对流传热系数的测定
对流传热系数的测定
1.7854
0.7059
-0.1513
14
35.5606
32137.33
4.5070
121.7381
72.4171
1.8598
0.7059
-0.1512
15
41.8077
37579.85
4.5750
176.1398
104.5268
2.0192
0.7060
-0.1512
lgRe
lgNu
3.9152
5、顺时针方向缓慢旋转电压调节电位器，使电压表的示值为180V，待水沸腾，水蒸气进入玻璃套管。
6、加热约10分钟后，启动鼓风机，待空气入口温度稳定后开始测试。
7、调节空气流量旁路阀的开度，使压差计的读数为所需的空气流量值（注意旁路阀全开时，空气流量为最小值，全关时为最大值）。
8、待玻璃套管中充满蒸汽并有适量冷凝液时算起，约5分钟后可读取数值。
30.8006
1.4886
0.7057
-0.1514
3
14.7282
13622.79
4.1343
59.0845
35.5059
1.5503
0.7057
-0.1514
4
16.7864
15487.25
4.1900
66.4355
39.8797
1.6008
0.7058
-0.1513
5
18.4296
16951.27
2、启动风机时,空气流量旁路阀不能关上，否则会把U型压差计中的液体冲出。
附：实验装置流量与温度校正数据
空气流量公式： ，R单位为mm .
蒸汽侧壁温与测温热电偶电势关系：T=(22.2E-0.6)，E单位为mv
对流传热系数实验报告
一、实验目的1. 了解对流传热的基本原理，掌握对流传热系数的测定方法。
2. 掌握牛顿冷却定律的应用，通过实验验证其对流传热系数的计算公式。
3. 分析影响对流传热系数的因素，如流体速度、温度差、流体性质等。
二、实验原理对流传热系数是指单位时间内，单位面积上流体温度差为1℃时，单位面积上传递的热量。
牛顿冷却定律描述了对流传热过程，即：Q = h A (T1 - T2)式中：Q ——传热量（W）h ——对流传热系数（W/(m²·K)）A ——传热面积（m²）T1 ——高温流体温度（℃）T2 ——低温流体温度（℃）根据牛顿冷却定律，可以通过实验测量传热量、传热面积、流体温度差，从而计算出对流传热系数。
三、实验仪器与材料1. 套管换热器2. 温度计3. 流量计4. 计时器5. 计算器6. 水和空气四、实验步骤1. 准备实验仪器，连接套管换热器、温度计、流量计等。
2. 在套管换热器内注入水，打开冷却水阀门，调节流量至预定值。
3. 在套管换热器外通入空气，调节风速至预定值。
4. 同时打开加热器和冷却水阀门，使水加热至预定温度，空气冷却至预定温度。
5. 记录开始加热和冷却的时间，观察温度变化。
6. 当温度变化稳定后，记录温度计的读数，计算温度差。
7. 关闭加热器和冷却水阀门，停止实验。
五、实验数据与处理1. 记录实验数据，包括水温度、空气温度、流量、时间等。
2. 根据牛顿冷却定律计算传热量Q：Q = m c ΔT其中，m为水的质量流量（kg/s），c为水的比热容（J/(kg·K)），ΔT为温度差（K）。
3. 计算对流传热系数h：h = Q / (A ΔT)六、实验结果与分析1. 根据实验数据，计算对流传热系数h，并与理论值进行比较。
2. 分析实验结果，探讨影响对流传热系数的因素。
3. 分析实验误差，总结实验经验。
七、结论通过对对流传热系数的测定实验，掌握了对流传热的基本原理和牛顿冷却定律的应用。
实验五 对流给热系数测定
5 对流给热系数测定5.1 实验目的（1） 测定水蒸汽在圆直水平管外冷凝给热系数α0及冷流体(空气或水)在圆直水平管内的强制对流给热系数αi 。
（2） 观察水蒸汽在圆直水平管外壁上的冷凝状况（膜状冷凝和滴状冷凝）。
5.2实验原理5.2.1.串联传热过程冷流体（空气和水）与热流体水蒸汽通过套管换热器的内管管壁发生热量交换的过程可分为三步:○1套管环隙内的水蒸汽通过冷凝给热将热量传给圆直水平管的外壁面(A 0)； ○2热量从圆直水平管的外壁面以热传导的方式传至内壁面(A i )； ○3内壁面通过对流给热的方式将热量传给冷流体(V c )。
在实验中, 水蒸汽走套管换热器的环隙通道, 冷流体走套管换热器的内管管内, 当冷、热流体间的传热达到稳定状态后, 根据传热的三个过程、牛顿冷却定律及冷流体得到的热量, 可以计算出冷热流体的给热系数（以上是实验原理）。
（以下是计算方法）传热计算公式如下:Q=α0A 0( T –T w )m = αi A i ( t w –t)m =V c ρc C pc (t 2-t 1) (1)由（1）式可得:m w pc c c T T A t t C V )()(0120--=ρα (2)m w i pc c c i t t A t t C V )()(12--=ρα (3)式（2）中, ( T –Tw)为水蒸汽温度与内管外壁面温度之差, 式（3）中, ( tw –t)为内管内壁面温度与冷流体温度之差。
由于热流体温度T 、内管外壁温Tw 、冷流体温度t 及内管内壁温tw 均沿内管管长不断发生变化, 因此, 温差( T –Tw) 和( tw –t)也随管长发生变化, 在用牛顿冷却定律算传热速率Q 时, 温差应分别取进口（1）与出口（2）处两端温差的对数平均值( T –Tw)m 和( tw –t)m, 方法如下:22112211ln )()()(w W W w w T T T T T T T T T T -----=- （4） 22112211ln )()()(t t t t t t t t t t w w w w m w -----=- （5）当套管换热器的内管壁较薄且管壁导热性能优良（即λ值较大）时, 管壁热阻可以忽略不计, 可近似认为管壁内、外表面温度相等, 即Tw1=tw1, Tw2=tw2。
对流传热系数的测定实验指导书
对流传热系数的测定实验指导书1 训练目的：1．1熟悉换热装置中的各种设备及名称、各类测量仪表及名称、控制阀门的作用、冷热流体进出口位置等。
1．2了解换热器的结构，掌握对装置的试压、试漏等操作技能。
1．3掌握传热系统的流程和开、停车步骤及常见事故的处理方法。
1．4学会对流传热系数的测定方法。
1．5测定空气在圆形直管内（或螺旋槽管内）的强制对流传热系数，并把数据整理成准数关系式。
1．6了解影响对流传热系数的因素和强化传热的途径。
2．实验内容：测定不同空气流量下空气和水蒸汽在套管换热器中的进出口温度，求得空气在管内的对流传热系数。
3 基本原理3．1准数关系式对流传热系数是研究传过程及换热性能的一个很重要的参数。
在工业生产和科学研究中经常采用间壁式换热装置来达到物料的冷却和加热目的，这种传热过程是冷热流体通过固体壁面（传热元件）进行的热量交换，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流传热所组成。
由单位传热速率议程式知，单位时间、单位传热面积所传递的热量为q=K（T－t）而对流传热所传递的热量，对于冷热流体可由牛顿定律表示q=a h·（T－T wl）或q=a·（t w2－t）式中q—传热量，W/℃；a—给热系数，W/㎡；T—热流体温度，℃；t—冷液体温度，℃；T w1、t w2—热冷液体的壁温，℃；下标：c—冷侧面h—热侧由于对流传热过程十分复杂，影响因素极多，目前尚不能通过解析法得到对流传热系数的关系式，它必须由实验加以测定获得各种因素下对流传热系数的定量关系。
为了减少实验工作量，采用因次分析法将有关的影响因素无因次化处理后组成若干个无因次数群，从而获得描述对流传热过程的无因次方块字程。
在此基础上组织实验，并经过数据处理得到相应的关系式，如流体在圆形（光滑）直管中做强制对流传热时传热系数的变化规律可用如下准数关联式表示N u=CR e m P r n=ad/λR e=duρ/µ=dw/AμNμ—努塞尔特准数；Re—雷诺准数；P r—普兰特准数；w—空气的质量流量，㎏/s；d—热管内径，m；A—换热管截面积，㎡；μ—定性温度下空气的粘度，P a·S；λ—定性温度下空气的导热系数，W/（m·℃）；a—对流传热系数，W/（㎡·℃）；当流体被加热时，n=0.4；被冷却时，n=0.3。
对流传热系数测定实验报告
竭诚为您提供优质文档/双击可除对流传热系数测定实验报告篇一：空气—蒸汽对流给热系数测定实验报告及数据、答案空气—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=ARempr0.4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=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。
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12蒸汽压力空气压力图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；35—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=ARem 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。
②对α1的实验数据进行线性回归，求关联式nu=bRem 中常数b、m的值。
四、实验原理1．准数关联影响对流传热的因素很多，根据因次分析得到的对流传热的准数关联为：nu=cRemprngrl式中c、m、n、l为待定参数。
对流传热系数测定实验.doc
对流传热系数测定实验.doc实验目的：1.测定水在圆管内的对流传热系数。
2.熟悉实验过程和方法，掌握实验技能。
实验原理：对流传热是指在流体内部，由于温度差而发生的热量传递过程。
负责传热的机构是流体内的对流，它能有效地加快热量的传递。
圆管内加热相当于给液体部分加热，液体受热变得稀薄，流动影响整个管道，使得流体相对速度增加，对流热传导增强，同时散热增大。
对流传热系数，以水作为样品，可得公式如下：V=λ(ρ 2-ρ1)gL^3/μQ其中：V 水流速λ 对流传热系数ρ1 密度ρ2 受热稀薄液体的密度g 重力加速度L 热交换区段的长度μ 动力粘度系数Q 加热量测量方法：以恒流供热方式加热，用热电偶及温度计测量流体进入和流出处的温度，并通过流量表测量流体流量。
最后，利用以上数据及传热计算公式计算对流传热系数。
实验过程：1.组装好实验装置。
2.调节水流量，打开恒温水浴，调节温度至稳定后，进一步调节流量，直到流量稳定。
3.测量流体进入和流出处的温度，测量流体流量，并记录数据。
实验记录：表一流体进出口温度及温度差（数据保留两位小数）进口温度45.20°C 流量计温度差 6.95°C表二流量及所用时间流量（L/min）时间（s）0.50 55.110.60 48.781.10 23.61采用已有数据计算出对流传热系数的值如下：ρ1 998kg/m³μ 1.004×10^{-3}N/s·m²Q 0.293WL 0.15mλ 195.44W/(m²·K)实验结果：本次实验得到了水在圆管内的对流传热系数λ=195.44W/(m²·K)。
实验五对流传热系数
• 2.待蒸汽发生器内温度接近设定温度时，打开蒸汽阀 门至最大，阀门14；使蒸汽进入套管环隙。（空气走 管内，空气不易产生污垢，以清洁；水蒸气走管间， 易排除不凝气体和清洁）
• 3.打开放气阀排除不凝性气体，打开放气阀7； • 4.微开排液阀，以便冷凝水及时排除。一直保持打开
2020/4/9
4
二、基本原理
从上式推倒出管内空气对流传热系数的计算式
i
WC p (t出 t进 ) Stm
Vs C p (t出 t进 )
Stm
所以当传热达到稳定后，用蒸汽温度可计算出
tm，利用仪器测出各数据，就能计算出实测 值i。
2020/4/9
5
二、基本原理
2．准数关联式 对流传热系数是研究传热过程及换热器 性能的一个很重要的参数。这种传热过 程是冷热流体通过固体壁面（传热元件） 进行的热量交换，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。
2020/4/9
6
二、基本原理
• 由传热速率方程式知，单位时间、单位传热面 所传递的热量为
•
Q=K(T-t)
• 而对流传热所传递的热量，对于冷热流体可由 牛顿定律表示
• Q=h·(T-Tw 不能通过解析法得到对流传热系数的关系式，
它必须由实验加以测定获得。
2020/4/9
实验五 对流传热系数的测定
• 一、实验目的 • 1.学会对流传热系数的测定方法。（换热器的
性能参数，决定换热器的尺寸） • 2.测定空气在圆形直管内(或螺旋槽管内)的强
制对流传热系数，并把数据整理成准数关联式， 以检验通用的对流传热准数关联式。 • 3.了解影响对流传热系数的因素和强化传热的 途径。
4.5对流传热系数测定实验
广州大学实验报告项目名称：对流传热系数测定实验学院：化学化工学院专业年级：广州大学教务处制一、实验目的1、通过对传热系数a准数关联系的测定，掌握实验方法，加深对流传热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=ARe m Pr0.4 中常数A、m的值。
3、加深对由实验确定经验公式的量纲分析法的理解4、得出得出单一流体下的总传热系数K。
二、实验的基本原理1、对流传热系数a i 的测定以蒸汽为加热介质走外管，空气为冷却介质走内管。
对流传热系数a I 可以根据牛顿冷却定律，通过用实验来测定。
由牛顿冷却定律：)(M W i T T S Qa -=式中：ai ——管内流体对流传热系数，W/(m2.℃); Q —传热速率，W;S —内管传热面积，㎡； Tw ——壁面平均温度，℃； Tm ——定性温度，℃。
传热面积计算公式：S=πdL 定性温度：221T T T M +=上式中：d —管内径，m;L —传热管测量段的实际长度，m;T1,T2——冷流体的入口、出口温度，℃。
传热速率)(21,T T C V Q P M M S -=ρ式中：M S V ,—冷流体在套管内的平均体积流量，m3/s; M ρ—冷流体的密度，kg/m3;P C —冷流体的定压比热容，J/(kg.℃)。
2、对流传热系数ai 准数关联式的确定流体在管内做强制湍流，准数关联式的形式为：Nu=ARemPrn在本实验条件下在管内被加热的空气，普兰特数Pr 变化不大，可近似为常数，则关联式的形式可简化为：Nu=A ’Rem 所以仅有A ’，m 两个参数。
则两边取对数得：'lg Re lg lg A m Nu +=显然，上式中是一个线性方程，通过实验测定并计算得出一系列的Nu 和Re,即可在双对数坐标系中描绘出Nu —Re 直线，然后进行线性回归即可得出m,lgA ’,继而确定准数关联式雷诺数：μπρμρπμρd V Vd du 4d 4Re 2===则努塞尔数：λadNu =上式中λμ,分别为空气的粘度、流体的热导率（在定性温度Tm 下查出）三、实验装置图附图：空气-水蒸气传热综合实验装置流程图1、普通套管换热器；2、内插有螺旋线圈的强化套管换热器；3、蒸汽发生器；4、旋涡气泵；5、旁路调节阀；6、孔板流量计；7、风机出口温度（冷流体入口温度）测试点；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；14、蒸汽上升主管路；15、加水口；16、放水口；17、液位计；18、冷凝液回流口四、实验步骤：1、实验前准备，检查工作（1）向电加热釜中加水至液位计上端显示安全水位之上。
对流传热系数测定实验(对华理设备)
实验指导教师：曾明荣
对流传热概述
根据热力学第二定律，凡是存在温度差的地方就 会发生热量传递，并导致热量自发地从高温处向低温 处传递，这一过程称为热量传递过程，简称传热。
热量传递过程分为稳态过程与非稳态过程两大类。
热量传递有三种基本方式：热传导、对流和热辐 射。
在化工生产中传热的应用主要是两个方面：
实验原理
根据传热基本方程、牛顿冷却定律 以及圆筒壁的热传导方程，已知传热设 备的结构尺寸，只要测得传热速率Ｑ以 及各有关温度，即可算出Ｋ和α等。
间壁式换热装置
对于间壁式传热过程，可以 将其看成是由下述三个传热子过 程串联而成：
（1）热流体与固体壁面之间的对 流传热过程；
（2）热量通过固体壁面的热传导 过程；
1
d
0.7
l
式中：α为采用上式计算的对流传热系数； α/为流体流经短管的平均对流传热系数。
流体在圆形直管内 呈过渡流时的对流传热系数
管内流动处于过渡流状态，即在2300<Re<104的范 围内，其传热情况比较复杂。在此情况下的对流传热 系数可先用湍流时的经验关联式计算，然后将计算所 得到的对流传热系数再乘以小于1的修正系数，即
3.蓄热式传热。（图例）
影响换热器传热速率的参数有：传热面积、平 均温度和传热系数。
对流传热的概念
不同温度的流体各部分之间，或流体与固体 壁面之间作整体相对位移时所发生的热量传递过 程，称为对流传热。
影响对流传热的因素：
（1）流体的相态变化； （2）引起流动的原因(强制对流传热和自然对流传热)； （3）流体的流动型态(层流和湍流)； （4）流体的物理性质(包括流体的比热容、导热系数、密 度和黏度等）； （5）传热面的几何因素(传热面的形状、大小等）。
01对流传热系数的测定
对流传热系数的测定1 实验目的和要求1)掌握空气在传热管内对流传热系数的测定方法，了解影响传热系数的因素和强化传热的途径。
2)把测得的数据整理成nNu形式的准数方程，并与教材中公认式进行比较。
=ARe3)了解温度、加热功率、空气流量的自动控制原理和使用方法。
2 实验装置与流程本实验流程图（横管）如下图4-1、4-2所示，实验装置由蒸汽发生器、孔板流量计（变送器）、变频器、套管换热器（强化管和普通管）及温度传感器、智能显示仪表等构成。
空气-水蒸气换热流程：来自蒸汽发生器的水蒸气进入套管换热器，与被风机抽进的空气进行换热交换，不凝气或未冷凝蒸汽通过阀门（F3和F4）排出，冷凝水经排出阀（F5和F6）排入盛水杯。
空气由风机提供，流量通过变频器改变风机转速达到自动控制，空气经孔板流量计进入套管换热器内管，热交换后从风机出口排出。
注意：普通管和强化管的选取：在实验装置上是通过阀门（F1和F2）进行切换，仪表柜上通过旋钮进行切换，电脑界面上通过鼠标选取，三者必须统一。
图4-1 横管对流传热系数测定实验装置流程图图4-2 竖管对流传热系数测定实验装置流程图图中符号说明见下表所示3在工业生产过程中，大量情况下，采用间壁式换热方式进行换热。
所谓间壁式换热，就是冷、热两种流体之间有一固体壁面，两流体分别在固体壁面的两侧流动，两流体不直接接触，通过固体壁面（传热元件）进行热量交换。
本装置主要研究汽—气综合换热，包括普通管和加强管。
其中，水蒸汽和空气通过紫铜管间接换热，空气走紫铜管内，水蒸汽走紫铜管外，采用逆流换热。
所谓加强管，是在紫铜管内加了弹簧，增大了绝对粗糙度，进而增大了空气流动的湍流程度，使换热效果更明显。
3.1 间壁式传热基本原理如图4-3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。
Tt图1间壁式传热过程示意图图4-3 间壁式传热过程示意图间壁式传热元件，在传热过程达到稳态后，有热流体与固体壁面的对数平均温差可由（2）式计算：固体壁面与冷流体的对数平均温差可由（3）式计算：热、冷流体间的对数平均温差可由（4）式计算：式中：Q ——传热量，s J /；1m 、2m ——分别为热流体、冷流体的质量流量，s kg /； 1p c 、2p c ——分别为定性温度下热流体、冷流体的比热，()C kg J ︒∙/；1T 、2T ——分别为热流体的进、出口温度，C ︒； 1t 、2t ——分别为冷流体的进、出口温度，C ︒；1α、2α——分别为热流体、冷流体与固体壁面的对流传热系数，()C m W ︒∙2/；1A 、2A ——分别为热流体、冷流体测的传热面积，2m ；()M W T T -、()m w t t -——分别为热流体、冷流体与固体壁面的对数平均温差，C ︒；K ——以传热面积A 为基准的总传热系数，()C m W ︒∙2/；A ——平均传热面积，2m ；m t ∆——冷、热流体的对数平均温差，C ︒。
对流传热系数的测定实验报告
对流传热系数的测定实验报告对流传热系数的测定实验报告一、引言热传导是物质内部热量传递的一种方式，而对流传热是物质表面与流体之间热量传递的一种方式。
对流传热系数是衡量对流传热能力的重要参数，它与流体性质、流动状态、表面特性等因素密切相关。
本实验旨在通过测定不同流体在不同流动状态下的对流传热系数，探究其变化规律。
二、实验装置和方法实验装置主要包括热传导仪、热电偶、温度计、流量计等。
在实验过程中，我们选择了水和空气作为流体介质，分别进行了静止状态和流动状态下的测定。
三、实验结果与分析1. 静止状态下的测定首先，我们将热传导仪放入水中，使其温度稳定在一定值。
然后，通过热电偶和温度计测定水的表面温度和流体温度。
根据实验数据，我们计算得到了水的对流传热系数。
接着，我们将热传导仪放入空气中，同样进行了温度测定。
通过对比水和空气的对流传热系数，我们发现空气的对流传热系数要远小于水的对流传热系数。
这是因为水的导热性能较好，能够更有效地传递热量。
2. 流动状态下的测定接下来，我们改变了实验装置，使流体产生流动。
通过调节流量计和阀门，我们控制了水的流速，并进行了温度测定。
根据实验数据，我们计算得到了不同流速下的对流传热系数。
通过对比不同流速下的对流传热系数，我们发现随着流速的增加，对流传热系数也随之增加。
这是因为流速的增加会增加流体与表面的接触面积，从而增加热量传递的效率。
四、实验误差分析在实验过程中，由于设备精度和操作技巧等因素的限制，可能会引入一定的误差。
例如，温度测量时由于热电偶的位置不准确或者温度计的示数偏差，都会对最终的结果产生影响。
此外，实验中还存在着一些难以控制的因素，比如流体的湍流程度、表面粗糙度等。
这些因素的变化也会对对流传热系数的测定结果造成一定的影响。
五、实验结论通过本实验的测定，我们得出了以下结论：1. 对流传热系数与流体介质的性质密切相关，导热性能较好的介质对流传热系数较大。
2. 对流传热系数与流体流动状态有关，流速的增加会使对流传热系数增加。
传热系数测定实验(精)
实验对流传热系数测定、实验目的1、掌握传热膜系数a及传热系数K的测定方法。
2、通过实验掌握确定传热膜系数准数关联式中的系数 A 和指数m、n 的方法。
3、通过实验提高对a准数关联式的理解，并分析影响a的因素，了解工程上强化传热的措施。
二、基本原理1•对流传热的核心问题是求算传热膜系数a,当流体无相变式对流传热准数关联式的一般形式为：N u=A • R e m• P r n• G p对于强制湍流而言，G准数可以忽略，故Nu=A R e m• P r n 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。
用图解法对多变量方程进行关联时，要对不同变量R e m和P分别回归。
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，在两边取对数，既得到直线方程：0.4Lg（Nu/P r0.4）=LgA+mLgR e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带入方程式中，则可得到系数A，即A=Nu/（P r0.4•閒用图解法，根据实验点确定直线位置有一定的人为性。
而用最小二乘法回归，可以得到最佳关联结。
应用微机，对多变量方程进行一次回归，就能同时得到A、m、n。
2、对于方程的关联，首先要有Nu、Re、Pr的数据组。
其准数定义式分别为：R e=du p /卩,P r=cpu / 入,Nu=ad/ 入实验中改变空气的流量以改变Re准数的值。
根据定性温度（空气近、出口温度的算术平均值）计算对应的Pr 准数值。
同时，有牛顿冷却定律，求出不同流速下的传热膜系数a值。
进而算得Nu准数值。
牛顿冷却定律：Q= a- A - △t m式中：a ---- 传热膜系数，［w/m2］被加热流体体积流量，m3/sQ ---- 传热量，［w］A 总传热面积，［m2］, A= n d i l△ t m――管臂温度与管内流体温度的对数平均温差，［C ］传热量Q 可由下式求得：Q=W • C p(t2-t i)/3600=p・V C p(t2-t i)/3600式中：w --- 质量流量，［kg/h］;Cp――流体定压比热，［J/kg C ］;t2、t1――流体进、出口温度，［C］；P定性温度下流体密度，［kg/m3］;3V ――流体体积流量，［m /h］。
实验指导-对流传热系数的测定
对流传热系数的测定实验一． 实验目的1． 掌握对流传热系数的测定方法；2． 学习确定对流传热关联式中系数A 和指数的方法； 3． 了解套管换热器的结构； 4． 学习测温热电偶的使用方法。
二． 实验内容1． 测定空气在套管换热器内管中作强制对流时的对流传热系数； 2． 利用图解法确定准数关联式中的常数A 和。
三． 实验原理对流传热系数是研究传热过程和换热器性能的重要参数。
本实验以空气为冷流体流过套管换热器的内管，饱和水蒸汽作为热流体流过环隙，故以下仅就空气在圆形直管内作强制湍流流动时的对流传热系数的测定进行讨论。
空气在管内被加热，据牛顿冷却定律有： 式中, 传热量Q ，W ；A: 空气在管的内表面积，m 2 T: 传热管内表面的平均温度, ℃ t: 空气的平均温度, ℃t 1: 空气进口温度，℃ t 2: 空气出口温度，℃。
因传热管为紫铜管，导热系数很大，且管壁很薄，故可认为近似于传热管外壁表面的平均温度。
对于强制对流，准数Gr 可忽略，故 式中系数A 和指数可用图解法和多元线性回归法确定。
本实验采用图解法。
用图解法对多变量方程进行关联时，要对不同变量和分别回归。
为便于掌握此关联方法，可取你＝0.4（因实验中空气被加热），这样就把多变量方程简化为单变量方程了。
即或对上式两边取对数，得一直线方程在双对数坐标系中以为 纵坐标， 为横坐标，对实验数据进行标绘时，所得直线的斜率即为方程式中的指数。
系数A 可由截距求出。
()Q T t Aα=⋅-⋅ t 12t +t ＝2Re m nNu A Pr =⋅⋅0.4Re m Nu A Pr =⋅⋅0.4RemNu A Pr =⋅0.4ln ln ln ReNu A m Pr=+⋅0.4ln NuPrln Re四. 设备主要技术数据2.空气流量计(1) 由孔板与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。
（第1套）6203.00)(113.18P V t ∆⨯= (1)其中，0t V - 20℃ 下的体积流量，m 3/h ；P∆-孔板两端压差，Kpa1tρ-空气入口温度（及流量计处温度）下密度，kg/m 3。
对流换热系数的测定方法
对流换热系数的测定方法实验传热学对流换热系数测定方法总结对流换热系数测定方法总结目录一、前言...................................................................... ...................................... 2 二、管内对流换热系数的瞬态测量法 ........................................................... 3 三、窄环隙流道强迫对流换热实验 (4)四、双侧加热窄环隙流道强迫对流换热实验 (5)五、无相变流体在内斜齿螺旋槽管内强化对流换热实验 (6)六、基于集总参数法的瞬态对流换热系数测定 (8)七、总结...................................................................... .................................... 10 八、参考文献 ..................................................................... .. (11)1一、前言工程上把流体流过一个物体表面时流体与物体表面间的热量传递过程称为对流传热。
对流传热的基本计算式是牛顿冷却公式，及分别为q,h(t,t)ttwwff 2壁面温度和流体温度，即为表面传热系数，单位是。
表面传热系数W/(m,K)h 的大小与对流换热过程中的许多因素有关。
它不仅取决于流体的物性以及换热表面的形状、大小与布置，而且还与流速有密切的关系。
牛顿冷却公式并不是揭示影响表面传热系数的种种复杂因素的具体关系式，而仅仅给出了表面传热系数的定义。
确定对流换热系数h有两条途径:一是理论解法;一是实验解法。
理论解法是在所建立的边界层对流传热微分方程的基础上，通过教学分析解法、积分近似解法、数值解法和比拟解法求得对流传热系数h的表达式或数值。
[详细讲解]实验6空气对流传热系数的测定
![[详细讲解]实验6空气对流传热系数的测定](https://img.taocdn.com/s3/m/09b2faceac51f01dc281e53a580216fc700a53ba.png)
实验6 空气对流传热系数的测定一、实验目的1.测定空气在圆直管中强制对流时对流传热系数。
2.通过使实验掌握并确定对流传热系数准数关联式中的系数；3.通过实验提高对准数的理解，并分析影响对流系数的因素，了解强化传热的措施；4.掌握强制对流传热系数及传热系数的测定方法；5.了解热电偶和电位差计的使用和仪表测温方法。
二、实验原理1.本实验装置为套管式换热器，空气走管内水蒸汽走管间，两流体在换热器内进行热量交换，其传热基本方程式:Q=KA ∆t m其中:Q=Wc p （t 进-t 出）∆t m =（T-t 进）-（T-t 出）/Ln(T-t 进)/(T-t 出)当测取Q 、A 后便可得到K 值。
ii m O O A 1A b A 1KA 1α+λ+α= 分析可知蒸汽的对流传热热阻、金属导热热阻都远小于空气对流热阻，则上式可近似写成ii A 1KA 1α= 又 KA=O O i i A K A K =当传热面积A i (内管内壁面积)时，由上述内容可得:mi i i t A QK ∆==α （1）2.若从实验中通过热过热电偶，测取内管的外壁温度，由于金属管热阻很小可忽略其内外壁间的温差，于是αi 也可由牛顿冷却定律(对流传热速率方程)得出:mi i t A Q∆=α （2）(2)式与(1)式比较只是∆'t m 与∆t m 略有区别，∆'t m 是以壁与空气之间的温度差的平均值。
从热阻观点看（1）式忽略了蒸汽对流传热热阻和金属管壁导热热阻。
而（2）式只忽略了金属导热热阻，因此用（2）得到的αi 应更好些。
如用（1）计算αi 可认为用代替蒸汽温度，使αi 更接近真实。
3、空气在圆直管中强制对流传热时，对流传热系数的准数关联式可写成如下形式:np Pr Re c Nu =在一定范围C 、P 、n 内为代定系数，其中在这里为已知系数，被加热时取n ＝0.4由实验可测得数据并整理出各准数系列数据。
4、准数关联式中把Re 与Nu 看成相关量，二者成幂函数关系，若用4.0r u P /N 与Re 为对应变量，在双对数座标上进行标绘，应得到一条直线，由此可以确定，待定系数p 和c 值，并进一步确定准数关联式的具体形式。
空气对流传热系数的测定实验报告
一、实验目的1. 了解空气对流传热的基本原理和影响因素。
2. 掌握空气对流传热系数的测定方法。
3. 通过实验验证牛顿冷却定律，并分析其实际应用中的适用性。
4. 掌握传热实验的基本操作和数据处理方法。
二、实验原理对流传热是流体在运动过程中，由于流体各部分之间存在温差而引起的热量传递。
在空气对流传热过程中，热量通过流体运动传递给物体表面，使物体表面温度升高。
牛顿冷却定律是描述对流传热的一种基本定律，其表达式为：\[ Q = hA\Delta T \]其中，\( Q \) 为传热量，\( h \) 为对流传热系数，\( A \) 为传热面积，\( \Delta T \) 为流体与物体表面的温差。
本实验采用牛顿冷却定律法，通过测量空气与物体表面之间的温差，以及空气的流速和温度，计算对流传热系数。
三、实验仪器与材料1. 套管加热器2. 温度计3. 流量计4. 计算器5. 记录本四、实验步骤1. 将套管加热器固定在实验台上，连接好温度计、流量计和电源。
2. 调节流量计，使空气流速稳定。
3. 打开电源，加热套管加热器，使物体表面温度升高。
4. 记录物体表面温度、空气温度和空气流速。
5. 重复步骤3和4，改变空气流速，记录相应的温度和流速数据。
6. 根据牛顿冷却定律，计算不同空气流速下的对流传热系数。
五、实验结果与分析根据实验数据，绘制空气流速与对流传热系数的关系曲线。
结果表明，对流传热系数随空气流速的增加而增大，符合牛顿冷却定律。
六、实验讨论1. 实验结果表明，牛顿冷却定律在实验条件下适用，但在实际应用中，由于流体流动状态复杂，可能存在误差。
2. 影响对流传热系数的因素有：流体流速、流体温度、物体表面粗糙度等。
3. 实验过程中，应注意测量精度，避免误差。
七、结论1. 通过实验验证了牛顿冷却定律在空气对流传热过程中的适用性。
2. 掌握了空气对流传热系数的测定方法。
3. 了解了对流传热的基本原理和影响因素。
八、实验改进建议1. 采用更精确的测量仪器，提高实验精度。
实验报告二：对流传热系数及准数关联式常数的测定.doc
实验报告二：对流传热系数及准数关联式常数的测定.doc
本实验的目的是研究对流传热系数及准数关联式常数的测定。
对流传热系数及准数关
联式常数是对对流传热进行研究时必须考虑的重要概念，在化工工程中被广泛应用。
因此，本实验通过实验测量，以获取关于对流传热系数及准数关联式常数的正确结果，从而使得
下一步的数值模拟更加精确。
本实验采用了恒定通道，根据它的原理，测得气液对流传热系数及准数关联式常数的
解析解可以表示为：A=C_mU_l/U_w。
其中，A代表对流系数，C_m表示准数关联式常数，
U_l和U_w分别表示液体和气体分层流速。
本次实验采用静态气液流双介质表面热传播实验装置，实验装置由恒定管道、蒸发管
顶部及液体入口处的加热接口，气、液接口，温度感器，气电疏水管，测量仪表等组成。
待实验开始后，先通过实验泵使盛放试剂的实验管排出，然后在恒温水浴中进行测温，在
恒定容量状态下，记录测得的体系温度（蒸发管内为入口温度T_in，气电疏水管中为出口温度T_out），最后通过计算，从而获得对应的对流传热系数及准数关联式常数。
从实验结果来看，液体的传热系数为0.1429W / (m2•K)，准数关联式常数为0.1163。
经过严格的操作及计算，最终得到的实验结果良好，与理论上的预期基本一致，说明本次
实验的操作步骤及测量方法是正确的。
综上所述，本次实验的操作步骤及测量方法是正确的，得到的实验结果与理论上的预
期基本一致，证明本实验是合理成功的。
同时，本实验所取得的结果也可以用于后续研究
中以及热传播工程中的应用。
强制对流传热系数的测定
第二套 tw2 23.5714 Et 4.8571
第三套 tw3 24.0Et 3.1
第四套 tw4 23.7429Et 3.8943
式中：
t
为壁温（
w
℃），
Et为输出热电势（mV）。
2、实验流程：
设 备
流 程
符 号
符号说明
1.压差计
2.流量调节阀
3.转子流量计
4.备用阀
★ 外套管由五段法兰联接的钢管制成，这 是为了便于安装铠装热电偶。管外包有聚氨 酯泡沫塑料保温。
四、 操作要点
㈠. 在实验开始前，必须掌握UJ—63电位差计的使 用方法。 ㈡. 实验开始时，先通空气。再通加热蒸汽。并打 开放气咀8，待空气排净后再关小，但在整个实验过 程中，它始终微开（以冒少量蒸汽为宜），以便不 凝性气体能连续排除。
★ 套管换热器所需蒸汽压强由蒸汽阀门10 控制，由弹簧管压强计9测量。蒸汽温度则用 铠装热电偶11测定。 ★ 加热蒸汽放热冷凝，由疏水器20排出。
为了排除套管环隙中积存的不凝性气体（如
空气）。热交换器一端装有放气咀8。
★ 热交换器入口有一定长度的稳定段，以 消除端效应。
★ 为了测定内管管壁的温度，在内管壁上 等距焊有四对热电偶，热电偶热端用铜焊在 内管（黄铜管）上预先铣好的凹槽中。热电 偶材料为镍铬——镍铝。 ★ 热电偶由法兰中间引出后，经冷端至转换 开关，17和UJ—36电位差计18。热电偶冷端置 于冰瓶16中。
压计测出。
◆ T2由进口温度计测出。
三、装置和流程
1. 设备及测量仪表： 见图
◆本试验装置共四套，内管均为黄铜管，管
内径为20[mm]有效长度均为1.975[m]。
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01 对流传热系数的测定一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得一、实验目的和要求1.掌握空气在普通和强化传热管内的对流传热系数的测定方法，了解影响传热系数的因素和强化传热的径。
2.把测得的数据整理成B Re nNu=∙形式的准数方程式，并与教材中相应公式进行比较。
3.了解温度、加热功率、空气流量的自动控制原理和使用方法。
二、实验内容和原理在实际生产中，大量情况采用的是间壁式换热方式进行换热，就是冷、热流体之间有一固体壁面，两流体分别在固体壁面的两侧流动，不直接接触，通过固体壁面进行热量交换。
本实验主要研究汽—气综合换热，包括普通管和强化管。
其中，水蒸气和空气通过紫铜管间接换热，空气走紫铜管内，水蒸气走紫铜管外，采用逆流换热。
所谓加强管，是在紫铜管内加了弹簧，增大了绝对粗糙度，进而增大了空气流动的湍流程度，使换热效果更明显。
1. 空气在普通和强化传热管内对流传热系数的测定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。
TtFigure 1间壁式传热过程示意图间壁式传热元件，在传热过程达到稳态后，有()()()()111222211122--α-α-Δp p W W m M m Q m c T T m c t t A T T A t t KA t =====（1）式中：Q ——传热量，s J /；1m 、2m ——分别为热流体、冷流体的质量流量，s kg /；1p c 、2p c ——分别为定性温度下热流体、冷流体的比热，()C kg J °•/；1T 、2T ——分别为热流体的进、出口温度，C °；1t 、2t ——分别为冷流体的进、出口温度，C °；1α、2α——分别为热流体、冷流体与固体壁面的对流传热系数，()2/W m C ∙︒；1A 、2A ——分别为热流体、冷流体测的传热面积，2m ；()W M T T -、()w m t t -——分别为热流体、冷流体与固体壁面的对数平均温差，C °； K ——以传热面积A 为基准的总传热系数，()C m W °•2/； A ——传热面积，2m ；m t Δ——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（2）计算：()()()11221122----ln -W W W m W W T T T T T T T T T T -=（2）式中：1W T 、2W T ——分别为热流体进、出口处热流体侧的壁面温度，C ︒。
冷流体与固体壁面的对数平均温差可由式（3）计算：()()()11221122----ln -W w w mW W t t t t t t t t t t -=（3） 式中：1W t 、2W t ——分别为冷流体进、出口处冷流体侧的壁面温度，C ︒。
热、冷流体间的对数平均温差可由式（4）计算：()()12211221---Δ-ln -m T t T t t T t T t =（4）冷流体（空气）质量流量2m 可由式（5）计算：20'ρm V =（5）式中：'V ——空气实际体积流量，s m /3；0ρ——空气在孔板处的密度，3/m kg 。
本实验中0ρ即为空气在进口温度下对应的密度。
无纸记录仪上显示的体积流量是将孔板处的空气密度0ρ当作13/m kg 时的读数，因此，如空气实际密度不等于该值，则空气的实际体积流量应按下式（6）进行校正：'V =（6） 式中：V ——无纸记录仪上显示的空气的体积流量，s m /3。
在本装置的套管加热器中，环隙内通水蒸气，紫铜管内通空气，水蒸气在紫铜管表面冷凝放热而加热空气。
当内管材料导热性能很好，即λ值很大，且管壁厚度较薄时，可认为11≈W W t T ,22≈W W t T ，在传热过程达到稳定后，由式（1）可得：()()222122-α-p W m m c t t A t t =（7）即()()222122-α-p W mm c t t A t t =（8）实验中测出紫铜管的壁温1W t 、2W t ；冷流体的进出口温度1t 、2t ，并查取()1212t t t =+平均下冷流体对应的2p c 、实验用紫铜管的长度l 、内径2d ，l d A 22π=和冷流体的质量流量2m ，即可计算出2α。
一般情况下，直接测量固体壁面温度，尤其是管内壁温度，实验技术难度较大，因此，工程上通常采用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的对流传热系数，下面介绍其他测定对流传热系数2α的实验方法。
近似法求算空气侧对流传热系数2α以管内壁面积为基准的总传热系数与对流传热系数间的关系为：112121222αλα11d d d d R d bd R K S m S ++++=（9） 式中：1d 、2d ——分别为换热管的外径、内径，m ；m d ——换热管的对流平均直径，m ；b ——换热管的壁厚，m ；λ——换热管材料的导热系数，()C m W °•/； 1S R 、2S R ——分别为换热管外侧、内侧的污垢热阻，W K m /2∙。
总传热系数K 可由式（1）求得：()2221-ΔΔp m mm c t t QK A t A t ==（10）实验测定2m 、1t 、2t 、1T 、2T ，并查取()2121t t t +=平均下冷流体对应的2p c 、传热面积A ，即可由上式计算得到总传热系数K 。
用本装置进行实验时，考虑忽略换热管两端的污垢热阻、铜管热阻和水对流传热系数远大于空气对流传热系数，则由式（9）得，K ≈α2（11）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，此法测得的2α的准确性就越高。
2．准数方程式对于流体在圆形直管内作强制湍流对流传热时，传热准数经验式为：n Nu Pr Re 023.08.0=（12）式中：Nu ——努赛尔数，λα22d Nu =，无因次； Re ——雷诺数，μρRe 2u d =，无因次； Pr ——普兰特数，'2λμPr p c =，无因次。
上式适用范围为：54102.1~100.1Re ××=，,120~7.0Pr =管长与管内径之比60≥d L 。
当流体被加热时4.0=n ，流体被冷却时3.0=n 。
式中：'λ——定性温度下空气的导热系数，/W m C ∙︒（）； u ——空气在换热管内的平均流速，s m /；ρ——定性温度下空气的密度，3/.m kg ； μ——定性温度下空气的黏度，s Pa •。
故由实验获取的实验数据计算出相关准数后，在双对数坐标纸上，即可作出Nu ~Re 直线，确定n B Nu Re =的拟合方程，并与公认的经验公式进行对比，以验证实验结果。
三、主要仪器设备本实验的装置图如图所示，实验装置由蒸汽发生器、孔板流量变送器、变频器、套管换热器及温度传感器、智能显示仪表等构成。
空气—水蒸气换热流程：来自蒸汽发生器的水蒸气进入套管换热器，与被风机抽进的空气进行换热，冷凝水经排出阀排入盛水装置。
空气经孔板流量计进入套管换热器内管，流量经变频器调节电机转速达到自动控制，热交换后从风机出口排出。
Figure 2横管对流传热系数测定实验装置流程图表格1横管对流传热系数测定实验装置流程图符号说明表四、操作方法和实验步骤1.手动操作1．检查仪表、风机、蒸汽发生器及测温点是否正常，将蒸汽发生器灌水至液位2/3（现场实验实际上为4/5）处。
2．打开总电源开关、仪表电源开关，选择管路，并与仪表显示一致后，开启蒸汽发生器，加热。
同︒左右。
时，稍微开启两个不凝气体排出阀，控制温度在100C3．等有大量不凝气体冒出时，蒸汽缓缓进入换热器环隙以加热套管换热器，再打开换热器冷凝水排放阀，使环隙中的冷凝水不断地排出。
4．启动风机，调节风量至最大值进行试实验，然后依次减小空气流量（在普通管的时候，从20m3/h 到6m3/h），确定6个实验点（为了保证对数图像上的等间隔，此时应当选择等比数列）。
待流量和热交换稳定后，分别读取冷流体流量、冷流体进出口温度、热流体进出口壁温以及蒸汽温度（利用电脑软件记录）。
5.普通管测好后．切换阀门进行强化管数据测定，方法同步骤4（强化管确定4个实验点即可），记录4组数据。
︒以下后，再关闭风机电5．实验结束时，先关闭蒸汽发生器电源，待蒸汽发生器内温度下降至95C源，关闭总电源，做好清洁工作。
2.自动操作（1）前5步准备工作同上操作；（2）打开“综合传热系数测定实验.MCGS组态文件，进入“综合传热系数测定实验软件”界面，点“综合传热系数测定实验”按钮，进入实验界面；（3）输入正确的“实验批号”、“姓名”、“学号”、“装置号”后，点击“确定”按钮，进入实验。
（4）点击“竖管传热系数测定实验”按钮，进入实验。
（5）将鼠标移至“竖管传热系数测定实验”上，指针转变为手型。
单击鼠标左键，出现竖管传热系数测定实验主窗口。
（6）点击“普通管实验”或“强化管实验”按钮，选择实验。
（7）将鼠标移至“加热器气相温度”的数值上，指针转变为手型。
单击鼠标左键，出现加热温度设定窗口。
（8）加热温度设定窗口默认初始为手动状态，如上图，按实验要求输入加热温度输出值，点击“改变输出值”按钮，调节加热功率，此时，下方的百分比填充构件中的输出值也会随之上升相应的高度。
注意：A.此处的加热温度输出值并不是真正的加热温度大小，而是希望输出加热功率占最大功率的百分比，数值在0-100之间，低于或高于此范围会按最小值0或最大值100处理。
B.输入要求的输出值后，若按回车键，下方的百分比填充构件中的输出值也会随之上升相应的高度，但是数据并没有真正传到实验装置的仪表中。
因此，必须用鼠标点击“改变输出值”按钮来实现加热温度的调节。
此时，可通过手动先调加热功率为100%，同时，稍微开启两个不凝气体排出阀，控制温度在100℃左右。
等有大量蒸气产生时，打开相应的换热器冷凝水排放阀，再调小功率，满足实验要求的蒸气量即可。
（9）点击设定窗口中的“手动”按钮，将加热温度调节切换为自动状态，同样可以达到调节加热温度的效果。
此时，“输出”比例填充构件失去作用。
与手动状态不同的是，此处输入的设定值为实际加热温度的大小，范围为实际的量程，不足或超过量程会按两个最值处理。
在确认修改时，仍与手动方式一样，需要点击“改变设定值”按钮。
步骤8与步骤9效果相同，但在此实验中，只能用手动；（10）将鼠标移至“冷流体流量”的数值上，指针转变为手型。