传热综合实验
传 热 综 合 实 验
传 热 综 合 实 验一、实验目的1.通过对本换热器的实验研究，可以掌握对流传热系数αi 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=ARemPr 0.4中常数A 、m 的值。
3.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=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、实验原理对于流体在圆形直管中作强制湍流时的对流传热系数的准数关联式可以表示成：n m C Nu Pr Re = （1）系数C 与指数m 和n 则需由实验加以确定。
对于气体，Pr 基本上不随温度而变，可视为一常数，因此，式（1）可简化为：m A Nu Re = （2）式中： λαd Nu 2=μρdu =Re 通过实验测得不同流速下孔板流量计的压差，空气的进、出口温度和换热器的壁温（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、外壁温度与壁面的平均温度近似相等），根据所测的数据，经过查物性数据和计算，可求出不同流量下的Nu 和Re ，然后用线性回归方法确定关联式m A Nu Re =中常数A 、m 的值。
三、 设备主要技术数据 1. 传热管参数:表1 实验装置结构参数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] （第2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。
(m3/h)与压差之间的关系。
(2) 要想得到实验条件下的空气流量V (m 3/h)则需按下式计算: 02732730t tV V t ++⨯= (2)其中，V -实验条件（管内平均温度）下的空气流量，m 3/h ；t -换热器管内平均温度，℃；t 1-传热内管空气进口（即流量计处）温度，℃。
传热综合实验
6.6 实验注意事项
（1）检查热水箱中的水位是否在正常范围内。特别是每个实验结束后，进 行下一实验之前，如果发现水位过低，应及时补给水量。 （2）必须保证空气管线的畅通。即在接通风机电源之前，两个空气支路控 制阀之一和旁路调节阀必须全开。在转换支路时，应先关闭风机电源，然后开启 和关闭支路阀。 （3）调节流量后，应至少稳定 3~8 分钟后读取实验数据。 （4）热水箱温度不要调节过高，以免损坏设备。建议热水箱温度在 60-80℃ 范围。
度。t1，t2，T1，T2， Vm 可采取一定的测量手段得到。
6.4 实验装置
1. 实验装置面板图
图-1 传热过程综合实验面板图
3
2. 实验装置流程示意图
图-2
传热综合实验装置流程图
1-套管换热器空气进口温度；2-套管换热器空气进口阀；3-列管换热器热水出口温度； 4-列管换热器空气入口阀；5-列管换热器空气入口温度；6-空气流量；7-空气旁路调节阀； 8-套管换热器；9-列管换热器；10-列管换热器壁面温度；11-套管换热器空气出口温度； 12-套管换热器热水进口阀；13-列管换热器空气出口温度；14-列管换热器热水进口温度； 15-热水流量；16-列管换热器热水进口阀；17-热水调节阀；18-离心泵；19-风机； 20-热水箱内温度；21-加热器；22-热水箱；23-排水阀
其中质量流量由下式求得：
（6-12）
Wm
Vm m 3600
（6-13）
式中： Vm ——冷流体在套管内的平均体积流量，m3 / h； ℃)； Cpm ——冷流体的定压比热，kJ / (kg·
m ——冷流体的密度，kg /m3。
Cpm 和 m 可根据定性温度 tm 查得， t m
强化对流传热综合设计实验
强化对流传热综合设计实验
该实验主要是为了帮助学生深入了解强化传热的原理和方法，学生可以通过综合设计实验的方式，掌握强化传热的技术，了解不同的传热方式和传热器材的应用，同时加强学生的动手能力、操作技能和科学研究能力。
实验设计：
1.实验目的：
（1）了解传热的基本原理和种类；
（2）学习传热的计算方法；
（3）掌握强化传热的技术和应用；
（4）综合应用各种传热方式和传热器材进行传热设计实验。
2. 实验器材：
（1）导热实验仪；
（2）传热器材：传热管、传热盘、传热板、传热棒、传热器等；
（3）计算机和数据采集器。
3. 实验步骤：
（1）测量传热器材的基本参数和物理量。
（2）建立传热模型，采用计算机软件进行传热模拟。
（3）进行强化传热操作实验，记录实验数据。
（4）对实验结果进行分析和处理，综合考虑各种传热方式和传热器材的特点，优化传热设计。
4. 实验要点：
（1）要认真测量传热器材的基本参数和物理量，保证实验数据的准确性。
（2）要注意安全操作，避免因不当操作而导致事故或设备损坏。
（3）要加强数据的处理和分析，根据实验结果优化传热设计。
（4）要积极探索和研究相关领域的知识，丰富自己的专业素养。
结语：
通过强化对流传热综合设计实验，学生可以深入了解传热的原理和方法，掌握强化传热技术的应用，同时加强自己的动手能力、操作技能和科学研究能力，为将来的专业发展奠定坚实的基础。
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。
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。
传热综合实验
应 用
压差表、计前表与风管俄连接胶管，
化 学
并将风机挡位调至4处。
专 业
④进行风冷管路1小时，关闭整个
传热系统电源。
9
化 工
五、实验记录
原
理
实
验
应 用 化 学 专 业
10
化 工
五、实验数据处理
原
理
实
验
应 用 化 学 专 业
11
化 工 原 理 实 验
应 用 化 学 专 业
12
化 工
一、实验目的
原
理 实
①掌握对流传热系数α的测定方法；
验
并应用线性回归分析方法，确定关
联式Nu=ARem中常数A、m的值。
应 ②掌握孔板流量计的使用。
用
化 ③掌握DC-3A微音气泵的使用。
学 专 业
2
化
工 原
二、实验原理
理
实 空气在圆形直管中作湍流流动的给热
验 准数方程：
l
应
Nu f1 (Re , Pr , Gr, d0 )
用 化
强制对流时，Gr可忽略；对气体而言，
学 专
原子数相同的气体Pr为一常数，当
业 其影l 响 5亦0 可忽略，
do
3
化
工 原
故上式可写为： Nu f (Re)
理
实 一般可写成 Nu A Rem
验
ln Nu ln A mln Re
K与α的关系：
应
用 化 学
11 1
专 业
K S 2
4
化
验 数据记录在实验记录表上，然后改变
孔板流量R值约为200，再测取以上数
据记录，在R值为200到700间大约做5
综合传热实验报告
综合传热实验报告传热学实验报告一、实验目的1、通过实验熟悉热传导实验；2、实验运用载入形式的均匀热流，考察传热过程中的热传导系数的数值；3、掌握恒定温度差的传热过程，并分析热传导系数的影响。
二、实验原理当一块物体介质之间存在温度差的时候，它们之间会发生热传递，应用热传形式的方式研究它们之间的热传导系数。
热传导的形式有很多种，但是本实验中采用的是载入形式的均匀热流。
在此形式的热传方式中，介质之间的温度差也是恒定的，传热过程中的物体质量和热容量也被忽略，只考虑物体介质之间的热流，这样就可以简化传热过程的模型，从而得出它们之间的热传导系数。
三、实验设备实验中使用的设备主要是：加热片、铜片、温度计、加热源、电阻表等。
四、实验步骤1、将加热片和铜片装入实验装置中，并将它们的温度设置为相同的温度。
2、将加热源的电流调到一个基本值，并从电阻表中测量出来的电阻值。
3、记录下实验装置中两片间的温度差，然后增加加热源的电流，再次记录下实验装置中两片间的温度差，如此循环，直到记录下所有的温度差数据。
4、根据数据计算出两片间的热传导系数，并将计算结果与理论值进行比较，分析出热传导系数的变化过程。
五、实验数据加热电流：0.1A～3A温差(℃)：0.15～3.45六、实验结果根据所得的实验数据计算，两片之间的热传导系数为：K=0.064 W/(m·K)七、实验讨论比较理论计算出来的热传导系数（K=0.066 W/(m·K)），可以看到实验得出的热传导系数与理论值有一定的差异，这可能因为实验时的不确定性所致。
八、结论根据本次实验，可以得出两片之间的热传导系数为K=0.064W/(m·K)，与理论值有一定的差异，可能是实验不确定性所致，可以通过进一步的实验，对热传导系数进行准确的测定。
传热综合实验实验报告数据处理
传热综合实验实验报告数据处理传热是物质内部或不同物质之间热量传递的过程，是热力学中的重要概念之一。
为了更好地理解传热现象，学习传热的基本规律和特性，我们进行了传热综合实验。
实验目的：通过实验研究不同材料的导热性能，探究传热的规律，加深对传热知识的理解。
实验仪器和材料：1.导热仪：用于测量不同材料的导热系数。
2.热平衡仪：用于测量不同材料的热平衡状态。
3.热导率测定装置：用于测量材料的热导率。
4.不同材料样品：如金属、塑料、木材等。
实验步骤：1.准备不同材料的样品，并测量其初始温度。
2.将样品放入导热仪中，测量不同时间下样品的温度变化，并记录数据。
3.将样品放入热平衡仪中，观察不同材料的热平衡状态，并记录数据。
4.使用热导率测定装置，测量不同材料的热导率，并记录数据。
实验结果和数据处理：根据实验所得数据，我们进行了数据处理和分析，得出了以下结论：1.不同材料的导热系数存在明显差异。
金属材料具有较高的导热系数，而塑料和木材等非金属材料的导热系数较低。
这是因为金属材料中的自由电子具有很高的导热能力，而非金属材料中的分子运动受限，导致热的传递较慢。
2.不同材料的热平衡状态存在差异。
通过观察热平衡仪中的样品，我们可以发现金属材料的热平衡状态较快，而非金属材料的热平衡状态较慢。
这是由于金属材料的导热性能好，能够迅速将热量传递到周围环境，而非金属材料的导热性能较差，导致热平衡状态的达到需要更长的时间。
3.不同材料的热导率也存在差异。
热导率是材料传导热量的能力的物理量，是描述材料导热性能的重要指标。
通过测量不同材料的热导率，我们可以得出不同材料导热性能的大小关系，并进一步验证了导热系数的差异。
通过以上实验和数据处理，我们深入了解了传热的规律和特性。
不同材料的导热性能受材料本身的性质和结构等因素影响，这对于工程领域的材料选择和热传导问题的解决具有重要意义。
在实际应用中，我们可以根据不同需求选择合适的材料，以达到更好的热传导效果。
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。
传热综合实验报告
传热综合实验报告传热综合实验报告一、实验目的传热综合实验是为了让学生掌握传热基本原理和方法，以及学习各种传热方式的特点和应用。
通过实验，学生可以了解传热的基本规律、掌握传热过程中的数据处理方法，并能够运用所学知识分析和解决工程问题。
二、实验原理1. 传热基本概念传热是物质内部能量的转移，是由于温度差而引起的。
它包括三种方式：导热、对流和辐射。
导热是指物质内部分子之间的能量转移；对流是指物质内部或外部流体中，因温度差而引起的能量转移；辐射则是指物体表面发射出来的电磁波辐射。
2. 热导率测量在实验中，我们使用了稳态法测量铜棒、铝棒和不锈钢棒的导热系数。
稳态法测量时，在杆上选取两个距离L处，分别测量两点温度差ΔT1和ΔT2，并利用公式计算出杆上的导热系数λ。
在实验中，我们使用了水冷却装置对不锈钢棒进行对流传热实验。
通过测量水的进口温度、出口温度、水流量和杆表面温度，计算出对流传热系数h。
4. 辐射传热测量在实验中，我们使用了黑体辐射器和红外线探测仪对不同材料的辐射传热进行了测量。
通过调节黑体辐射器的温度和测量红外线探测仪的输出电压，计算出各种材料的辐射传热系数ε。
三、实验步骤1. 稳态法测量导热系数（1）将铜棒、铝棒和不锈钢棒依次放入加热器中加热。
（2）当杆上温度稳定后，在距离L处分别用两个温度计测量两点温度差ΔT1和ΔT2。
（3）根据公式λ=(P/kA)×L/ΔT求出导热系数λ。
2. 对流传热测量（1）将不锈钢棒插入水冷却装置中。
（2）调节水流量和水温，使其保持稳定状态。
（3）测量水的进口温度、出口温度、水流量和杆表面温度。
（4）根据公式h=q/(T1-T2)×A×(1-ε)求出对流传热系数h。
（1）将黑体辐射器加热至一定温度，并测量其输出电压。
（2）将不同材料的样品放置于黑体辐射器前方，并用红外线探测仪测量其输出电压。
（3）根据公式ε=V/V0×(T/T0)^4求出各种材料的辐射传热系数ε。
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。
传热综合实验
其中Qi=WiCpi(t2-t1)，Wi= ；Δtm= ，Δt2=tw-ti2,Δt1=tw-ti1；Si=πdiLi
式中，Wi为冷凝速率，kg/s；Vi为体积流量，m3/s；ρi为密度，kg/m3；Cpi为定压比热容，kJ/(kg·°C)；t1为入口温度，°C；t2为出口温度，°C；tw为管壁温度，°C；di为管直径，m；Li为管长，m。
实验条件：装置号 内管内径/壁厚/外径=20.0/1.0/22.0mm
入口温度ti1/°C
出口温度to1/°C
壁温tW/°C
孔板流量计ΔP/kPa
管路压降 ΔP1/kPa
1
2
3
4
5
6
备注：
表2-2 2号管换热器实验数据记录表
实验条件：装置号 内管内径/壁厚/外径=20.0/1.0/22.0mm
入口温度ti2/°C
0.06644
奴塞尔数Nu×10-3
0.08762
0.08226
0.07762
0.06859
0.05902
0.04666
雷诺数Re×10-4
5.0077
4.5964
4.1329
3.5589
2.8982
1.9361
普朗特数Pr×10
6.96813
6.96936
6.97044
6.97139
6.97184
3．必须保证空气管线的畅通。即在接通风机电源之前，三个空气支路控制阀之一和旁路调节阀必须全开。在转换支路时，应先关闭风机电源，然后开启、关闭控制阀。
4．调解流量后，应至少稳定5~8分钟后读取实验数据。
5．实验中保持上升蒸汽的稳定，不应改变加热电压，且保证蒸汽放空口一直有蒸汽放出。
实验5传热综合实验-装置1,2
器内加水，液位计将无法显示液位） 。其表面也包有保温层。 （4）风机为旋涡风机，输入功率为 750W，转速为 2800/min，风压为 11.7KPa，风量为 90m3/h。 （5）温度仪表：本装置上配置一块温度控制仪表，用于控制蒸发器温 度；温度显示模块可以直接显示所对应各点的温度。 （6）风量测量：转子流量计，测量范围：6-60m3/h。 （7）柜体在其面板可以控制整个实验的全过程。仪表开关下部都有对 应的标识。 （8）开关、指示灯 按下开关指示灯亮表明对应的工作正在运行，关
传热综合实验原始数据记录表
装置编号：
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 气体流量 V（m3/h） 气体入口 t1（℃） 气体出口 t2（℃） 蒸汽入口 T1（℃） 蒸汽出口 T2（℃） tm (℃)
姓
名：_______________________________________________
Wo
式中
Vo 3600
Vo——冷流体在管中的平均体积流量(m /h) Cpo——冷流体的恒压比热(kJ/kg·℃)
3
——冷流体的密度（kg/m3）
t1 t 2 m t 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、处于被冷却的状态，准数关联式的形式为： Nuo=A·Reo ·Pro
m n
其中
Nuo o do
o
Re
uo do
o
Cpo o o
Pro
物性数据 o 、Cpo、 o 可根据定性温度 tm 查得。 对于管外被冷却的空气，普朗特准数 Pr 变化不大，可以认为是常数， 则关联式的形式可简化为： Nuo=A · Rem · Pro0.4
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。
传热综合实验实验
传热综合实验实验数据记录与处理1.原始数据记录表格以下计算以次序1作为计算实例：空气进口密度52310 4.510 1.2916t t ρ--=-⨯+=10-5＊48.4 2—4。
5＊10—3*48.4+1.2916=1.053 kg/m 3;空气质量流量m s2 =ρV=1。
053＊46.286/3600=0。
0135kg/s ；空气流速u=4V/（πd 2）=4*46。
286/（3.14＊0.02＊0。
02*3600)=40.95 m/s; 空气定性温度（t 1+t 2)/2=(48.4+82。
7)/2=65。
55℃； 换热面积22A d l π== 3.14*0.016＊1=0。
0502m 2； 空气的比热 C p2=1005 J / (kg ∙℃）; 对数平均温度 ()()12211221lnt T t T t T t T t m -----=∆=33.001℃;总给热系数 ()mp t A t t c m K ∆-=1222=0。
25933 W/(m 2·℃);密度52310 4.510 1.2916t t ρ--=-⨯+=10-5＊50.252 —4.5*10-3 ＊50.25+1。
2916=1。
09kg/m 3流体粘度6235(210510 1.716910t t μ---=-⨯+⨯+⨯）=6235(210*50.25510*50.25 1.716910----⨯+⨯+⨯） =1.96E —05 Pa ·s ； t=定性温度;流体导热系数8252108100.0244t t λ--=-⨯+⨯+=825210*50.25810*50.250.0244---⨯+⨯+= 0.0284 W/（m ·℃）；雷诺准数μρdu =Re =0。
016＊7。
19*1。
09/1.96E —05=6397。
63； 普兰特数 λμ2Pr p c ==(1005*1.96E-05)/ 0.0284=0.694;理论值 α=4.08.0Pr Re 023.0dλ=0.80.40.02840.023*6397.630.6940.016=39。
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。
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。
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。
传热综合实验
实验2 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，掌握对流传热系数i α的测定方法。
应用线形回归分析方法，确定关联式4.0PrRe mA Nu =中常数A 、m 的值。
2．通过对强化套管换热器的实验，测定其准数关联式mB Nu Re =中常数B 、m 的值和强化比0/Nu Nu 。
3．套管换热器的管内压降Δp 和Nu 之间的关系。
二、实验原理1．普通套管换热器传热系数及其准数关联式的测定 （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理来实验测定：im ii S t Q ⨯∆=α，其中i α为管内流体对流传热系数，W/(m 2•℃)；i Q 为管内传热速率，W ；i S 为管内换热面积，m 2；Δt m 为内管壁温度与内管流体温度的平均温差，℃。
平均温差 ⎪⎭⎫⎝⎛--=∆221i i w m t t t t ，其中 21,i i t t 为冷流体的入口、出口温度，℃；t w 为壁面平均温度，℃。
而管内换热面积i i i L d S π=，其中d i 为内管管内径，m ；L i 为传热管测量段的实际长度，m 。
由热量衡算式()12i i pi i it t c W Q -=，其中质量流量由下式得3600ii i V W ρ=。
式中V i 为冷流体在套管内的平均体积流量，m 3/h ；pi c 为冷流体的定压比热，kJ/(kg•℃)；i ρ为冷流体的密度，kg/m 3。
pi c 和i ρ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。
（2）准数关联式的测定流体在管内作强制湍流，被加热状态下，准数关联式的形式为nmA Nu Pr Re =，其中i i i d Nu λα=，i i i i ud μρ=Re ，ii pi c λμ=Pr 。
i λ、pi c 、i ρ、i μ都可根据定性温度t m 查得。
经计算可知对于管内被加热的空气，普兰特准数变化不大，可看作常数，则关联式简化为4.0Pr Re m A Nu =。
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实验五 传热综合实验一、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。
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。
2.通过对管程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=BRe m 中常数B 、m 的值和强化比Nu/Nu 0，了解强化传热的基本理论和基本方式。
二、实验容1. 测定5～6个不同流速下普通套管换热器的对流传热系数i α，对i α的实验数据进行线性回归，求关联式Nu=ARe m Pr 0.4中常数A 、m 的值。
2.测定5～6个不同流速下强化套管换热器的对流传热系数i α，对i α的实验数据进行线性回归，求关联式Nu=BRe m 中常数B 、m 的值。
3.同一流量下，按实验1所得准数关联式求得Nu 0，计算传热强化比Nu/Nu 0。
三、实验原理（一） 普通套管换热器传热系数及其准数关联式的测定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，用实验来测定。
因为i α<<o α ,所以： （W/m 2·℃） 式中：i α—管流体对流传热系数，W/(m 2·℃)；Q i —换热器传热速率，W ； S i —管换热面积，m 2；mi t ∆—对数平均温差，℃。
对数平均温差由下式确定：式中：t i1，t i2—冷流体的入口、出口温度，℃；T w —壁面平均温度，℃；因为换热器管为紫铜管，其导热系数很大，且管壁很薄，故认为壁温度、外壁温度和壁面平均温度近似相等，用T w 来表示，管外为蒸汽冷凝，因此，将壁面平均温度近似视为蒸汽的温度，且保持不变。
传热面积()：i i i L d S π= 式中：d i —传热管径，m ；L i —传热管测量段的实际长度，m 。
)()(ln )()(2121i w i wi w i w mi t T t T t T t T t -----=∆()i mi i i i S t Q K ⨯∆=≈/α由热量衡算式：其中质量流量由下式求得： 式中：V i —冷流体在套管的平均体积流量，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 mi 查得，221i i mi 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。
2.对流传热系数准数关联式的实验确定空气在管作强制湍流，且被加热，准数关联式的形式为：其中：i i i i dNu 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 mi 查得。
这样通过实验确定不同流量下的Re i 与i Nu ，再用线性回归方法即可确定A 和m 的值。
（二）、强化套管换热器传热系数、准数关联式及强化比的测定强化传热又被学术界称为第二代传热技术，它能减小换热器的传热面积，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；并且能够减少换热器的阻力以减少换热器的动力消耗，更有效地利用能源和资金。
强化传热的方法有多种，本实验装置是采用在换热器管插入螺旋线圈的方法来强化传热的。
螺旋线圈的结构图如图5-1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，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，因而可以使传热强化。
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，有利于节省能源。
螺旋线圈是以线圈节距h 与管径d 的比值以及管壁粗糙度为主要技术参数，长径比H/d 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m B Nu Re =的经验公式，其中B 和m 的值因螺旋丝尺寸不同而不同。
在本实验中，采用普通管中的实验方法确定不同流量下的Re i 与i Nu ，用线性回归方法可确定B 和m 的值。
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图5-1 螺旋线圈强化管内部结构)(12i i pi i i t t c W Q -=3600ii i V W ρ=4.0Pr Re i mi i A Nu =评判准则，它的形式是：0Nu Nu ，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0Nu Nu ＞1，而且它的值越大，强化效果越好。
需要说明的是，如果评判强化方式的真正效果和经济效益，则必须考虑阻力因素，阻力系数随着换热系数的增加而增加，从而导致换热性能的降低和能耗的增加，只有强化比较高，且阻力系数较小的强化方式，才是最佳的强化方法。
四、实验流程1.实验流程实验流程图见图5—2。
实验装置的主体是两根平行的换热套管，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不同的换热管的管。
蒸汽由加热釜产生后由蒸汽上升管上升，经支路控制阀选择不同的支路进入套管壳程。
装置结构参数如表5—1所示。
图5—2 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.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.冷凝液回流口实验管径d i （mm ） 20.00 实验管外径d o （mm ） 22.0 实验外管径D i （mm ） 50 实验外管外径D o （mm ） 57.0 测量段（紫铜管）长度l （m ）1.002.实验测量手段 ① 流量的测定：孔板流量计与压力传感器及数字显示仪表组成空气流量计。
空气流量由下式计算： ()6203.00113.18P V t ∆⨯=式中：V t0——20℃下的体积流量；ΔP —孔板两端压差，KPa （即数字显示仪表读数）由于被测管段温度的变化，还需对体积流量进行进一步的校正：2932730mit i t V V +⨯= 式中：V i —实验条件下（管平均温度）下的空气流量，m 3/h; t mi — 换热器管平均温度，℃ ②温度测量：a) 空气进、出传热管测量段的温度由电阻温度计测量，可由数字显示仪表直接读出。
b) 管外壁面平均温度T w ( ℃ )，由数字式毫伏计测出与该温度对应的热电势E(mv,热电偶是由铜─康铜组成),将E 值代入公式:T w (℃)=1.2705+23.518×E(mv)计算得到。
五、实验方法及步骤1. 实验前的准备检查工作①向蒸汽发生器中加水至液位计上端红线处。
②向冰水保温瓶中加入适量的冰水,并将冷端补偿热电偶插入其中。
③检查空气流量旁路调节阀是否全开。
④检查蒸汽管支路各控制阀是否已打开，保证蒸汽和空气管线畅通。
⑤接通电源总闸，设定加热电压，启动电加热器开关，开始加热。
2. 实验操作A. 人工实验操作 ①合上电源总开关。
②打开加热电源开关,设定加热电压(不得大于200V)，直至有水蒸气冒出，在整个实验过程中始终保持换热器出口处有水蒸气。
③启动风机，用放空阀来调节流量，在一定的流量下,稳定5—10分钟后分别测量空气的流量、空气进出口温度、壁面温度。
④改变流量，待流量稳定后再分别测量空气的流量、空气进、出口温度、壁面温度后继续实验。
⑤实验结束后，依次关闭加热电源、风机和总电源。
一切复原。
B.使用计算机自动控制试验①启动计算机并按照操作说明进行操作；②合上电源总开关、加热电源开关，设定加热电压（不得大于200V）,直至有水蒸气冒出，在整个实验过程中始终保持换热器出口处有水蒸气；③计算机数据采集a.用放空阀调节流量，待操作稳定后，用计算机分别对空气流量、空气进出口温度、换热器水蒸气温度进行采集；b.改变空气流量，待操作稳定后，分别用计算机测量空气流量、空气进出口温度、水蒸气温度；c.用计算机对所得实验数据进行计算和整理，得出实验结果，并通过显示器显示或打印出来。
六、实验注意事项1.刚刚开始加热时，加热电压可在180V左右，但不能过大；2.由于采用热电偶测温，所以实验前要检查冰桶中是否有冰水混合物共存，检查热电偶的冷端是否全部浸没在冰水混合物中；3.检查蒸汽发生器中的水位是否在正常围，特别是每个实验结束后，进行下一个实验之前，如果发现水位过低，应及时补给水量；4.必须保证蒸汽上升管线的畅通。
在给蒸汽发生器电压之前，两蒸汽支路控制阀之一必须全开。
在转换支路时，应先开启需要的支路阀，再关闭另一侧，且开启和关闭控制阀要缓慢，防止管线截断或蒸汽压力过大突然喷出；5.必须保证空气管线的畅通。
在接通风机电源之前，两个空气支路控制阀之一和旁路调节阀必须全开。
在转换支路时，应先关闭风机电源，然后开启和关闭控制阀；6.调节流量后，应至少稳定5～10分钟后读取实验数据。
七、实验数据整理1.将普通管实验数据填入表一。
并以一组数据为例写出计算过程；2.将粗糙管实验数据填入表二。
并以一组数据为例写出计算过程；3.以Re为横坐标，以Nu/Pr0.4为纵坐标，将上述表中数据绘制在同一双对数坐标图中；4. 对实验结果进行分析与讨论。
8.59.09.510.010.5-3.8-3.6-3.4-3.2-3.0-2.8-2.6-2.4-2.2-2.0普通管lnNu/(pr^0.4)~lnRe 曲线由直线得出k=0.8226 即m=0.8226 代入式中算出lnA=3.69*10^-6所以直线方程：lnNu/(Pr^0.4)= 3.69*10^-6+0.8226lnRe强化管lnNu/(pr^0.4)~lnRe曲线由直线得出k=0.8104 即m=0.8104代入式中算出lnA=3.37*10^-6所以直线方程：lnNu/(Pr^0.4)=3.37*10^-6+0.8104lnRe。