水走外管。
对流传热系数i α可以根据牛顿冷却定律，用实验来测定iii S t Q ⨯∆=α （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；t ∆—内壁面与流体间的温差，℃。
t ∆由下式确定： 221t t T t w +-=∆ （2） 式中：t 1，t 2 —冷流体（空气）的入口、出口温度，℃；T w —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。
管内换热面积： i i i L d S π= （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：)(12t t Cp W Q m m i -= （4）其中质量流量由下式求得：3600mm m V W ρ=（5） 式中：m V —冷流体在套管内的平均体积流量，m 3 / h ； m Cp —冷流体的定压比热，kJ / (kg ·℃)； m ρ—冷流体的密度，kg /m 3。
m Cp 和m ρ可根据定性温度t m 查得，221t t t m +=为冷流体进出口平均温度。
(化工原理实验)传热实验
系统漏热
实验操作误差
实验系统可能存在漏热现象，导致热量损 失，从而影响实验结果的准确性。
实验操作过程中的人为因素，如操作不规 范、记录数据不准确等，也可能引入误差 。
减小误差方法
选择高精度测量设备
使用高精度温度传感器和测量设备，提高温 度测量的准确性。
加强系统保温措施
对实验系统采取良好的保温措施，减少热量 损失，降低漏热对实验结果的影响。
确保实验装置密封良好，防止热量散 失；保持热流体和冷流体的流量稳定， 以获得准确的实验结果。
实验流程
启动加热器，使热流体循环流动；启动冷却 器，使冷流体循环流动；记录热流体和冷流 体的进出口温度；计算传热系数并分析结果 。
02
实验操作与步骤
实验准备工作
熟悉实验装置
了解传热实验装置的结构、 功能和使用方法，包括加 热器、冷却器、温度计、 流量计等。
冷却操作
在加热过程中，适时打开冷却 器对传热介质进行冷却，以控 制实验过程中的温度波动。
数据记录
在实验过程中，定时记录温度 、流量等关键参数的变化情况
。
数据记录与处理
数据整理
将实验过程中记录的数据进行整理， 包括温度、流量等参数的变化曲线和 数值表格。
数据分析
根据整理的数据，分析传热实验过程 中的传热效率、热损失等关键指标。
准备实验材料
根据实验要求准备所需的 传热介质（如水、油等） 和实验样品。
检查实验设备
确保实验设备的完好和正 常运行，如检查加热器的 加热功率、冷却器的冷却 效果等。
实验操作过程
安装实验装置
按照实验要求正确安装传热实验装置 ，包括加热器、冷却器、温度计、流
量计等，确保装置密封良好。
化工原理实验传热实验报告
化工原理实验传热实验报告化工原理实验传热实验报告一、引言传热是化工过程中不可或缺的环节，对于提高反应速率和产品质量具有重要意义。
为了研究传热现象，我们进行了一系列的实验。
本实验旨在通过传热实验，探究传热的基本原理和影响因素，为化工过程的优化提供理论依据。
二、实验目的1. 了解传热的基本原理和传热方式；2. 掌握传热实验的基本方法和技巧；3. 分析传热过程中的影响因素。
三、实验原理1. 传热方式传热主要有三种方式：传导、对流和辐射。
传导是通过物质内部的分子传递热量，对流是通过流体的运动传递热量，辐射是通过电磁波传递热量。
2. 传热方程传热过程可以用传热方程来描述，常见的传热方程有热传导方程、牛顿冷却定律和斯特藩－玻尔兹曼定律。
热传导方程描述了传导过程中的热量传递，牛顿冷却定律描述了对流过程中的热量传递，斯特藩－玻尔兹曼定律描述了辐射过程中的热量传递。
3. 传热系数传热系数是描述传热能力的物理量，它与传热介质的性质和传热过程中的条件有关。
传热系数越大，传热能力越强。
四、实验装置和步骤1. 实验装置本实验采用了传热实验装置，包括传热试验台、传热介质、传热表面、传热源和传热计等。
2. 实验步骤（1）将传热试验台接通电源，使传热源加热。
（2）调节传热介质的流量和温度。
（3）通过传热计测量传热过程中的温度变化。
（4）记录实验数据，并进行数据处理和分析。
五、实验结果与分析通过实验测得的数据，我们可以计算传热系数和传热速率，进而分析传热过程中的影响因素。
1. 传热系数传热系数与传热介质的性质、传热表面的形状和条件有关。
通过实验数据的处理，我们可以计算得到传热系数，并与理论值进行比较，从而评估传热实验的准确性和可靠性。
2. 传热速率传热速率是描述传热过程中热量传递的快慢程度的物理量。
通过实验数据的处理，我们可以计算得到传热速率，并分析传热过程中的传热效率和能耗。
六、实验总结通过本次传热实验，我们深入了解了传热的基本原理和传热方式，掌握了传热实验的基本方法和技巧。
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=K A m t ∆式中 /m t m t t ψ∆∆=∆(),t f P R 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：h Q 、c Q ——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 T t 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K可由下式求取：三、实验装置及流程() 0tc pccm mW C tQKA t n d l tπ-==∆⋅⋅⋅⋅∆出进介质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。
化工原理传热实验报告
化工原理传热实验报告实验目的，通过传热实验，掌握传热原理，了解传热过程中的热阻和传热系数的测定方法，掌握传热表面积的计算方法。
一、实验原理。
传热是指热量从一个物体传递到另一个物体的过程。
在传热过程中，热量的传递方式有对流、传导和辐射三种。
本实验主要研究对流传热。
二、实验仪器和设备。
1. 传热实验装置。
2. 温度计。
3. 计时器。
4. 水槽。
5. 水泵。
三、实验步骤。
1. 将水加热至一定温度，保持恒温。
2. 将试验管装入传热实验装置中，打开水泵，使水流通过试验管。
3. 记录试验管的进口和出口水温，以及进口和出口水的流量。
4. 根据实验数据计算出传热系数和传热表面积。
四、实验数据处理。
1. 根据实验数据计算出传热系数和传热表面积。
2. 绘制传热系数与雷诺数的关系曲线。
五、实验结果分析。
根据实验结果，我们可以得出传热系数与雷诺数呈线性关系，传热系数随雷诺数的增大而增大。
传热表面积的计算结果与实际情况相符合。
六、实验结论。
通过本次传热实验，我们深入了解了传热原理，掌握了传热系数和传热表面积的计算方法，提高了实验操作能力和数据处理能力。
七、实验总结。
传热实验是化工原理课程中的重要实践环节，通过实验操作，我们不仅学到了理论知识，更加深了对传热原理的理解。
在今后的学习和工作中，我们将继续努力，不断提高自己的实验能力和科研能力。
通过本次传热实验，我们对传热原理有了更深入的了解，掌握了传热系数和传热表面积的计算方法，提高了实验操作能力和数据处理能力。
希望通过这篇实验报告，能够对大家有所帮助，也希望大家能够在今后的学习和工作中继续努力，不断提高自己的实验能力和科研能力。
传热综合实验报告
传热综合实验报告传热综合实验报告引言：传热是物质内部或不同物质之间热能传递的过程。
在工程领域中，传热的研究对于提高能源利用效率、改善工艺流程等方面具有重要意义。
本实验旨在通过实际操作，探究传热的基本原理和实际应用。
实验目的：1. 了解传热的基本概念和原理；2. 掌握传热实验的基本操作方法；3. 分析传热实验结果，探讨传热机制。
实验步骤：1. 实验前准备：准备实验所需材料和仪器设备，包括热导率测量仪、传热模型等；2. 实验一：热导率测量。
通过热导率测量仪测量不同材料的热导率，包括金属、塑料等；3. 实验二：传热模型实验。
选择一个传热模型，如平板散热器，将其加热并记录温度变化；4. 实验三：传热管实验。
将传热管加热并测量不同位置的温度，分析传热过程。
实验结果与分析：1. 热导率测量结果表明，不同材料的热导率存在较大差异。
金属材料的热导率较高，而塑料等非金属材料的热导率较低。
这与金属的晶体结构和电子传导机制有关；2. 传热模型实验结果显示，随着加热时间的增加，模型表面的温度逐渐升高，表明传热过程中热能从高温区传递到低温区；3. 传热管实验结果表明，在传热管的两端，温度差异较大，而在中间位置，温度差异较小。
这说明传热管的传热效果在两端较好，而在中间位置传热效果较差。
实验讨论：1. 通过热导率测量实验，我们了解了不同材料的热导率特性。
这对于材料选择和工程设计中的热传导问题具有指导意义；2. 传热模型实验结果表明，传热是一个由高温区向低温区传递热能的过程。
这与热力学第二定律相符合；3. 传热管实验结果提示我们，在传热过程中，传热效果会受到材料、管道长度等因素的影响。
因此，在实际工程应用中，需要考虑传热效果的优化。
结论：通过本次传热综合实验，我们对传热的基本原理和实际应用有了更深入的了解。
热导率测量结果表明不同材料的热导率存在差异，传热模型实验结果显示了传热的基本过程，传热管实验结果提示了传热效果受到多种因素影响。
化工原理实验传热实验报告
化工原理实验传热实验报告实验目的：了解传热的基本原理，掌握传热实验的基本方法和操作技能。
实验仪器与材料： 1. 传热试验装置：包括加热器、冷却器、测温设备等。
2.测量工具：温度计、计时器、称量器等。
3. 实验样品：可以是固体、液体或气体。
实验原理：传热是物体之间由于温度差引起的热量传递现象。
传热可以通过三种方式进行：导热、对流和辐射。
1.导热：导热是通过物体内部的分子碰撞实现的热量传递方式。
热量从高温区域传递到低温区域，速度与温度差和材料导热系数有关。
2.对流：对流是通过流体的流动来实现的热量传递方式。
热量可以通过流体的对流传递到其他物体或流体中，速度与流体的流动速度、流体的性质以及流动的距离有关。
3.辐射：辐射是通过电磁波传递热量的方式。
热辐射不需要通过介质传递，可以在真空中传播。
热辐射的强度与物体的温度和表面特性有关。
实验步骤：步骤一：准备工作 1. 确定实验所需的传热试验装置和材料，并检查其是否完好。
2. 准备实验所需的测量工具和实验样品。
3. 对实验装置进行清洁和消毒，确保实验结果的准确性。
步骤二：导热实验 1. 将传热试验装置中的加热器加热到一定温度。
2. 在加热器的一侧放置一个固体样品，并用温度计测量其初始温度。
3. 记录固体样品的温度随时间的变化，并绘制温度-时间曲线。
4. 根据温度-时间曲线，计算固体样品的导热速率和导热系数。
步骤三：对流实验 1. 在传热试验装置中加入一定量的流体样品。
2. 将加热器加热到一定温度，并用温度计测量流体样品的初始温度。
3. 在冷却器的另一侧，用冷却水冷却流体样品，并用温度计测量冷却后的温度。
4. 记录流体样品的温度随时间的变化，并绘制温度-时间曲线。
5. 根据温度-时间曲线，计算流体样品的对流传热速率。
步骤四：辐射实验 1. 将传热试验装置中的加热器加热到一定温度。
2. 在加热器的一侧放置一个辐射源，并用温度计测量其初始温度。
3. 在辐射源的另一侧，放置一个辐射接收器，并用温度计测量接收器的初始温度。
传热综合实验操作流程
传热综合实验操作流程
一、实验装置
本装置主体套管换热器内为一根紫铜管，外套管为不锈钢管。
两端法兰连接，外套管设置有一对视镜，方便观察管内蒸汽冷凝情况。
管内铜管测点间有效长度1000mm。
螺纹管换热器内有弹簧螺纹，作为管内强化传热与上光滑管内无强化传热进行比较。
列管换热器总长600mm，换热管ø10mm，总换热面积0.8478m2
二、操作步骤
1.实验前准备工作
⑴、检查水位，⑵、检查电源，⑶、启动检查触摸屏上温度、压力等是否显示正常。
⑷、检查阀门。
2.开始实验
启动触摸屏面板上蒸汽发生器的“加热控制”按钮，选择加热模式为自动，设置压力SV设定1.0~1.5kPa（建议1.0kPa）。
待TI06≥98℃时，打开光滑管冷空气进口球阀VA03，点击监控界面“循环气泵”启动开关，启动循环气泵，调节循环气泵放空阀门VA01，至监控界面PDI01示数到达0.4KPa，等待光滑管冷空气出口温度TI14稳定5min左右不变后，点击监控界面“数据记录”记录光滑管的实验数据。
然后调节循环气泵放空阀门VA01，建议在监控界面PDI01示数依次为0.5、0.65、0.85、1.15、1.5、2.0（KPa）时，重复上述操作，依次记录7组实验数据，完成数据记录，实验结束。
完成数据记录后可切换阀门进行螺纹管实验以及列管实验，数据记录方式同光滑管实验。
回答完毕。
化工传热综合实验.doc
化工传热综合实验.doc实验目的：本实验旨在通过实际操作，掌握传热传质原理，熟悉换热实验装置的使用方法，并掌握各种传热传质参数的测量方法与计算方法。
实验原理：本实验分为传热和传质两个部分。
传热部分主要涉及热对流、热辐射和热传导的传热原理和计算方法；传质部分主要涉及扩散、对流和反应等传质原理和计算方法。
(1) 传热部分传热是物质的热运动。
在传热现象中，热量的能量转移到了温度低的物体中。
传热的方式有三种，分别为热传导、热对流和热辐射。
热传导是指热量通过物体内部的分子扩散传递的过程。
在恒定温度梯度下，热传导的热流密度与横截面积呈正比、与热到达面的温度梯度呈负比。
其传热计算公式为：q = kSAΔT/L其中q为单位时间内热流量；k为物质的导热系数；S为热到达面的横截面积；A为物质的热传导面积；ΔT为物体两侧温度差；L为传热路径长度。
热对流是指热量通过流体的对流传递的过程。
对流传热通常包括强迫对流和自然对流两种。
强迫对流需要外界带动，自然对流用物体本身的温度差使流体在纵向上上升或下降，并形成流场。
其传热计算公式为：热辐射是指热量通过电磁波辐射传递的过程。
其传热计算公式为：q = σεAf(T1^4 - T2^4)其中q为单位时间内热流量；σ为斯特藩-玻尔兹曼常量；ε为物体的辐射率；A为物体的辐射面积；f为修正因子；T1和T2分别为物体表面的温度。
传质是指物质间的质运动。
在传质过程中，物质从高浓度区向低浓度区移动。
传质的方式有三种，分别为扩散、对流和反应。
扩散是指气体、液体或固体中不同浓度物质间分子的自发性运动。
扩散通常在两个平衡浓度较大的区域之间进行，并伴随着浓度梯度的减小。
扩散通常用菲克定律表示：J = -D(dC/dx)其中J为扩散的通量；D为扩散系数；C为物质浓度；x为扩散距离。
对流则是指物质在流体中的流动所导致的传质过程。
对流传质分为强迫对流传质和自然对流扩散，其通量公式分别为：J = C0v其中C0为气体或液体的初始浓度；v为气体或液体的体积流量；C为气体或液体在流体中的浓度；C和D为浓度和扩散系数之间的线性比例系数。
化工原理实验报告传热
实验名称：传热膜系数测定实验实验日期：2023年X月X日实验地点：化工实验教学中心实验目的：1. 理解传热的基本原理，包括热传导、对流传热和辐射传热。
2. 掌握传热膜系数的测定方法及其影响因素。
3. 熟悉传热实验装置的操作与使用。
4. 提高实验数据处理和分析能力。
实验原理：传热是指热量从高温区域传递到低温区域的过程。
传热的基本方式有三种：热传导、对流传热和辐射传热。
1. 热传导：热量通过固体材料从高温区域传递到低温区域。
傅里叶定律描述了热传导的规律，即热传导速率与温度梯度成正比，与材料的导热系数和截面积成正比。
2. 对流传热：热量通过流体（如空气、水）从高温区域传递到低温区域。
牛顿冷却定律描述了对流传热的规律，即对流传热速率与传热系数、温差和传热面积成正比。
3. 辐射传热：热量通过电磁波从高温区域传递到低温区域。
四次方定律描述了辐射传热的规律，即辐射传热速率与物体表面温度的四次方成正比。
本实验主要研究对流传热，即流体（如空气）在管道内流动时，与管道壁面之间的热量交换。
实验装置与仪器：1. 套管换热器2. 热电偶3. 数据采集与控制软件4. 计算器实验步骤：1. 将套管换热器安装好，并连接好热电偶和传感器。
2. 调节加热器，使管道内流体温度达到预定值。
3. 打开风机，使流体在管道内流动。
4. 采集流体进出口温度、管道壁面温度等数据。
5. 利用数据采集与控制软件对数据进行处理和分析。
实验结果与分析：1. 传热膜系数的测定：根据实验数据，计算出传热膜系数。
2. 影响传热膜系数的因素：分析流体流速、温度、管道直径等因素对传热膜系数的影响。
3. 强化传热的途径：探讨如何通过改变流体流速、增加管道表面积、使用高效传热材料等方法来提高传热效率。
实验结论：1. 通过本实验，掌握了传热的基本原理和传热膜系数的测定方法。
2. 理解了影响传热膜系数的因素，并提出了强化传热的途径。
3. 提高了实验数据处理和分析能力。
实验总结：本实验是一次成功的传热实验，通过实验，我们对传热的基本原理和传热膜系数的测定方法有了更深入的了解。
化工原理传热综合实验
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α i的测定方法，加深对其概念和影响因素的理解。
2. 应用线性回归分析方法，确定关联式 Nu=AR mePr 0.4中常数 A 、 m 的值。
二、实验原理 ( 1)传热过程基本原理 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( 1-1 )计算 K 值。
传热速率方程式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。
传热速率方程式??= ??× ??× ??Tm( 1-1 )所以对于总传热系数 ??= ???×? ??× (??2-T 1)/(??× ??Tm) (1-2)式中： Q 热量 (W)；S 传热面积(m 2) ；△ T m -- 冷热流体的平均温差 ( ℃ ) ； △ ????= ??w-Tm实验时间 2020 年 5 月 14 日 传热综合实验(一) 成绩 _____ 指导老师 _______________________K 总传热系数(W/(m2·℃)) ；CP 比热容(J/(kg · K)) ；W -- 空气质量流量(kg/s) ；△T=T2-T1 冷物流温度差(℃ )。
换热器的面积：????= ??????? ( 1-3) 式中：d i—内管管内径，m；L i —传热管测量段的实际长度，m；平均空气质量流量????=??????36001-4)2× ???????1= ?0?× ??0 × √2× ????????1体积流量??1式中： c 0 孔板流量计孔流系数， c 0=0.65；A0 孔的面积， m 2； d 0 孔板孔径， m ；??? -?--- 孔板两端压差， Pa ；传热准数 ??ui= ????id ?i ?普朗特准数 ??ri=???p ?i??????（ 2）换热器简介套管式换热器：是用管件将两种尺寸不同的标准管连接成为同心圆的套管。
化工传热综合实验
化工传热综合实验装置说明书化学与生物工程学院环境工程实训室2016．11一、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iα的测定方法，加深对其概念和影响因素的理解。
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， 掌握对流传热系数i α的测定方法，加深对其概念和影响因素的理解。
3.学会并应用线性回归分析方法，确定关联式Nu=ARe m Pr 0.4中常数A 、m 的值。
4.由实验数据及关联式Nu=ARe m Pr 0.4计算出Nu 、Nu 0，求出强化比Nu/Nu 0，加深理解强化传热的基本理论和基本方式。
二、实验内容：1.测定5-6组不同流速下简单套管换热器的对流传热系数i α。
2.测定5-6组不同流速下强化套管换热器的对流传热系数i α。
3.对i α的实验数据进行线性回归，确定关联式Nu=ARe m Pr 0.4中常数A 、m 的数值。
4.通过关联式Nu=ARe m Pr 0.4计算出Nu 、Nu 0，并确定传热强化比Nu/Nu 0。
三、实验原理：1.普通套管换热器传热系数测定及准数关联式的确定： （1）对流传热系数i α的测定：对流传热系数i α可以根据牛顿冷却定律，通过实验来测定。
因为i α<<o α ,所以传热管内的对流传热系数≈i αK ，K （W/m 2·℃）为热冷流体间的总传热系数，且 ()i m i s t Q K ⨯∆=/ 所以： im ii S t Q ⨯∆≈α （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； mi t ∆—管内平均温度差，℃。
平均温度差由下式确定： m w mi t t t -=∆ （2）式中：m t —冷流体的入口、出口平均温度，℃； t w —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，所以t w 近似等于热流体的平均温度。
化工传热综合实验
化工传热综合实验.doc
本实验的主要内容是通过实验研究沸腾传热、对流传热、辐射传热和传热系数的测定等方面了解化工传热的基本原理和规律，从而提高学生实验操作能力和传热学的实践应用能力。
实验装置：实验装置主要由实验台、加热器、热电偶、热流表、液面计等组成。
实验步骤：
1、沸腾传热实验：将加热器中的水加热至沸腾，使用热流表
和热电偶测量不同物料的传热系数。
2、对流传热实验：将加热器中的水加热至一定温度，利用热
电偶检测水温，使用热流表和热电偶测量不同物料的传热系数。
3、辐射传热实验：使用黑体辐射源，测量不同物料的辐射传
热系数。
4、传热系数测定实验：使用实验台，测量不同物料的传热系数。
实验结果分析：从实验中我们可以看到，不同物料在传热系数方面的表现略有差异，但总体来说，传热系数与物料间的热量传递能力有紧密关系。
不同的传热方式和传热系数具有各自的特点，因此在实际应用中需要根据具体情况选择合适的方法。
通过这次实验，我们加深了对化工传热的了解，也提高了实验操作和数据处理能力。
化工原理实验传热实验报告
化工原理实验传热实验报告实验名称：玻璃加热传热实验实验目的：1.了解传热的基本概念和传热方式。
2.通过实验验证导热性质和传热规律。
3.了解传热实验仪器操作。
实验仪器和材料：1.导热材料：玻璃棒、铝棒、铜棒。
2.温度计。
3.实验容器：玻璃试管。
实验原理：传热是指热量由高温物体自动传递到低温物体的过程。
传热有三种基本方式：传导、对流和辐射。
在本实验中，我们将研究导热的过程。
导热是指在物质内部，热量由高温区域通过分子的碰撞传递到低温区域的过程。
导热性质与物质的热传导系数有关，热传导系数越大，导热性能越好。
实验步骤：1.准备实验仪器和材料。
2.将玻璃棒、铝棒和铜棒分别放入烧杯中加热，使其温度升高。
3.同时用温度计分别测量烧杯中的水温和棒材的温度。
4.记录每分钟棒材温度的变化，并计算热传导速率。
5.测量完毕后，关闭加热装置，等待温度恢复到室温。
6.重复以上步骤，更换不同材料的棒材，并记录实验数据。
实验数据与结果：根据实验测得的数据，可以计算出每种不同材料的导热系数和传热速率。
通过对比不同材料的数据，可以得出导热性能较好的材料。
实验讨论与结论：通过本实验，我们可以了解到不同材料的导热性能是不同的，其中热传导系数较大的材料具有较好的导热性能。
导热系数的大小对于传热的速率有着重要的影响。
在实验过程中还发现，导热材料的初始温度与实验结果也有关系，初始温度越高，热传导速率也越大。
这是因为初始温度高的材料，在接触水温较低的容器时，热量能更快地传递到水中。
综上所述，本实验通过对导热性质的研究，使我们更好地了解了传热的基本概念和传热方式，并验证了导热性质和传热规律。
同时，也提高了我们对于化工原理的理解和实验操作能力。
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化工传热综合实验装置
说明书
天津大学化工基础实验中心
2011．7
强化传热又被学术界称为第二代传热技术，它能减小初设计的传热面积，从而减小换热器的体积和重量，提高现有换热器换热能力，减小换热阻力，降低换热器动力消耗，使换热器在较低温差下就可以工作，从而有效地利用能源，节省资金。
强化传热的方法有多种，本实验装置采用的是在换热器内管插入螺旋线圈
的方法来达到强化传热的目的。
螺旋线圈内部结构如图-1所示，线圈由直径3mm 以下的铜丝和钢丝按一定节距绕成。
在普通套管换热器内将金属螺旋线圈插入并固定，即构成强化传热管。
靠近管壁区域，流体一方面受到螺旋线圈的作用而发生旋转，一方面还周期性地受到线圈螺旋金属丝的扰动，使湍流程度增大，减小层流内层厚度，从而达到强化传热的
目的。
由于绕制线圈的金属丝直径很细，流体旋流强度较弱，所以流动阻力小，有利于节省能源。
螺旋线圈以线圈节距H 与管内径d 的比值为技术参数，另外，管长与管径之比（管径比）是影响传热效果和阻力系数的重要因素。
强化传热的机理较为复杂，经过多年实验研究，人们总结出了m
B Nu Re 的经验公式，其中B 和m 值的大小因螺旋丝尺寸不同而变化。
按照实验方法操作，确定不同流量下Rei 与Nu 的数值，再通过线性回归最终确定B 和m 的数值。
单纯研究强化手段的强化效果（不考虑阻力的影响），可以用强化比的概念作为评判指标，它的形式是：Nu /Nu 0，其中Nu 是强化管的努塞尔准数，Nu 0是普通管的努塞尔准数，显然，强化比Nu /Nu 0＞1，且比值越大，强化效果越好。
1.传热综合实验装置流程图见图-2，仪表面板示意图见图-3。
图-1 螺旋线圈内部结构
图-2 空气-水蒸气传热综合实验装置流程图
1-液位计；2-储水罐；3-排水阀；4-蒸汽发生器；5-强化套管蒸汽进口阀； 6-光滑套管蒸汽进口阀；7-光滑套管换热器；8-内插有螺旋线圈的强化套管换热器；9-光滑套管蒸汽出口；10-强化套管蒸汽出口；11-光滑套管空
气进口阀；12-强化套管；空气进口阀；13-孔板流量计；14-空气旁路调
节阀；15-旋涡气泵
2.实验装置主要技术参数
1.传热管结构参数见附表一
表一：传热管结构参数
图-3 实验仪表面板图
2.空气流量计
(1)孔板压力传感器及数字显示仪表组成空气流量计。
空气流量由公式（1）计算：
5.00)(69
6.22P V t ∆⨯= （1）
式中：0t V - 20℃ 下的体积流量，m 3/h ；
P
∆-孔板两端压差，KPa ；
1
t
ρ-空气在入口温度（即流量计处温度）下的密度（kg/m 3）。
(2)实验条件下空气流量V (m 3/h)计算: 0
2732730t t
V V t ++⨯
= （2）
式中：V -实验条件（管内平均温度）下空气流量，m 3/h ； t -换热器管内平均温度，℃；
t
-换热器内管空气进口（即流量计处）温度，℃。
1
3.温度测量
(1)空气进入传热管测量段前的温度t1(℃)由电阻温度计测量，数字显示仪
表直接读出。
(2)空气流出传热管测量段时的温度t2(℃)由电阻温度计测量，数字显示
仪表直接读出。
(3)管外壁面平均温度tw(℃)由数字温度计测量,热电偶由铜-康铜组成。
4.蒸汽发生器：
产生水蒸汽的装置,•内装2.5kw电热器一支, 加热电压控制160伏左右，加热约15分钟后水开始沸腾有蒸汽产生。
蒸气发生器旁边配有方型水箱，可连续向蒸汽发生器内注水。
每次实验前应先检查水箱液位，其液位不得低于水箱高度三分之二时方可加热，以免由于缺水使加热器干烧造成事故。
5.气源(鼓风机)又称旋涡气泵, 型号XGB-12。
6.稳定时间，是指当外管内充满饱和蒸汽,并从不凝气排出口有适量汽(气)体排
(℃)可基本稳定不变此段出时,调节好空气流量3-5分钟左右，空气出口温度t
2
时间称为稳定时间。
三、实验方法及步骤：
1.实验前的检查准备工作：
(1)向水箱中加水至液位计上端，保证水箱液位不低于水箱高度三分之二。
(2)检查空气旁路调节阀是否全开。
(3)检查蒸气管支路各控制阀是否已打开，保证蒸汽和空气管线畅通。
2. 开始实验：
(1)接通电源总开关，设定加热电压(不大于200V)，启动电加热器开始加热。
(2)当有水蒸气从套管换热器不凝气排出口冒出时开始实验。
请注意整个实验
过程中要始终保持该出口有水蒸气冒出。
(3)启动风机，通过旁路调节阀调节空气流量,保持一定流量，稳定3-5分钟，
分别测取空气的流量、空气进、出口温度，由温度巡检仪测量（提示：下标1代表光滑管空气入口温度、2代表光滑管空气出口温度、3代表粗糙管空气入口温度、4代表粗糙管空气出口温度）,换热器内管壁面的温度由温
度巡检仪测量（提示：上代表光滑管壁面温度；下代表粗糙管壁面度）。
改变空气流量，稳定后继续测取相关项数据。
如此测定8—10组数据，作好 记录。
五、附数据处理过程举例：
1.实验数据处理过程 ( 以第一套普通管数据为例)
孔板流量计压差计读数 P ∆=0.89 KPa ， 空气进口温度1t ＝35.0 ℃
传热管壁面温度w t =100.4 ℃ 空气出口温度2t ＝73.8 ℃， (1)传热管内径i d 及流通截面积i F
i d ＝20.00(ｍｍ)＝0.0200 (ｍ);
4/2
i i d F ⋅=π＝3.142×(0.0200) 2／4＝0.0003142（m 2). (2)传热管有效长度 L 及传热面积i S
L ＝1.20ｍ
L d S i i ⋅⋅=π＝3.142×0.02×1.20
＝0.07536(m 2).
(3)空气平均物性常数的确定
空气定性温度m t ， 2
2
1t t t m +=
= 54.4（℃） 此温度下空气物性数据如下：
平均密度 ρm ＝1.16(kg/m 3)； 平均比热 Cpm ＝1005 (J ／Kg ·k)；
平均导热系数 λm ＝0.0285(Ｗ／ｍ·K)； 平均粘度 μm ＝0.0000198 (s Pa ⋅)；
（4）空气流过换热器内管时平均体积流量m V 和平均流速的计算
孔板流量计体积流量：
1
0012t t P
A c V ρ∆⨯⨯
⨯=
=0.65×3.14×0.0142×3600/4×
15
.11000
89.02⨯⨯
=14.12（m 3/h ）
传热管内平均体积流量m V : 35
27346
27312.1427327311++⨯
=++⨯
=t t V V m t m =15.78（m 3/h ）
平均流速m u :
())36000003142.0/(78.153600/⨯=⨯=F V u m m
=13.95（m/s ）
（5）壁面和冷流体间的平均温度差m t ∆的计算:
2
2
1t t t t w m +-
=∆ = 100.4－54.4 = 46（℃） （6）传热速率
=-⨯⨯⨯=
-⋅⋅=
3600
)
358.73(100516.178.153600
)
(12t t Cp V Q m m m ρ186（W ）
（7）管内传热系数
()=⨯=⨯∆=)07536.046/(186/i m i S t Q α54（W/m 2
·℃）
（8）各项准数:
=⨯=⨯=0286.0/0200.054/λαi i d Nu 38
0000198.0/16.195.130200.0/Re ⨯⨯=⨯=m m m i u d μρ=15389
696
.00286
.01098.11005Pr 5
=⨯⨯=⋅=
-λ
μ
p C 其它组数据处理方法同上（数据处理见表二）。
9.关联式4.0Pr Re m A Nu =中的常数项确定：
以
4.0Pr Nu 为纵坐标，Re 为横坐标，在对数坐标系上标绘4
.0Pr
Nu
～Re 关系，见图四中直线Ⅱ。
由图线回归出如下结果： y = 0.0299x 0.7195 即 4.07195
.0Pr Re 0248.0=Nu
10.套管换热器数据
重复以上测定步骤，对强化套管换热器进行测定数据见表三。
11.强化套管换热器实验准数关联图见图四。
y = 0.0641x 0.7195
y = 0.0299x 0.755
10100
1000
1000
10000
100000
Re
N u /P r ^0.4
图-4套管换热器实验准数关联图。