空气-蒸汽给热系数测定实验指导书 (1)
空气-水蒸气对流给热系数测定实验报告
一．实验课程名称 化工原理二．实验项目名称 空气－蒸汽对流给热系数测定 三、实验目的和要求1、了解间壁式传热元件，掌握给热系数测定的实验方法。
2、掌握热电阻测温的方法，观察水蒸气在水平管外壁上的冷凝现象。
3、学会给热系数测定的实验数据处理方法，了解影响给热系数的因素和强化传热的途径。
四．实验内容和原理实验内容：测定不同空气流量下进出口端的相关温度，计算α，关联出相关系数。
实验原理：在工业生产过程中，大量情况下，冷、热流体系通过固体壁面（传热元件）进行热量交换，称为间壁式换热。
如图(4－1)所示，间壁式传热过程由热流体对固体壁面的对流传热，固体壁面的热传导和固体壁面对冷流体的对流传热所组成。
达到传热稳定时，有()()()()m m W M Wp p t KA t t A T T A t t c m T T c m Q ∆=-=-=-=-=221112222111αα （4－1）热流体与固体壁面的对数平均温差可由式（4—2）计算， ()()()22112211ln W W W W m W T T T T T T T T T T -----=- （4－2）式中：T W 1 －热流体进口处热流体侧的壁面温度，℃；T W 2 －热流体出口处热流体侧的壁面温度，℃。
固体壁面与冷流体的对数平均温差可由式（4—3）计算，()()()22112211ln t t tt t t t t t t W W W W m W-----=- （4－3）式中：t W 1 － 冷流体进口处冷流体侧的壁面温度，℃；t W 2 － 冷流体出口处冷流体侧的壁面温度，℃。
热、冷流体间的对数平均温差可由式（4—4）计算，()()12211221m t T t T ln t T t T t -----=∆ （4－4）当在套管式间壁换热器中，环隙通以水蒸气，内管管内通以冷空气或水进行对流传热系数测定实验时，则由式（4－1）得内管内壁面与冷空气或水的对流传热系数，()()MW p t t A t t c m --=212222α （4－5）实验中测定紫铜管的壁温t w1、t w2；冷空气或水的进出口温度t 1、t 2；实验用紫铜管的长度l 、内径d 2，l d A 22π=；和冷流体的质量流量，即可计算α2。
空气-水蒸气对流给热系数测定实验报告
一．实验课程名称 化工原理二．实验项目名称 空气－蒸汽对流给热系数测定 三、实验目的和要求1、了解间壁式传热元件，掌握给热系数测定的实验方法。
2、掌握热电阻测温的方法，观察水蒸气在水平管外壁上的冷凝现象。
3、学会给热系数测定的实验数据处理方法，了解影响给热系数的因素和强化传热的途径。
四．实验内容和原理实验内容：测定不同空气流量下进出口端的相关温度，计算α，关联出相关系数。
实验原理：在工业生产过程中，大量情况下，冷、热流体系通过固体壁面（传热元件）进行热量交换，称为间壁式换热。
如图(4－1)所示，间壁式传热过程由热流体对固体壁面的对流传热，固体壁面的热传导和固体壁面对冷流体的对流传热所组成。
达到传热稳定时，有()()()()m m W M W p p t KA t t A T T A t t c m T T c m Q ∆=-=-=-=-=221112222111αα （4－1）热流体与固体壁面的对数平均温差可由式（4—2）计算，()()()22112211ln W W W W m W T T T T T T T T T T -----=- （4－2）式中：T W 1 －热流体进口处热流体侧的壁面温度，℃；T W 2 －热流体出口处热流体侧的壁面温度，℃。
固体壁面与冷流体的对数平均温差可由式（4—3）计算，()()()22112211ln t t tt t t t t t t W W W W m W-----=- （4－3）Tt图4－1间壁式传热过程示意图式中：t W 1 － 冷流体进口处冷流体侧的壁面温度，℃；t W 2 － 冷流体出口处冷流体侧的壁面温度，℃。
热、冷流体间的对数平均温差可由式（4—4）计算，()()12211221m t T t T ln t T t T t -----=∆ （4－4）当在套管式间壁换热器中，环隙通以水蒸气，内管管内通以冷空气或水进行对流传热系数测定实验时，则由式（4－1）得内管内壁面与冷空气或水的对流传热系数，()()MW p t t A t t c m --=212222α （4－5）实验中测定紫铜管的壁温t w1、t w2；冷空气或水的进出口温度t 1、t 2；实验用紫铜管的长度l 、内径d 2，l d A 22π=；和冷流体的质量流量，即可计算α2。
空气-水蒸气对流给热系数测定实验报告
一．实验课程名称 化工原理二．实验项目名称 空气－蒸汽对流给热系数测定 三、实验目的和要求1、了解间壁式传热元件，掌握给热系数测定的实验方法。
2、掌握热电阻测温的方法，观察水蒸气在水平管外壁上的冷凝现象。
3、学会给热系数测定的实验数据处理方法，了解影响给热系数的因素和强化传热的途径。
四．实验内容和原理实验内容：测定不同空气流量下进出口端的相关温度，计算α，关联出相关系数。
实验原理：在工业生产过程中，大量情况下，冷、热流体系通过固体壁面（传热元件）进行热量交换，称为间壁式换热。
如图(4－1)所示，间壁式传热过程由热流体对固体壁面的对流传热，固体壁面的热传导和固体壁面对冷流体的对流传热所组成。
达到传热稳定时，有()()()()m m W M W p p t KA t t A T T A t t c m T T c m Q ∆=-=-=-=-=221112222111αα （4－1）热流体与固体壁面的对数平均温差可由式（4—2）计算，()()()22112211ln W W W W m W T T T T T T T T T T -----=- （4－2）式中：T W 1 －热流体进口处热流体侧的壁面温度，℃；T W 2 －热流体出口处热流体侧的壁面温度，℃。
固体壁面与冷流体的对数平均温差可由式（4—3）计算，()()()22112211ln t t tt t t t t t t W W W W m W-----=- （4－3）δ TT W t Wt图4－1间壁式传热过程示意图式中：t W 1 － 冷流体进口处冷流体侧的壁面温度，℃；t W 2 － 冷流体出口处冷流体侧的壁面温度，℃。
热、冷流体间的对数平均温差可由式（4—4）计算，()()12211221m t T t T lnt T t T t -----=∆ （4－4）当在套管式间壁换热器中，环隙通以水蒸气，内管管内通以冷空气或水进行对流传热系数测定实验时，则由式（4－1）得内管内壁面与冷空气或水的对流传热系数，()()MW p t t A t t c m --=212222α （4－5）实验中测定紫铜管的壁温t w1、t w2；冷空气或水的进出口温度t 1、t 2；实验用紫铜管的长度l 、内径d 2，l d A 22π=；和冷流体的质量流量，即可计算α2。
化工原理实验(四)空气-蒸汽对流给热系数测定
化工原理实验（四）空气－蒸汽对流给热系数测定一、实验目的1、 了解间壁式传热元件，掌握给热系数测定的实验方法。
2、 掌握热电阻测温的方法，观察水蒸气在水平管外壁上的冷凝现象。
3、 学会给热系数测定的实验数据处理方法，了解影响给热系数的因素和强化传热的途径。
二、基本原理在工业生产过程中，大量情况下，冷、热流体系通过固体壁面（传热元件）进行热量交换，称为间壁式换热。
如图(4－1)所示，间壁式传热过程由热流体对固体壁面的对流传热，固体壁面的热传导和固体壁面对冷流体的对流传热所组成。
达到传热稳定时，有()()()()mm W M W p p t KA t t A T T A t t c m T T c m Q ∆=-=-=-=-=221112222111αα （4－1）Tt图4－1间壁式传热过程示意图式中：Q － 传热量，J / s ；m 1 － 热流体的质量流率，kg / s ； c p 1 － 热流体的比热，J / (kg ∙℃)； T 1 － 热流体的进口温度，℃； T 2 － 热流体的出口温度，℃； m 2 － 冷流体的质量流率，kg / s ； c p 2 － 冷流体的比热，J / (kg ∙℃)； t 1 － 冷流体的进口温度，℃； t 2 － 冷流体的出口温度，℃；α1 － 热流体与固体壁面的对流传热系数，W / (m 2 ∙℃)；A 1 － 热流体侧的对流传热面积，m 2；()m W T T -－ 热流体与固体壁面的对数平均温差，℃；α2 － 冷流体与固体壁面的对流传热系数，W / (m 2 ∙℃)；A 2 － 冷流体侧的对流传热面积，m 2；()m W t t - － 固体壁面与冷流体的对数平均温差，℃；K － 以传热面积A 为基准的总给热系数，W / (m 2 ∙℃)； m t ∆－ 冷热流体的对数平均温差，℃；热流体与固体壁面的对数平均温差可由式（4—2）计算，()()()22112211ln W W W W m W T T T T T T T T T T -----=- （4－2）式中：T W 1 － 热流体进口处热流体侧的壁面温度，℃；T W 2 － 热流体出口处热流体侧的壁面温度，℃。
空气水蒸气对流给热系数测定实验报告
一．实验课程名称 化工原理二．实验项目名称 空气－蒸汽对流给热系数测定 三、实验目的和要求1、了解间壁式传热元件，掌握给热系数测定的实验方法。
2、掌握热电阻测温的方法，观察水蒸气在水平管外壁上的冷凝现象。
3、学会给热系数测定的实验数据处理方法，了解影响给热系数的因素和强化传热的途径。
四．实验内容和原理实验内容：测定不同空气流量下进出口端的相关温度，计算?，关联出相关系数。
实验原理：在工业生产过程中，大量情况下，冷、热流体系通过固体壁面（传热元件）进行热量交换，称为间壁式换热。
如图(4－1)所示，间壁式传热过程由热流体对固体壁面的对流传热，固体壁面的热传导和固体壁面对冷流体的对流传热所组成。
达到传热稳定时，有()()()()m m W M W p p t KA t t A T T A t t c m T T c m Q ∆=-=-=-=-=221112222111αα （4－1） 热流体与固体壁面的对数平均温差可由式（4—2）计算， ()()()22112211ln W W W W m W T T T T T T T T T T -----=-（4－2）式中：T W 1 －热流体进口处热流体侧的壁面温度，℃；T W 2 －热流体出口处热流体侧的壁面温度，℃。
固体壁面与冷流体的对数平均温差可由式（4—3）计算，()()()22112211ln t t t t t t t t t t W W W W m W -----=-（4－3）式中：t W 1 － 冷流体进口处冷流体侧的壁面温度，℃；t W 2 － 冷流体出口处冷流体侧的壁面温度，℃。
热、冷流体间的对数平均温差可由式（4—4）计算，()()12211221m t T t T ln t T t T t -----=∆（4－4）当在套管式间壁换热器中，环隙通以水蒸气，内管管内通以冷空气或水进行对流传热系数测定实验时，则由式（4－1）得内管内壁面与冷空气或水的对流传热系数，()()MW p t t A t t c m --=212222α（4－5）实验中测定紫铜管的壁温t w1、t w2；冷空气或水的进出口温度t 1、t 2；实验用紫铜管的长度l 、内径d 2，l d A 22π=；和冷流体的质量流量，即可计算?2。
空气水蒸气对流给热系数测定实验报告
一．实验课程名称 化工原理二．实验项目名称 空气－蒸汽对流给热系数测定 三、实验目的和要求1、了解间壁式传热元件，掌握给热系数测定的实验方法。
2、掌握热电阻测温的方法，观察水蒸气在水平管外壁上的冷凝现象。
3、学会给热系数测定的实验数据处理方法，了解影响给热系数的因素和强化传热的途径。
四．实验内容和原理实验内容：测定不同空气流量下进出口端的相关温度，计算α，关联出相关系数。
实验原理：在工业生产过程中，大量情况下，冷、热流体系通过固体壁面（传热元件）进行热量交换，称为间壁式换热。
如图(4－1)所示，间壁式传热过程由热流体对固体壁面的对流传热，固体壁面的热传导和固体壁面对冷流体的对流传热所组成。
达到传热稳定时，有()()()()m m W M Wp p t KA t t A T T A t t c m T T c m Q ∆=-=-=-=-=221112222111αα （4－1）热流体与固体壁面的对数平均温差可由式（4—2）计算， ()()()22112211ln W W W W m W T T T T T T T T T T -----=- （4－2）式中：T W 1 －热流体进口处热流体侧的壁面温度，℃；T W 2 －热流体出口处热流体侧的壁面温度，℃。
固体壁面与冷流体的对数平均温差可由式（4—3）计算，()()()22112211ln t t tt t t t t t t W W W W m W-----=- （4－3）式中：t W 1 － 冷流体进口处冷流体侧的壁面温度，℃；t W 2 － 冷流体出口处冷流体侧的壁面温度，℃。
热、冷流体间的对数平均温差可由式（4—4）计算，()()12211221m t T t T ln t T t T t -----=∆ （4－4）当在套管式间壁换热器中，环隙通以水蒸气，内管管内通以冷空气或水进行对流传热系数测定实验时，则由式（4－1）得内管内壁面与冷空气或水的对流传热系数，()()MW p t t A t t c m --=212222α （4－5）实验中测定紫铜管的壁温t w1、t w2；冷空气或水的进出口温度t 1、t 2；实验用紫铜管的长度l 、内径d 2，l d A 22π=；和冷流体的质量流量，即可计算α2。
空气蒸汽对流给热系数的测定
五、实验数据记录与处理1、实验原始数据记录表，根据相关计算式进行相关数据计算。
实验原始数据记录表计算示例（以次序1数据作为计算示例）： 空气进口处密度：52310 4.510 1.2916t t ρ--=-⨯+=10-5× 38.62-4.5×10-3 ×38.6+1.2916=1.1328kg/m 3；空气质量流量：m s2 =ρV=4×1.1328÷3600=0.0012kg/s ；空气流速：u=4V/(πd 2)=4×4/(3.14×0.016×0.016×3600)= 5.5290m/s ；2.给热系数K 的计算空气定性温度：t 平均=(t 1+t 2)/2=（38.6+79.6）/2=59.1℃<60℃ 则空气比热：Cp=1005 J/(kg·°C) 定性温度下的空气密度ρ：52310 4.510 1.2916t t ρ--=-⨯+ =10-5× 59.12-4.5×10-3 ×59.1+1.2916=1.0606kg/m 3；冷、热流体间的对数平均温差：()()12211221ln t T t T tT t T t m-----=∆==40.32℃ 传热面积：22A d l π==3.14×0.016×1=0.0502m 2 对流传热系数：()mp t A t t c m K ∆-=1222= = 26.46W/(m 2·℃)；3.近似法求给热系数α2 则α2=K=24.43W/(m 2·℃)；（103.0-79.6）-（102.5-38.6）ln [(103.0-79.6)/(102.5-38.6)]0.0502×40.32空气粘度：6235(210510 1.716910t t μ---=-⨯+⨯+⨯）=(-2×10-6×38.62+5×10-3×38.6+1.7169)×10-5=1.906×10-5P a.s 空气导热系数：8252108100.0244t t λ--=-⨯+⨯+ =-2×10-8×38.62+8×10-5×38.6+0.0244=0.0275 W/(m·K ） 雷诺数：μρdu =Re = ；普兰特数：λμ2Pr p c == =0.6966 ；努赛尔数：λαdNu ==26.46×0.016/0.0275=15.39 ； 对于流体在圆形只管内做湍流时的对流传热系数，如符合以下条件：Re=1×104—1.2×105，Pr=0.7-120,管长与管内径之比l/d≥60,则Nu=0.023Re 0.8Pr n 。
实验7. 空气-蒸汽对流给热系数的测定
实验7. 空气－蒸汽对流给热系数的测定一、实验目的1.熟悉传热过程及间壁式换热器的结构，掌握热电阻的测温方法；2.观察蒸汽在水平冷凝管外壁上的冷凝现象，测定对流给热系数h ；3.测定努塞尔数Nu 与雷诺数e R 之间的关系，并确定它们的关联式；4.了解强化传热的途径，分析热交换过程的影响因素。
二、基本原理工业生产中冷流体和热流体常通过固体壁面进行热量交换，此种换热方式称为间壁式传热。
间壁式传热过程是由热流体对固体壁面的对流传热、固体壁面的热传导和固体壁面对冷流体的对流传热过程组成，间壁式传热过程如图2—10所示。
当传热过程达到稳定时，它们有如下关系： 图2—10 间壁式传热过程示意图()()()()112122121122m p m p W W m M mq c t t q c T T h A t t h A T T KA t Φ=-=-=-=-=∆ （2—45） 式中：Φ—传热速率，W ；q m1、q m2 —冷、热流体的质量流量，1kg s -⋅； c p1、c p2 —冷、热流体的比热容，11kJ kg K --⋅⋅；T 1 、T 2—热流体的进出口温度，K ； t 1、t 2 —冷流体的进出口的度，K ；A 1、A 2—冷、热流体侧的对流传热面积，m 2；12,h h —冷、热流体与固体壁面的对流给热系数，21W m K --⋅⋅； ()W m t t -、()W m T T -—冷、热流体与固体壁面的对数平均温度差，K ；K —总传热系数，21W m K --⋅⋅； A —传热面积，m 2；m t ∆—对数平均温度差，K ；热流体与固体壁面的对数平均温差可由下式计算()()()22112211ln W W W W m W T T T T T T T T T T -----=- （2－46）式中：12,W W T T —热流体进出口处热流体侧壁面的温度，K 。
固体壁面与冷流体的对数平均温差可由下式求得()()()22112211ln t t t t t t t t t t W W W W m W -----=- （2－47）式中：12,W W t t —冷流体进出口处冷流体侧壁面的温度，K ； 冷热流体间的对数平均温度差可由下式计算()()12211221ln m T t T t t T t T t ---∆=-- （2—48）在套管式换热器中，由于水蒸气通过套管的环隙，冷空气或水通过内管间，测定对流给热系数时，由式（2—45）可得内管内壁面与冷空气或水的对流给热系数()()112111p W mm c t t h A t t -=- （2—49）实验中，要测定内管的壁温t w1和t w2，冷空气或水的进出口温度t 1和t 2；实验用套管的长度l ，内径d 1，换热面积11A d l π=，冷流体的质量流量及比热容，即可求得对流给热系数h 1。
空气水蒸气对流给热系数测定实验报告
一．实验课程名称 化工原理二．实验项目名称 空气－蒸汽对流给热系数测定 三、实验目的和要求1、了解间壁式传热元件，掌握给热系数测定的实验方法。
2、掌握热电阻测温的方法，观察水蒸气在水平管外壁上的冷凝现象。
3、学会给热系数测定的实验数据处理方法，了解影响给热系数的因素和强化传热的途径。
四．实验内容和原理实验内容：测定不同空气流量下进出口端的相关温度，计算α，关联出相关系数。
实验原理：在工业生产过程中，大量情况下，冷、热流体系通过固体壁面（传热元件）进行热量交换，称为间壁式换热。
如图(4－1)所示，间壁式传热过程由热流体对固体壁面的对流传热，固体壁面的热传导和固体壁面对冷流体的对流传热所组成。
达到传热稳定时，有()()()()m m W M W p p t KA t t A T T A t t c m T T c m Q ∆=-=-=-=-=221112222111αα （4－1） 热流体与固体壁面的对数平均温差可由式（4—2）计算， ()()()22112211ln W W W W m W T T T T T T T T T T -----=- （4－2）式中：T W 1 －热流体进口处热流体侧的壁面温度，℃；T W 2 －热流体出口处热流体侧的壁面温度，℃。
固体壁面与冷流体的对数平均温差可由式（4—3）计算，()()()22112211lnt t t t t t t t t t W W W W m W-----=- （4－3）式中：t W 1 － 冷流体进口处冷流体侧的壁面温度，℃；t W 2 － 冷流体出口处冷流体侧的壁面温度，℃。
热、冷流体间的对数平均温差可由式（4—4）计算，()()12211221m t T t T ln t T t T t -----=∆ （4－4）当在套管式间壁换热器中，环隙通以水蒸气，内管管内通以冷空气或水进行对流传热系数测定实验时，则由式（4－1）得内管内壁面与冷空气或水的对流传热系数，()()MW p t t A t t c m --=212222α（4－5）实验中测定紫铜管的壁温t w1、t w2；冷空气或水的进出口温度t 1、t 2；实验用紫铜管的长度l 、内径d 2，l d A 22π=；和冷流体的质量流量，即可计算α2。
空气水蒸气对流给热系数测定实验报告
一．实验课程名称 化工原理二．实验项目名称 空气－蒸汽对流给热系数测定 三、实验目的和要求1、了解间壁式传热元件，掌握给热系数测定的实验方法。
2、掌握热电阻测温的方法，观察水蒸气在水平管外壁上的冷凝现象。
3、学会给热系数测定的实验数据处理方法，了解影响给热系数的因素和强化传热的途径。
四．实验内容和原理实验内容：测定不同空气流量下进出口端的相关温度，计算?，关联出相关系数。
实验原理：在工业生产过程中，大量情况下，冷、热流体系通过固体壁面（传热元件）进行热量交换，称为间壁式换热。
如图(4－1)所示，间壁式传热过程由热流体对固体壁面的对流传热，固体壁面的热传导和固体壁面对冷流体的对流传热所组成。
达到传热稳定时，有()()()()m m W M W p p t KA t t A T T A t t c m T T c m Q ∆=-=-=-=-=221112222111αα （4－1）热流体与固体壁面的对数平均温差可由式（4—2）计算， ()()()22112211ln W W W W m W T T T T T T T T T T -----=-（4－2）式中：T W 1 －热流体进口处热流体侧的壁面温度，℃；T W 2 －热流体出口处热流体侧的壁面温度，℃。
固体壁面与冷流体的对数平均温差可由式（4—3）计算，()()()22112211ln t t t t t t t t t t W W W W m W-----=-（4－3）式中：t W 1 － 冷流体进口处冷流体侧的壁面温度，℃；t W 2 － 冷流体出口处冷流体侧的壁面温度，℃。
热、冷流体间的对数平均温差可由式（4—4）计算，()()12211221m t T t T ln t T t T t -----=∆（4－4）当在套管式间壁换热器中，环隙通以水蒸气，内管管内通以冷空气或水进行对流传热系数测定实验时，则由式（4－1）得内管内壁面与冷空气或水的对流传热系数，()()MW p t t A t t c m --=212222α（4－5）实验中测定紫铜管的壁温t w1、t w2；冷空气或水的进出口温度t 1、t 2；实验用紫铜管的长度l 、内径d 2，l d A 22π=；和冷流体的质量流量，即可计算?2。
空气-蒸汽给热系数测定实验指导书(1).docx
空气一蒸汽给热系数测定装置实验指导书空气一蒸汽对流给热系数测定一.实验目的1、了解间壁式传热元件，掌握给热系数测定的实验方法。
2、掌握热电阻测温的方法，观察水蒸气在水平管外壁上的冷凝现象。
3、学会给热系数测定的实验数据处理方法，了解影响给热系数的因索和强化传热的途径。
二、基本原理在工业生产过程中，大量情况下，冷、热流体系通过固体壁面（传热元件）进行热量交换，称为间壁式换热。
如图（4-1）所示，间壁式传热过程rh热流体対固体壁回的対流传热，固体壁面的热传导和固体壁面对冷流体的对流传热所组成。
图1 1间耶•式传热过用示意图达到传热稳定时，有Q = ®Cp］（T, -T2） = m2c p2（t2-f J =a x A}（T - T w）M =CC2A2（如一 t）w =Kg式中：Q—传热量，J/s；m\ —热流体的质量流率，kg / s；切-热流体的比热，J/（kg・°C）；T{-热流体的进口温度，°C；T2-热流体的出口温度，°C；加2 —冷流休的质量流率，kg/s；(4-1)Cp2—冷流体的比热，J/（kg・°C）：/】-冷流体的进口温度，°C；t2一冷流体的岀口温度，°C;㈢一热流体与固体壁而的对流传热系数，w/（m2 .°C）；A】一热流体侧的对流传热而积，m3（T -T w）m -热流体与I古I体壁面的对数平均温差，°C；G —冷流体与固体壁面的对流传热系数，W/（m2.°C）；A2一冷流体侧的对流传热而积，m3（t w -t\n -固体瞬而与冷流体的対数平均温差，°C；K -以传热血枳A为基准的总给热系数，W/（m2-°C）；At ni-冷热流体的对数平均温差，°C；热流体与固体壁面的对数平均温差可由式（4—2）计算，（―兀）,”山赳书讥）T2 ~T W2式中：T wl—热流体进口处热流体侧的壁而温度，°C；-热流体出口处热流体侧的壁面温度，°C。
实验7. 空气-蒸汽对流给热系数的测定
实验7. 空气－蒸汽对流给热系数的测定一、实验目的1.熟悉传热过程及间壁式换热器的结构，掌握热电阻的测温方法；2.观察蒸汽在水平冷凝管外壁上的冷凝现象，测定对流给热系数h ；3.测定努塞尔数Nu 与雷诺数e R 之间的关系，并确定它们的关联式；4.了解强化传热的途径，分析热交换过程的影响因素。
二、基本原理工业生产中冷流体和热流体常通过固体壁面进行热量交换，此种换热方式称为间壁式传热。
间壁式传热过程是由热流体对固体壁面的对流传热、固体壁面的热传导和固体壁面对冷流体的对流传热过程组成，间壁式传热过程如图2—10所示。
当传热过程达到稳定时，它们有如下关系： 图2—10 间壁式传热过程示意图()()()()112122121122m p m p W W m M mq c t t q c T T h A t t h A T T KA t Φ=-=-=-=-=∆ （2—45） 式中：Φ—传热速率，W ；q m1、q m2 —冷、热流体的质量流量，1kg s -⋅； c p1、c p2 —冷、热流体的比热容，11kJ kg K --⋅⋅；T 1 、T 2—热流体的进出口温度，K ； t 1、t 2 —冷流体的进出口的度，K ；A 1、A 2—冷、热流体侧的对流传热面积，m 2；12,h h —冷、热流体与固体壁面的对流给热系数，21W m K --⋅⋅； ()W m t t -、()W m T T -—冷、热流体与固体壁面的对数平均温度差，K ；K —总传热系数，21W m K --⋅⋅； A —传热面积，m 2；m t ∆—对数平均温度差，K ；热流体与固体壁面的对数平均温差可由下式计算()()()22112211ln W W W W m W T T T T T T T T T T -----=- （2－46）式中：12,W W T T —热流体进出口处热流体侧壁面的温度，K 。
固体壁面与冷流体的对数平均温差可由下式求得()()()22112211ln t t t t t t t t t t W W W W m W -----=- （2－47）式中：12,W W t t —冷流体进出口处冷流体侧壁面的温度，K ； 冷热流体间的对数平均温度差可由下式计算()()12211221ln m T t T t t T t T t ---∆=-- （2—48）在套管式换热器中，由于水蒸气通过套管的环隙，冷空气或水通过内管间，测定对流给热系数时，由式（2—45）可得内管内壁面与冷空气或水的对流给热系数()()112111p W mm c t t h A t t -=- （2—49）实验中，要测定内管的壁温t w1和t w2，冷空气或水的进出口温度t 1和t 2；实验用套管的长度l ，内径d 1，换热面积11A d l π=，冷流体的质量流量及比热容，即可求得对流给热系数h 1。
空气水蒸气对流给热系数测定实验报告
一．实验课程名称 化工原理二．实验项目名称 空气－蒸汽对流给热系数测定 三、实验目的和要求1、了解间壁式传热元件，掌握给热系数测定的实验方法。
2、掌握热电阻测温的方法，观察水蒸气在水平管外壁上的冷凝现象。
3、学会给热系数测定的实验数据处理方法，了解影响给热系数的因素和强化传热的途径。
四．实验内容和原理实验内容：测定不同空气流量下进出口端的相关温度，计算?，关联出相关系数。
实验原理：在工业生产过程中，大量情况下，冷、热流体系通过固体壁面（传热元件）进行热量交换，称为间壁式换热。
如图(4－1)所示，间壁式传热过程由热流体对固体壁面的对流传热，固体壁面的热传导和固体壁面对冷流体的对流传热所组成。
达到传热稳定时，有()()()()m m W M W p p t KA t t A T T A t t c m T T c m Q ∆=-=-=-=-=221112222111αα （4－1）热流体与固体壁面的对数平均温差可由式（4—2）计算， ()()()22112211ln W W W W m W T T T T T T T T T T -----=- （4－2）式中：T W 1 －热流体进口处热流体侧的壁面温度，℃；T W 2 －热流体出口处热流体侧的壁面温度，℃。
固体壁面与冷流体的对数平均温差可由式（4—3）计算，()()()22112211ln t t tt t t t t t t W W W W m W-----=- （4－3）式中：t W 1 － 冷流体进口处冷流体侧的壁面温度，℃；t W 2 － 冷流体出口处冷流体侧的壁面温度，℃。
热、冷流体间的对数平均温差可由式（4—4）计算，()()12211221m t T t T lnt T t T t -----=∆（4－4）当在套管式间壁换热器中，环隙通以水蒸气，内管管内通以冷空气或水进行对流传热系数测定实验时，则由式（4－1）得内管内壁面与冷空气或水的对流传热系数，()()MW p t t A t t c m --=212222α（4－5）实验中测定紫铜管的壁温t w1、t w2；冷空气或水的进出口温度t 1、t 2；实验用紫铜管的长度l 、内径d 2，l d A 22π=；和冷流体的质量流量，即可计算?2。
空气—蒸汽对流给热系数测定实验报告及数据、答案
气氛—蒸汽对于流给热系数测定之阳早格格创做一、真验手段⒈通过对于气氛—火蒸气光润套管换热器的真验钻研，掌握对于流传热系数α1的测定要领，加深对于其观念战效用果素的明白.并应用线性返回分解要领，决定联系式Nu=ARe m Pr中常数A、m的值.⒉通过对于管程里里插有螺纹管的气氛—火蒸气加强套管换热器的真验钻研，测定其准数联系式Nu=BRe m中常数B、m的值战加强比Nu/Nu0，相识加强传热的基础表里战基础办法.二、真验拆置本真验设备由二组黄铜管（其中一组为光润管，另一组为波纹管）组成仄止的二组套管换热器，内管为紫铜材量，中管为不锈钢管，二端用不锈钢法兰牢固.气氛由旋涡气泵吹出，由旁路安排阀安排，经孔板流量计，由支路统制阀采用分歧的支路加进换热器.管程蒸汽由加热釜爆收后自然降下，经支路统制阀采用顺流加进换热器壳程，其热凝搁出热量通过黄铜管壁被传播到管内震动的气氛，达到顺流换热的效验.鼓战蒸汽由配套的电加热蒸汽爆收器爆收.该真验过程图如图1所示，其主要参数睹表1.表1 真验拆置结构参数真验内管中径d o（mm）真验中管内径D i（mm）50 真验中管中径D o（mm）总管少（紫铜内管）L（m）丈量段少度l（m）蒸汽温度图1 气氛-火蒸气传热概括真验拆置过程图1— 光润套管换热器；2—螺纹管的加强套管换热器；3—蒸汽爆收器；4—旋涡气泵；5—旁路安排阀；6—孔板流量计；7、8、9—气氛支路统制阀；10、11—蒸汽支路统制阀；12、13—蒸汽搁空心； 15—搁火心；14—液位计；16—加火心；三、真验真量1、光润管①测定6～8个分歧流速下光润管换热器的对于流传热系数α1.②对于α1的真验数据举止线性返回，供联系式Nu=ARe m孔板流量计丈量气氛流量气氛压力蒸汽压力气氛出心温度气氛出心温度中常数A 、m 的值.2、波纹管①测定6～8个分歧流速下波纹管换热器的对于流传热系数α1.②对于α1的真验数据举止线性返回，供联系式Nu=BRe m 中常数B 、m 的值. 四、真验本理 1．准数联系效用对于流传热的果素很多，根据果次分解得到的对于流传热的准数联系为：Nu=CRe m Pr n Gr l （1）式中C 、m 、n 、l 为待定参数.介进传热的流体、流态及温度仄分歧，待定参数分歧.暂时，只可通过真验去决定特定范畴的参数.本真验是测定气氛正在圆管内做强制对于流时的对于流传热系数.果此，不妨忽略自然对于流对于传热膜系数的效用，则Gr 为常数.正在温度变更不太大的情况下，Pr 可视为常数.所以，准数联系式（1）可写成Nu ＝CRe m （2）Re4du V d ρρπμμ==其中： , 500.02826W/(m.K)d Nu αλλ==℃时，空气的导热系数待定参数C 战m 可通过真验测定蒸汽、气氛的有关数据后，对于式（2）与对于数，返回供得曲线斜率战截距.2．传热量估计努塞我数Nu 大概α1无法曲交用真验测定，只可测定相关的参数并通过估计供得.当通过套管环隙的鼓战蒸汽与热凝壁里交触后，蒸汽将搁出热凝潜热，热凝成火，热量通过间壁传播给套管内的气氛，使气氛的温度降下，气氛从管的终端排出管中，传播的热量由（3）式估计.Q ＝W e c pc （t 2－t 1）= V ρ1c pc （t 2－t 1） （3） 根据热传播速率Q ＝KS Δt m （4） 所以 KS Δt m =V ρ1c pc （t 2－t 1） （5）式中：Q ——换热器的热背荷（即传热速率），kJ ／s ； We ——热流体的品量流量，kg ／s ；V ——热流体（气氛）的体积流量，m 3/s ； ρ1一热流体（气氛）的稀度，kg ／m 3；K ——换热器总传热系数，W/（m 2·℃）；C pc 一一热流体（气氛）的仄衡比定压热容，kJ/（kg ·K ）；S ——传热里积，m 2；Remc dαλ=因此：Δt m ——蒸汽与气氛的对于数仄衡温度好，℃.气氛的流量及二种流体的温度等不妨通过百般丈量仪容测得.概括上头各式即可算出传热总系数K. 3．传热膜系数的估计当传热里为仄壁大概者当管壁很薄时，总的传热阻力战传热分阻力的关系可表示为：式中：αl ——气氛正在圆管中强制对于流的传热膜系数，W ／（m 2·℃）；α2——蒸汽热凝时的传热膜系数，W ／（m 2·℃）.当管壁热阻不妨忽略（内管为黄铜管而且壁薄b 较薄，黄铜导热系数λ比较大）时，1211111K ααα≈+≈（7） 蒸汽热凝传热膜系数近近大于气氛传热膜系数，则K ≈α1.果此，只消正在真验中测得热、热流体的温度及气氛的体积流量，即可通过热衡算供出套管换热器的总传热系数K 值，由此供得气氛传热膜系数α1. 4．努塞我数战雷诺数的估计式中：λ——气氛导热系数，W ／（m ·℃）； μ一气氛的粘度，Pa ·s ；d ——套管换热器的内管仄衡曲径，m ； ρ1——进心温度t 1时的气氛稀度，kg ／m 3.由于热阻主要集结正在气氛一侧，本真验的传热里积S 与管子的内表面较为合理，即 S ＝πdl本拆置d=0．0178 m ，l=1．327m. 5．气氛流量战稀度的估计气氛稀度ρ1可按理念气体估计： 式中：p a ——当天大气压，Pa ；t ——孔板流量计前气氛温度，℃，可与t=t 1；气氛的流量由 1／4喷嘴流量计丈量，合并常数后，气氛的体积流量可由（11）式估计11ρRC V =（11）式中：C 0——合并整治的流量系数，其值为C 0=0．001233；R ——喷嘴流量计的压好计示值，mmH 2O. V 1——气氛的体积流量，m 3／s. 五、真验支配 1．真验前的准备（1）背电加热釜加火至液位计上端白线处. （2）查看气氛流量旁路安排阀是可齐开.12731.29(10)101330273pP tρ=⨯+（3）查看一般管支路各统制阀是可已挨开，包管蒸汽战气氛管路的疏通.（4）交通电源总闸，设定加热电压，开用电热锅炉开关，开初加热.2．真验开初（1）当蒸汽压力宁静后，开用旋涡气泵并运止一段时间，包管真验开初时气氛出心温度t（℃）宁静.1（2）安排气氛流量旁路阀的开度大概主阀开度，使孔板流量计的压好计读数为所需的气氛流量值.（3）宁静5－8分钟安排读与压好计读数，读与气氛出心、出心的温度值t、2t（温度丈量可采与热电奇大概温度1计）、气氛压力值p1、气氛进、出心之间压力好p2、蒸汽温度值t3及压力值p3,孔板流量计读数p4.（4）安排气氛流量，沉复（3）与（4）共测6－10组数据（注意：正在气氛进、出心之间压力好p2最大值与最小值之间可分为6-10段）.（5）真验历程，要尽大概包管蒸汽温度大概压力宁静，正在蒸汽锅炉加热历程（蒸汽温度大概压力变更较大）不要记录数据.3．真验中断（1）关关加热器开关.（2）过5分钟后关关鼓风机，并将旁路阀齐开. （3）切断总电源.六、真验注意事项1、查看蒸汽加热釜中的火位是可正在仄常范畴内.特天是每个真验中断后，举止下一真验之前，如果创制火位过矮，应即时补给火量.2、必须包管蒸汽降下管线的疏通.正在变换支路时，应先开开需要的支路阀，再关关另一侧，且开开战关关统制阀必须缓缓，预防管线截断大概蒸汽压力过大突然喷出.3、必须包管气氛管线的疏通.即正在交透气机电源之前，三个气氛支路统制阀之一战旁路安排阀（睹图1所示）必须齐开.正在变换支路时，应先关关风机电源，而后开开战关关统制阀.4、安排流量后，应起码宁静5～10分钟后读与真验数据.5、套管换热器中聚集的热火要即时搁掉，免得效用蒸汽传热.七、真验记录及数据处理缺点分解：1.迪图斯-贝我特公式有条件范畴，而真验数据并不是齐正在其适用范畴内，用此公式算出的Nu’战α2’缺点便大概较大.2.真验时，等待时间缺乏，引导数据已宁静时便记录了.热流体给热系数的准数式：Nu/Pr=APr mln(Nu/Pr)=lnA+m ln(Re)lnA=-7.9273 ，A=0.0256另附上本初真验数据：4、对于真验截止举止分解与计划.从图像中线性返回圆程的相关系数去瞅，真验数据截止不是很准确，特天是螺纹管.爆收缺点的根源很多，读数不宁静、换热器保温效验好、换热器使用暂了，污秽较薄，热流量值下落等皆使截止有一定的偏偏好.而且正在处理数据时，采与很多近似处理，而本量真验时很多的条件本去不宁静.正在真验历程中采与改变气氛流量去安排，然而是正在改变气氛流量的共时，其余的数据也会改变，比圆道气氛出心温度，而且正在改变的历程中，要通过一段时间气氛出心温度才会宁静，而咱们测定的温度一定假如那个宁静的温度，所以正在测定中不通过脚够少的时间引导测定的温度不是宁静的温度，所以真验时要注意等待五到格中钟待数据比较宁静时，那样真验截止便比较准确.八、思索题（1）效用传热膜系数的果素有哪些？问：膜的薄度，液体的物性，以及压力温度.另有资料的分子结构及其化教成份、资料沉度、资料干度情景战温度情景.（2）正在蒸气热凝时，若存留不凝性气体，您认为将会有什么效用？该当采与什么步伐？问：对于换热系数效用很大，普遍设念子与消，比圆溴化锂吸支式制热机均伴伴真空泵，其效用便是即时排除系统内的不凝性气体.1）会由于气氛中含有火分制成冰堵.冰堵不但使制热效用下落.而且会引导系统停机.压力不竭落矮，还会益坏压缩机.2）气氛混进压缩腔，由于气氛中含有不凝性气体，如氮气.那些不凝性气体验缩小制热剂的循环量，使制热量落矮.3）而且不凝性气体验滞留正在热凝器的上部管路内，以致本量热凝里积减小，热凝背荷删大，热凝压力降下，进而制热量会落矮.（3）蒸气热凝后，将爆收热凝火，如热凝火不克不迭搁出，乏积后淹埋加热铜管，您认为将会有什么效用？该当采与什么步伐？问:1）会由于气氛中含有火分制成冰堵.冰堵不但使制热效用下落.而且会引导系统停机.压力不竭落矮，还会益坏压缩机.2）气氛混进压缩腔，由于气氛中含有不凝性气体，如氮气.那些不凝性气体验缩小制热剂的循环量，使制热量落矮.3）而且不凝性气体验滞留正在热凝器的上部管路内，以致本量热凝里积减小，热凝背荷删大，热凝压力降下，进而制热量会落矮.（4）本真验中所测定的壁里温度是靠拢蒸气侧的温度，仍旧交近气氛侧的温度？为什么？问：壁里温度是靠拢蒸汽温度.应为壁里温度交近于对于流传热系数大的一侧的温度，而正在真验历程中是以1211111K ααα≈+≈，所以21αα〈，所以壁里温度交近于蒸汽温度. （5）正在真验中有哪些果素效用真验的宁静性？问：气氛战蒸汽的流背，热凝火不即时排走，蒸汽热凝历程中，存留不热凝气体，对于传热的有效用等.。
空气蒸汽对流给热系数测定
实验数据记录与处理计算示例（以次序1数据作为计算示例）：空气进口处密度：2916.138.9105.48.93102916.1105.4t 10325325+⨯⨯-⨯=+⨯-=----t ρ=1.13kg/m 3空气质量流量：skg V m s /1300.0360031.14.32=⨯=⨯=ρ空气流速：sm dVu /5.94016.0016.014.33600 4.3442=⨯⨯⨯⨯==π空气定性温度：()64.8)90.78.93(212121平均=+=+=t tt °C则空气比热：9100=Cp J/(kg·°C)定性温度下的空气密度'ρ：3325325'/40.12916.164.8105.464.8102916.1105.410m kg t t=+⨯⨯-⨯=+⨯-=----ρ冷、热流体间的对数平均温差：()()33.488.935.01090.74.610ln)8.935.010()90.74.610(ln12211221=-----=-----=∆t T t T t T t Tt m传热面积：2220502.01016.014.3m l d A =⨯⨯==π对流传热系数：()33.480502.0)8.9390.7(91000058.01222⨯-⨯⨯=∆-=mp t A t t c m K =42.04w/(m 2·°C) 3、2α理论值的计算空气粘度：532610)7169.1105102(---⨯+⨯+⨯-=t t μ=s Pa ⋅⨯=⨯+⨯⨯+⨯⨯-----553261088.110)7169.133.4810533.48102(空气导热系数：702.00244.033.4810833.48102-0244.0108102528-528=+⨯+⨯=+⨯+⨯-=---t tλ雷诺数：5265.151088.140.15.49016.0'Re 5=⨯⨯⨯==-μρdu普兰特数：70.0702.01088.19100Pr 5=⨯⨯==-λμCp努赛尔数：42.04027.0016.042.042=⨯==λαd Nu对于流体在圆形只管内做湍流时的对流传热系数，如符合以下条件：54102.1100.1Re ⨯-⨯=，1207.0Pr -=，管长与管内径之60/≥d l ,则nNu Pr Re023.08.0=。
空气蒸汽给热系数测定实验报告
空气蒸汽给热系数测定实验报告
实验原理：
空气蒸汽给热系数是指空气与液体或固体接触时的传热能力，通常用
对流传热系数来表示。
在实际应用中，空气蒸汽给热系数对于优化传
热设备和工艺具有重要意义。
实验步骤：
1. 准备实验装置：将一根绝热管放置于恒温水槽中，通过管中通水形
成对流传热，空气通过导热管进入绝热管，从而与水接触实现传热。
2. 打开温度控制仪，设置所需温度；同时打开水泵，使水循环；将压
力表连接在导热管上，记录空气进口和出口的压力。
3. 通过流量计调节空气流量，记录流量计读数。
4. 使用热电偶测量水的温度，并记录读数。
5. 开始实验，记录空气进口和出口的压力以及水的温度。
6. 根据实验数据计算空气蒸汽给热系数，并进行数据分析和讨论。
实验数据处理：
根据实验记录的空气进口和出口的压力以及水的温度，可以计算空气
蒸汽给热系数。
可以使用以下公式计算空气蒸汽给热系数：
hc= Q/(m×ΔT)
其中，hc为空气蒸汽给热系数，Q为传热量，m为空气质量流量，ΔT为水与空气的温差。
实验结果：
实验结果可以通过计算得出空气蒸汽给热系数的数值，并进行数据分
析和讨论。
实验结果应该符合理论计算值，并且要注意误差的来源和
可能的原因。
结论：
通过空气蒸汽给热系数的测定实验，可以得到空气与液体或固体的传
热能力，这对于传热设备和工艺的优化具有重要意义。
根据实验结果，
可以评估实验的准确性和可靠性，并进行数据分析和讨论，进一步探讨传热现象和相关机理。
空气—蒸汽对流给热系数测定实验报告及数据、答案.doc
空气—蒸汽对流给热系数测定一、实验目的⒈通过对空气—水蒸气光滑套管换热器的实验研究，掌握对流传热系数α1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方法，确定关联式Nu=ARe m Pr0.4中常数A、m的值。
⒉通过对管程内部插有螺纹管的空气—水蒸气强化套管换热器的实验研究，测定其准数关联式Nu=BRe m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。
二、实验装置本实验设备由两组黄铜管（其中一组为光滑管，另一组为波纹管）组成平行的两组套管换热器，内管为紫铜材质，外管为不锈钢管，两端用不锈钢法兰固定。
空气由旋涡气泵吹出，由旁路调节阀调节，经孔板流量计，由支路控制阀选择不同的支路进入换热器。
管程蒸汽由加热釜发生后自然上升，经支路控制阀选择逆流进入换热器壳程，其冷凝放出热量通过黄铜管壁被传递到管内流动的空气，达到逆流换热的效果。
饱和蒸汽由配套的电加热蒸汽发生器产生。
该实验流程图如图1所示，其主要参数见表1。
表1 实验装置结构参数实验内管内径d i（mm）16.00实验内管外径d o（mm）17.92实验外管内径D i（mm）50实验外管外径D o（mm）52.5总管长（紫铜内管）L（m） 1.3010测量段长度l（m） 1.10 1010图1 空气-水蒸气传热综合实验装置流程图1— 光滑套管换热器；2—螺纹管的强化套管换热器；3—蒸汽发生器；4—旋涡气泵；孔板流量计测量空气流量空气压力蒸汽压力空气入口温度蒸汽温度空气出口温度10 5—旁路调节阀；6—孔板流量计；7、8、9—空气支路控制阀；10、11—蒸汽支路控制阀；12、13—蒸汽放空口； 15—放水口；14—液位计；16—加水口；三、实验内容1、光滑管①测定6～8个不同流速下光滑管换热器的对流传热系数α1。
②对 α1的实验数据进行线性回归，求关联式Nu=ARe m 中常数A 、m 的值。
2、波纹管①测定6～8个不同流速下波纹管换热器的对流传热系数α1。
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空气－蒸汽给热系数测定装置实验指导书空气－蒸汽对流给热系数测定一、实验目的1、 了解间壁式传热元件，掌握给热系数测定的实验方法。
2、 掌握热电阻测温的方法，观察水蒸气在水平管外壁上的冷凝现象。
3、 学会给热系数测定的实验数据处理方法，了解影响给热系数的因素和强化传热的途径。
二、基本原理在工业生产过程中，大量情况下，冷、热流体系通过固体壁面（传热元件）进行热量交 换，称为间壁式换热。
如图(4－1)所示，间壁式传热过程由热流体对固体壁面的对流传热， 固体壁面的热传导和固体壁面对冷流体的对流传热所组成。
达到传热稳定时，有()()()()mm W M W p p t KA t t A T T A t t c m T T c m Q ∆=-=-=-=-=221112222111αα （4－1） 式中：Q － 传热量，J / s ；m 1 － 热流体的质量流率，kg / s ； c p 1 － 热流体的比热，J / (kg ∙℃)； T 1 － 热流体的进口温度，℃； T 2 － 热流体的出口温度，℃； m 2 － 冷流体的质量流率，kg / s ；δ TT W t Wt图4－1间壁式传热过程示意图c p 2 － 冷流体的比热，J / (kg ∙℃)； t 1 － 冷流体的进口温度，℃； t 2 － 冷流体的出口温度，℃；α1 － 热流体与固体壁面的对流传热系数，W / (m 2 ∙℃)；A 1 － 热流体侧的对流传热面积，m 2；()m W T T -－ 热流体与固体壁面的对数平均温差，℃；α2 － 冷流体与固体壁面的对流传热系数，W / (m 2 ∙℃)；A 2 － 冷流体侧的对流传热面积，m 2；()m W t t - － 固体壁面与冷流体的对数平均温差，℃；K － 以传热面积A 为基准的总给热系数，W / (m 2 ∙℃)； m t ∆－ 冷热流体的对数平均温差，℃；热流体与固体壁面的对数平均温差可由式（4—2）计算，()()()22112211ln W W W W m W T T T T T T T T T T -----=- （4－2）式中：T W 1 － 热流体进口处热流体侧的壁面温度，℃；T W 2 － 热流体出口处热流体侧的壁面温度，℃。
固体壁面与冷流体的对数平均温差可由式（4—3）计算，()()()22112211ln t t t t t t t t t t W W W W m W -----=- （4－3）式中：t W 1 － 冷流体进口处冷流体侧的壁面温度，℃；t W 2 － 冷流体出口处冷流体侧的壁面温度，℃。
热、冷流体间的对数平均温差可由式（4—4）计算，()()12211221m t T t T ln t T t T t -----=∆ （4－4）当在套管式间壁换热器中，环隙通以水蒸气，内管管内通以冷空气或水进行对流传热系数测定实验时，则由式（4－1）得内管内壁面与冷空气或水的对流传热系数，()()MW p t t A t t c m --=212222α （4－5）实验中测定紫铜管的壁温t w1、t w2；冷空气或水的进出口温度t 1、t 2；实验用紫铜管的长度l 、内径d 2，l d A 22π=；和冷流体的质量流量，即可计算α2。
然而，直接测量固体壁面的温度，尤其管内壁的温度，实验技术难度大，而且所测得的数据准确性差，带来较大的实验误差。
因此，通过测量相对较易测定的冷热流体温度来间接推算流体与固体壁面间的对流给热系数就成为人们广泛采用的一种实验研究手段。
由式（4－1）得，()mp t A t t c m K ∆-=1222 （4－6）实验测定2m 、2121T T t t 、、、、并查取()2121t t t +=平均下冷流体对应的2p c 、换热面积A ，即可由上式计算得总给热系数K 。
下面通过两种方法来求对流给热系数。
1． 近似法求算对流给热系数2α以管内壁面积为基准的总给热系数与对流给热系数间的关系为，11212122211d d d d R d bd R K S m S αλα++++= （4－7） 式中：d 1 － 换热管外径，m ；d 2 － 换热管内径，m ；d m － 换热管的对数平均直径，m ； b － 换热管的壁厚，m ；λ － 换热管材料的导热系数，W / (m ∙ ℃)；1S R － 换热管外侧的污垢热阻，W K m ⋅2； 2S R － 换热管内侧的污垢热阻，W K m ⋅2。
用本装置进行实验时，管内冷流体与管壁间的对流给热系数约为几十到几百K m W .2；而管外为蒸汽冷凝，冷凝给热系数1α可达~K m W .1024左右，因此冷凝传热热阻112d d α可忽略，同时蒸汽冷凝较为清洁，因此换热管外侧的污垢热阻121d d R S 也可忽略。
实验中的传热元件材料采用紫铜，导热系数为383.8K m W ⋅，壁厚为2.5mm ，因此换热管壁的导热热阻md bd λ2可忽略。
若换热管内侧的污垢热阻2S R 也忽略不计，则由式（4－7）得，K ≈2α （4－8）由此可见，被忽略的传热热阻与冷流体侧对流传热热阻相比越小，此法所得的准确性就越高。
2． 传热准数式求算对流给热系数2α对于流体在圆形直管内作强制湍流对流传热时，若符合如下范围内：Re=1.0×104～1.2×105,Pr ＝0.7～120，管长与管内径之比l/d ≥60,则传热准数经验式为，n 8.0Pr Re 023.0Nu = （4－9） 式中：Nu －努塞尔数，λα=dNu ，无因次； Re －雷诺数，μρ=du Re ，无因次； Pr －普兰特数，λμ=p c Pr ，无因次；当流体被加热时n ＝0.4，流体被冷却时n ＝0.3；α － 流体与固体壁面的对流传热系数，W / (m 2 ∙℃)；d － 换热管内径，m ；λ － 流体的导热系数，W / (m ∙ ℃)； u － 流体在管内流动的平均速度，m / s ； ρ － 流体的密度，kg / m 3； μ － 流体的粘度，Pa ∙ s ； c p － 流体的比热，J / (kg ∙℃)。
对于水或空气在管内强制对流被加热时，可将式（4－9）改写为，8.0224.0228.128.02Pr 14023.011⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=m d μλπα （4－10）令， 81280402301..d .m ⨯⎪⎭⎫⎝⎛⨯=π （4－11）802240221..m Pr X ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=μλ （4－12） KY 1=（4－13） 11212122d dd d R d bd R C S m S αλ+++= （4－14） 则式（4－7）可写为，C mX Y += （4－15）当测定管内不同流量下的对流给热系数时，由式（4－14）计算所得的C 值为一常数。
管内径d 2一定时，m 也为常数。
因此，实验时测定不同流量所对应的2121T T t t 、、、，由式（4－4）、（4－6）、（4－12）、（4－13）求取一系列X 、Y 值，再在X ～Y 图上作图或将所得的X 、Y 值回归成一直线，该直线的斜率即为m 。
任一冷流体流量下的给热系数α2可用下式求得，8.0224.0222Pr ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=μλαm m（4－16）3． 冷流体质量流量的测定（1）若用转子流量计测定冷空气的流量，还须用下式换算得到实际的流量，()()ρρρρρρ-''-='f f VV （4－17）式中： V ' — 实际被测流体的体积流量，m 3 / s ；ρ' — 实际被测流体的密度，kg / m 3；均可取()2121t t t +=平均下对应水或空气的密度，见冷流体物性与温度的关系式；V — 标定用流体的体积流量，m 3 / s ；ρ — 标定用流体的密度，kg / m 3；对水ρ = 1000 kg / m 3；对空气ρ = 1.205 kg / m 3； ρf — 转子材料密度，kg / m 3。
于是 ρ''=V m 2 (4－18)（2）若用孔板流量计测冷流体的流量，则，2m V ρ= (4－19)式中，V 为冷流体进口处流量计读数，ρ为冷流体进口温度下对应的密度。
4． 冷流体物性与温度的关系式在0～100℃之间，冷流体的物性与温度的关系有如下拟合公式。
（1）空气的密度与温度的关系式：52310 4.510 1.2916t t ρ--=-⨯+ （2）空气的比热与温度的关系式：60℃以下p C ＝1005 J / (kg ∙℃),70℃以上p C ＝1009 J / (kg ∙℃)。
（3）空气的导热系数与温度的关系式： 8252108100.0244t t λ--=-⨯+⨯+（4）空气的黏度与温度的关系式：6235(210510 1.716910t t μ---=-⨯+⨯+⨯）三、实验装置与流程1．实验装置1—风机；2—冷流体管路；3－冷流体进口调节阀；4—转子流量计；5—冷流体进口温度；6—不凝性气体排空阀；7—蒸汽温度；8—视镜；9—冷流体出口温度；10—压力表；11—水汽排空阀；12—蒸汽进口阀；13—冷凝水排空阀；14—蒸汽进口管路；15—冷流体出口管路；图4-1 空气-水蒸气换热流程图来自蒸汽发生器的水蒸汽进入不锈钢套管换热器环隙，与来自风机的空气在套管换热器内进行热交换，冷凝水经阀门排入地沟。
冷空气经孔板流量计或转子流量计进入套管换热器内管（紫铜管），热交换后排出装置外。
2．设备与仪表规格（1）紫铜管规格：直径φ21×2.5mm，长度L=1000mm（2）外套不锈钢管规格：直径φ100×5mm，长度L=1000mm（4）铂热电阻及无纸记录仪温度显示（5）全自动蒸汽发生器及蒸汽压力表四、实验步骤与注意事项1．实验步骤（1）打开控制面板上的总电源开关，打开仪表电源开关，使仪表通电预热，观察仪表显示是否正常。
（2）在蒸汽发生器中灌装清水，开启发生器电源，水泵会自动将水送入锅炉，灌满后会转入加热状态。
到达符合条件的蒸汽压力后，系统会自动处于保温状态。
（3）打开控制面板上的风机电源开关，让风机工作，同时打开冷流体进口阀，让套管换热器里充有一定量的空气。
（4）打开冷凝水出口阀，排出上次实验余留的冷凝水，在整个实验过程中也保持一定开度。
注意开度适中，开度太大会使换热器中的蒸汽跑掉，开度太小会使换热不锈钢管里的蒸汽压力过大而导致不锈钢管炸裂。
（5）在通水蒸汽前，也应将蒸汽发生器到实验装置之间管道中的冷凝水排除，否则夹带冷凝水的蒸汽会损坏压力表及压力变送器。
具体排除冷凝水的方法是：关闭蒸汽进口阀门，打开装置下面的排冷凝水阀门，让蒸汽压力把管道中的冷凝水带走，当听到蒸汽响时关闭冷凝水排除阀，方可进行下一步实验。