蒸汽冷凝时传热系数和给热系数测定实验指导书
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。
化工原理の传热实验
化工原理の传热实验一、实验目的1、学习传热系数的测定方法；2、学习传热膜系数及其准数联式的测定方法。
二、实验原理本实验有套管换热器4套，列管式换热器4套，首先介绍套管换热器。
套管换热器管间进饱和蒸汽，冷凝放热以加热管内的空气，实验设备如图2-2-5-1（1）所示。
传热方式为：冷凝—传导—对流 1、传热系数可用下式计算： ]/[2k m W t A qK m⋅∆⋅=(1)图2-2-5-1（1） 套管换热器示意图 式中：q ——传热速率[W] A ——传热面积[m 2] △t m —传热平均温差[K] ○1传热速率q 用下式计算： ])[(12W t t C V q p S -=ρ （2） 式中：3600/h S V V =——空气流量[m 3/s]V h ——空气流量[m 3/h]ρ——空气密度[kg/m 3]，以下式计算：]/)[273(4645.031m kg t R p Pa ++=ρ （3）Pa ——大气压[mmHg]Rp ——空气流量计前表压[mmHg] t 1——空气进换热器前的温度[℃]Cp ——空气比热[K kg J ⋅/]，查表或用下式计算：]/[04.01009K kg J t C m p ⋅+= （4） t m =(t 1+t 2)/2——空气进出换热器温度的平均值（℃） t 2——空气出口温度[℃]②传热平均面积A ：][2m L d A m π= （5）式中：d m =传热管平均直径[m]L —传热管有效长度[m ]③传热平均温度差△t m 用逆流对数平均温差计算：T ←——T t 1——→t 2 )(),(2211t T t t T t -=∆-=∆2121ln t t t t t m ∆∆∆-∆=∆ (6) 式中：T ——蒸汽温度[℃]2、传热膜系数（给热系数）及其关联式空气在圆形直管内作强制湍流时的传热膜系数可用下面准数关联式表示：nr m e P R Nu 0α= （7）式中：N u ——努塞尔特准数R e ——雷诺准数 P r ——普兰特准数αo ——系数，经验值为0.023 m ——指数，经验值为0.8n ——指数，经验值为：流体被加热时n=0.4，流体被冷却n=0.3 为了测定传热膜系数，现对式（7）作进一步的分析：λαdNu =（8） α——空气与管壁间的传热膜系数[W/m 2·k] 本实验可近似取α=K[传热系数]，也可用下式计算：)(m W i t t A q -=α （9）A i ——传热管内表面积[m 2] t W ——管壁温[℃]t m ——空气进、出口平均温度[℃] d ——管内径[m]λ——空气的导热系数[W/m ·k]，查表或用下式计算：λ=0.0244+7.8×10-5t m （10） μρdu =Re （11）u ——空气在加热管内的流速[m/s]μ——空气定性温度（t m ）下的粘度[pa ·s]，查表或用下式计算：μ=1.72×10-5+4.8×10-8t m （12）d ，ρ——意义同上。
对流给热系数的测定(数据处理)
实验三 对流给热系数的测定一、实验目的1、观察水蒸气在换热管外壁上的冷凝现象，并判断冷凝类型；2、测定空气（或水）在圆直管内强制对流给热系数i α；3、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、掌握热电阻测温的方法。
二、基本原理在套管换热器中，环隙通以水蒸气，内管管内通以空气或水，水蒸气冷凝放热以加热空气或水，在传热过程达到稳定后，有如下关系式：V ρC P (t 2－t 1)＝αi A i (t w －t)m （1-1）式中： V ——被加热流体体积流量，m3/s ； Ρ——被加热流体密度，kg/m3； C P ——被加热流体平均比热，J/(kg ·℃)；αi ——流体对内管内壁的对流给热系数，W/(m2·℃)； t 1、t 2——被加热流体进、出口温度，℃；A i ——内管的外壁、内壁的传热面积，m2；(T －T W )m ——水蒸气与外壁间的对数平均温度差，℃； 22112211ln )()()(w w w w m T T T T T T T T Tw T -----=- （1-2）(t w －t)m ——内壁与流体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 -----=- （1-3）式中：T 1、T 2——蒸汽进、出口温度，℃；T w1、T w2、t w1、t w2——外壁和内壁上进、出口温度，℃。
当内管材料导热性能很好，即λ值很大，且管壁厚度很薄时，可认为T w1＝t w1，T w2＝t w2，即为所测得的该点的壁温。
由式（1-3）可得：m w P i t t A t t C V )()(012--=ρα （1-4）若能测得被加热流体的V 、t 1、t 2，内管的换热面积A i ，以及水蒸气温度T ，壁温T w1、T w2，则可通过式（1-4）算得实测的流体在管内的（平均）对流给热系数αi 。
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，℃。
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。
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。
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。
水蒸气冷凝总传热系数
水蒸气冷凝总传热系数
在实际工程中，计算水蒸气冷凝总传热系数需要考虑到上述因素，并且通常需要进行实验测定或者基于经验公式进行估算。
对于不同的工况和系统，总传热系数可能会有所不同。
总的来说，水蒸气冷凝总传热系数是一个重要的工程参数，它在热交换器、蒸汽冷凝器等设备的设计和性能分析中起着关键的作用。
科学准确地计算和预测水蒸气冷凝总传热系数对于工程实践具有重要意义，能够帮助优化设备设计、提高能源利用效率和降低能源消耗。
(完整版)蒸汽冷凝时传热系数和给热系数测定实验指导书
蒸汽冷凝时表面传热系数和总传热系数测定实验说明书一、实验目的：1、掌握冷凝换热器的换热量Φ和表面传热系数h及总传热系数K的测试和计算方法；2、熟悉冷凝换热器实验台的工作原理和使用方法；3、了解不同蒸汽压力下的冷凝换热时表面传热系数的变化规律。
二、实验测试装置简介：1.测定装置整体组装，带脚轮，用户接电源和上、下水后即可使用。
2.可测蒸汽在水平管内冷凝（管外为自来水）时的传热系数和给热系数。
其工作原理及流程如图所示。
3.管子的内壁面温度用事先埋好的三支热电偶（轴向均布）测量。
4.电热蒸汽发生器总功率为9KW，最大工作压力为0.08MPa。
此蒸汽源亦可通过阀10—1供其它试验使用。
试验装置流程图及各部分组件的名称1.蒸汽发生器2.电接点压力表3. 安全阀4. 汽水分离器5.热电偶6.压力表7.试验管组8.凝结水液位保持器9.过冷器10.阀门11.计量水箱10-12.文丘里流量计(计算机采集订户)三、实验操作步骤及测试方法：（一）、操作步骤：1.接电源（380V，四线,50Hz,9KW）及上下水（均可胶管连接）。
2.打开阀10—7，从蒸汽发生器底部上水管（兼排污管）向炉体内加自来水至液面计4/5处。
加水时还应打开10—2和阀10—3，以便炉体内的空气能够排出，加完水后关闭阀10—7。
3.全开蒸汽发生器电加热器，待炉内水开始沸腾并将炉体空间大部分空气从阀10—3处排出后，关闭该阀。
4.待蒸汽压力达到试验压力后，打开阀10—4，使系统内空气全部被蒸汽压出后关闭此阀。
5.试验管内的蒸汽压力可自动控制，此时将电接点压力表高低压控制指针分别调至试验压力±0.01MPa处（视试验精度要求，此范围可适当放大或缩小）。
试验管内的蒸汽压力亦可利用阀10—2手动调节，此时应将电接点压力表控制指针调至稍高于试验压力，高压控制指针调至比低压控制指针高0.02MPa左右处，但不得超过蒸汽发生器最大使用压力。
6.全开阀10—6，向试验管组全程供自来水，并视试验工况要求，利用阀10-5调节自来水流量。
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）：
由此可得总传热系数
空气在管内的对流传热系数（传热膜系数）
上式中 Q：传热速率，w；
V：空气体积流量（以进口状态计），m3/s；
ρ：空气密度（以进口状态计），kg/m3；。
传热综合实验
气---汽对流传热综合实验班级：化学工程与工艺姓名：韩兴云学号：033112037 组别：甲4一、实验目的：1、测定光滑圆形直管管外蒸气冷凝，管内为空气强制对流时的传热系数——K值；2、学会用实验方法，讲所测实验数据整理成准数方程式3、了解并掌握热电偶和电位差计的使用，及其温度测量。
二、基本原理概述1、测定传热系数K。
根据传热速率方程式得：其中：传热速率Q，既可以用热流体得放热速率计算，也可以用冷流体的吸收速率计算。
传热推动力Δtm可用对数平均温度差计算。
逆流时，S＝лdl2、测定给热系数α在蒸汽－空气换热系统，若忽略管壁与污垢的热阻，则总传热系数与分传热系数的关系为：由于蒸汽冷凝给热系数远大于管壁对空气的给热系数，所以α1＝K3、求与Re的定量关系式。
由因次分析法可知，流体在圆形管中呈强制湍流时的给热系数，符合下列准数关联式：本实验就是通过调节空气的流量，测得对应的给热系数，然后将流量整理为Re，将给热系数整理为Nu。
再将所得的一系列Nu－Re数据，通过图解法或者回归分析法，求得待定系数A、n。
进而得到给热系数α与Re的经验公式。
三、装置与流程：来自鼓风机的空气通过调节阀1转子流量计2和换热管3，经换热后排空。
热量由缠绕在换热管表面的电热丝4供给；空气流量由转子流量计2测定；进、出口空气温度由温度计读取，其进口压强由U形管液柱压差计显示；壁温由热电偶测量。
四、实验数据及处理：表一普通套管换热器原始数据表二强化套管换热器原始数据表三普通套管换热器实验数据处理表t2 /℃67.1 66.4 65.7 65.7 66.5 67.8 68.2t /℃48.8 49.6 49.6 50.4 52 54.3 54.9ρ/(kg/m3) 1.097 1.094 1.094 1.092 1.086 1.079 1.077 Cp/(J/kg·k)1005λ/(w/m·k)0.02816 0.02821 0.02821 0.02827 0.02838 0.02854 0.02858 μ/(Pa·s)19.5 19.6 19.6 19.6 19.7 19.8 19.8Pr0.4 0.866Vt0/(m3/h) 15.57 23.62 29.64 34.49 38.42 42.11 42.99 V/(m3/h) 16.51 24.92 31.2 36.21 40.23 43.94 44.81 Tw/℃109.2 109.5 109.5 109.5 109.5 109.5 109.5 Δtm/℃60.4 59.9 59.9 59.1 57.5 55.2 54.6Q/w 185.6 255.7 306.8 338.9 354.9 358.7 358.4 α/(w/m2·℃)48.9 67.9 81.5 91.3 98.2 103.4 104.5 Nu 34.7 48.1 57.8 64.6 69.2 72.5 73.1u/(m/s) 14.6 22.03 27.58 32.01 35.57 38.85 39.62 Re 16426.9 24592.7 30788.3 35668.3 39217.3 42342.6 43101.8 lnNu 3.55 3.87 4.06 4.17 4.24 4.28 4.29 lnRe 9.71 10.11 10.33 10.48 10.58 10.65 10.67由Nu=ARemPr0.4 , 可得lnNu=lnA+mlnRe+0.4lnPr所以以lnNu——lnRe作图，可得一直线，直线的斜率是m,截距是lnA+0.4lnPr作图，可得m=0.78，lnA+0.4lnPr=-3.9922，所以A=0.0195即Nu=0.0195Re0.78Pr0.4表四强化套管换热器实验数据处理表Nu 103.7 98.7 91.1 81.5 70.5 51.7u/(m/s) 35.89 32.96 29.12 25.06 20.55 13.77 Re 37854.1 35102.4 31402.8 27262.2 22397.4 15007.9 lnNu 4.64 4.59 4.51 4.40 4.25 3.95 lnRe 10.54 10.47 10.35 10.21 10.02 9.62由Nu=BRem, 可得lnNu=lnB+mlnRe所以以lnNu——lnRe作图，可得一直线，直线的斜率是m,截距是lnB.作图得，m=0.75 , lnB=-3.30677所以B=0.0366即 Nu=0.0366Re0.75强化比的计算：同一流量下，强化管的努塞尔准数Nu与普通管的努塞尔准数Nuo之比，即Nu/Nuo.当流量等于40.60m3/h时，Nu=103.7, 当流量等于40.23m3/h时, Nuo=69.2.所以强化比=103.7/69.2=1.50实验数据处理过程：以普通管第一组数据为例孔板流量计压差ΔP=0.60kPa,进口温度t1=30.4℃，出口温度t2=67.1℃，壁面温度热电势4.59mV.已知数据及有关常数：(1)传热管内径di及流通段面积Fdi=20.0mm=0.0200mF=л(di2)/4=3.142*0.02002 /4=0.0003142m2(2)传热管有效长度L及传热面积Si L=1.00mSi=лLdi=3.142*1.00*0.0200=0.06284m2(3) t1为孔板处空气的温度，为由此值查得空气的平均密度ρ当t1=30.4℃时，ρ= kg/m3(4)传热管，测量段上空气平均物性常数的确定先算出测量段上空气的定性温度t /℃t= （t1 +t2）/2=(30.4+67.1)/2=48.8 ℃查得：测量段上空气的平均密度ρ=1.097 （kg/m3）测量段上空气的平均比热Cp=1005(J/kg·k)测量段上空气的平均导热系数λ=0.02816 (w/m·k)测量段上空气的平均黏度μ=19.5 (μPa·s)测量段上空气的平均普朗特准数的0.4 次方为：Pr0.4=0.866（5）空气流过测量段上平均体积V(m3/h)的计算：Vto=20.243*(ΔP)0.5139=15.57(m3/h)V=Vto*(273+t)/(273+ t1)=16.51(m3/h)(6) 冷热流体间的平均温度差Δtm/℃的计算：Tw=1.2705+23.518*4.59=109.2℃Δtm= Tw-t=109.2-48.8=60.4℃(7) 其余计算传热速率Q=V*ρ*Cpi*Δt/3600=15.57*1.097*1005*(67.1-30.4)/3600=185.6 wα=Q/(Δtm Si)=185.6/(60.4*0.06284)=48.9 (w/m2·℃)传热准数N u=α*di/λ=48.9*0.0200/0.0283=34.7测量段上空气的平均流速u=V/(F*3600)=16.51/(0.0003142*3600)=14.60(m/s)雷诺准数Re=di*u*ρ/μ=0.0200*14.60*1.097/0.0000195=16426.9(8)作图，回归得到准数关联式Nu=ARemPr0.4中的系数绘制两个实验的Nu—Re的关系图：。
蒸汽冷凝时的传热系数实验研究
河北农业大学本科毕业设计设计题目蒸汽冷凝时给热系数和换热系数的测定实验平台设计学校河北农业大学学院机电工程学院专业班级热能与动力工程1002学生姓名马东学号2010214090216指导教师闫震教师职称讲师日期2014年6月摘要在我们生活着的大千世界中发生着各种各样的过程，其中与人类的生存关系最为密切的物理过程之一就是热能的传递，这是我们生产和生活中普遍存在的物理现象，传热学历经长久的发展已经有了飞跃的进步，传热的研究主要针对于我们生活中温度的强化和削弱以及温度控制问题，而这些过程中传热系数的研究更是重中之重，本设计立足于传热系数在传热学领域中的重要作用，同时为了将理论和实践相结合，加强对知识的理解和变通同时提高对理论知识的实际应用，主要从传热的发展历史，系统原理，系统结构，组件选择，实验环节等几个方面入手，该设计主要针对两个部分进行设计，即管路系统结构设计和控制系统设计，管路系统以及控制系统中又针对主要组件如蒸汽发生器，气液分离器，热电偶，压力表等等进行设计和选型，在选型过程中在满足实验所需条件的情况下充分考虑了组件的实用性和性价比，力求经济性和简洁性，为了让系统设计既能完成数据的准确测定简洁的看到工作原理，其主要结构将采用开放式。
关键词：发展史；结构设计；组件选择。
AbstractPlace in the wider world we live in a variety of processes , one of which the survival of the human relationship with the physical process is most closely heat transfer , which is prevalent in our production and life physical phenomena , heat academic development has been a long leap of progress in the study of heat transfer is mainly for our lives to strengthen and weaken the temperature and temperature control problems, and to study these processes in heat transfer coefficient is a top priority , the design based on the important role of the heat transfer coefficient in the field of heat transfer , and in order to combine theory and practice to strengthen the understanding of knowledge and work while improving the practical application of theoretical knowledge , mainly from the development history of heat transfer , systems theory several aspects of the system architecture , component selection, labs and other aspects of the design of the main design for the two parts , namely piping system design and control system design , piping systems, and control systems but also for major components such as the steam generator case , a gas-liquid separator , thermocouples, pressure gauges , etc. design and selection, the selection process to meet the required conditions of the experiment in full consideration of the practicality and cost components , and strive economy and simplicity , to allow accurate determination of both the complete system design is simple to see that the data works , it will use the main structure open .Keywords : history ; structural design ; component selection .Keywords: history of development;structure design;component selectionII目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论1.1传热学的发展简述 (1)1.2应用领域分析 (2)1.3设计目的与原则 (3)第2章系统分析2.1功能分析 (4)2.2结构分析 (4)2.3原理分析 (4)2.3.1从定义层面分析表面传热系数 (4)2.3.2从数学描述层面分析表面传热系数 (5)2.3.3用数学模型分析通过圆筒壁的传热过程计算 (6)2.3.4套管换热器传热过程平均温差的计算 (7)第3章系统设计3.1系统结构拟定 (10)3.2管路系统设计 (11)3.2.1蒸汽发生装置选择 (11)3.2.2气液分离器选择 (11)3.2.3换热器选择 (13)3.3控制系统设计 (14)3.3.1热电偶选择 (14)3.3.2温度巡检仪选择 (15)3.3.3接点压力表选择 (15)3.3.4安全阀的选择 (16)第4章实验环节4.1实验操作流程 (18)4.2测试方法 (18)4.3涉及公式 (19)4.4注意事项 (19)第5章设计总结 (20)致谢 (21)参考文献第1章绪论1.1传热学的发展简述18世纪30年代首先从英国开始的工业革命促进了生产力的空前发展。
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。
3 蒸汽冷凝时传热和给热系数测定实验-2
一、实验目的
1、熟悉冷凝换热器实验台的工作原理和使用方法； 2、掌握冷凝换热器的换热量 Φ 和表面传热系数 h 及总传热系数 K 的测试 和计算方法； 3、理解蒸汽冷凝换热的传热规律。
二、实验装置
1、装置整体组装，带脚轮，用户接电源和上、下水后即可使用。 2、可测蒸汽在水平管内冷凝（管外为自来水）时的传热系数和给热系数。 其工作原理及流程如附图所示。 3、管子的内壁面温度用事先埋好的两支热电偶（求平均温度）测量。 4、电热蒸汽发生器功率为 4.5KW，最大工作压力为 0.08Mpa。
四、测试数据整理
（一）整理实验数据的有关公式 管内径：d 内=17mm 1、蒸汽凝结放热量 Q1 = Gz（i1 - i 2） 2、冷水获热量 Q 2 = Gz（i 4 - i 3） 3、平均热量
Q Q1 Q 2 2
管外径：d 外=20mm
管长：L=1100mm
[W]
[W]
[W]
4、热平衡误差
t3、t4 —— 冷水进口和出口温度 [℃]
7、焓值表
（二）实验数据整理表 进 水 焓 值 出 水 焓 值 蒸汽进口焓 蒸汽出口焓 冷凝时的表面 总传热系数 传热系数 2 （ W m C ） （ KJ Kg ） （ KJ Kg ） （ KJ Kg ） 值 （ KJ Kg ） 值 2 （ W m C ）
五、实验报告要求
1、简述实验目的、实验原理、实验步骤。 2、对实验数据进行处理，计算传热系数。 3、分析热平衡误差。
5、总传热系数
Q1 - Q 2 100% Q
K
Q F t
[ W m 2 C ]
6、蒸汽冷凝给热系数
Q F（t z - t b）
蒸汽-水总传热系数K及导热系数λ的测定的测定
实验四 蒸汽－水总传热系数K 及导热系数λ的测定的测定一、实验目的1、掌握传热系数K 和导热系数λ的测定原理；2、掌握传热系数K 和导热系数λ的测定方法及数据处理。
3、比较保温管和水套管的传热速率，并进行讨论。
二、实验原理1、传热系数K 的测定根据传热基本方程，已知传热设备的结构尺寸，只要测得传热速度Q ，以及各有关的温度，即可算出K （W/(m 2·℃)）。
K=mt A Q∆。
式中，A ——传热面积，m 2；△t m ——冷、热流体的平均温差，℃； Q ——传热速率，W 。
Q= q m 汽R 。
式中，q m 汽——冷凝液流量，kg/s ；R ——冷凝液潜热，J/kg 。
21ln 1221ln )2()1(tT tT tt t T t T t T t T m t ---=-----=∆A=πl d 外。
2、导热系数λ的测定根据圆管壁的热传导方程，已知传热设备的结构尺寸，只要测得传热速速率Q 以及各有关的温度，即可算出λ（W/(m·℃)）。
QbA (T t )m λ=-内外T 内，t 外——分别为保温层两侧的温度，℃； b ——保温层的厚度，m ；Am ——保温层内外壁的平均面积，m 2。
三、实验装置及流程实验装置主体设备为“三根管”：汽-水套管、裸管和保温管。
这“三根管”与加热器、汽包、测温计等组成整个测试系统，见图4-1。
加热器3将水加热成为水蒸汽后，水蒸汽进入到汔包5中，阀11排除不凝气。
水蒸汽分别在保温管、裸管和套管冷凝传热，用量筒和秒表记录冷凝量和时间。
在套管中，水经过高位槽由转子流量计计量后进入套管换热器壳层。
本试验使用蒸气—水套管测定K值，观察收集汽—水套管数据。
蒸气—水套管设备结构尺寸如下：（1）汽-水套管：d外=16mm的紫铜管；（2）管长l=0.6m。
保温管设备结构尺寸：内管为d外=16mm的紫铜管；外管为D内=34mm, D外=40mm的有机玻璃管；管长l=0.60m。
蒸汽冷凝传热系数参考值_概述说明以及概述
蒸汽冷凝传热系数参考值概述说明以及概述1. 引言1.1 概述蒸汽冷凝传热系数是指在蒸汽冷凝过程中，单位时间内单位面积的热量传递能力。
传热系数是描述物质传递能力的重要参数，对于深入了解蒸汽冷凝过程以及设计和优化相关设备具有重要意义。
本文针对蒸汽冷凝传热系数的参考值展开详细说明与分析。
1.2 文章结构本文分为五个主要部分。
首先，在引言部分将简单介绍文章的背景和目的。
其次，第二部分将探讨蒸汽冷凝传热系数的意义，包括冷凝过程、传热系数定义以及应用背景等内容。
第三部分将介绍蒸汽冷凝传热系数参考值的来源和测量方法，其中包括参考值的来源以及简易试验法和计算模型法两种测量方法的详细解读。
第四部分将对比国内外蒸汽冷凝传热系数参考值，并进行分析与差异解释。
最后，在结论与展望部分总结全文并展望不同应用场景下的适用性。
1.3 目的本文旨在系统介绍蒸汽冷凝传热系数参考值的概述与来源，并分析国内外相关数据的差异。
通过对不同测量方法和应用背景的讨论，希望能够为蒸汽冷凝传热系数的应用提供参考依据，以推动相关领域的研究和发展。
同时，对于不同应用场景下蒸汽冷凝传热系数参考值的适用性进行探讨，为工程实践提供有益启示。
2. 蒸汽冷凝传热系数的意义2.1 冷凝过程蒸汽冷凝是指在高温状态下的水蒸汽接触到低温表面时，水蒸汽内部能量转移到表面并释放出来的过程。
这个过程在多种工业领域中都非常重要，例如发电厂、化学工厂和制冷设备等。
2.2 传热系数定义蒸汽冷凝传热系数是描述蒸汽冷凝传热能力的一个参数。
它是指单位面积（或体积）上单位时间内通过传热而发生相变的热量与温度差之比。
传热系数高表示蒸汽在冷凝过程中能够有效地释放能量，而低的传热系数则表示有较大的能量损失。
2.3 应用背景蒸汽冷凝传热系数在许多实际应用中起着关键作用。
首先，了解和精确测定蒸汽冷凝传热系数对于设计高效采暖、供暖以及制冷系统至关重要。
其次，正确估计这些参数可以优化工业过程中的能源利用效率，并有助于解决能源短缺和环境问题。
水-蒸汽给热系数测定实验指导书
水－蒸汽给热系数测定实验指导书对流给热系数测定实验一、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．观察水蒸气在水平管外壁上的冷凝现象，测定水在圆形直管内的强制对流给热系数； 3．了解影响给热系数的因素和强化传热的途径；4．了解热电阻测温方法、涡轮流量计测流量方法，学会使用变频器。
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。
间壁式传热元件，在传热过程达到稳态后，有()()()()m W M W p p 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 ∙℃)；δ TT W t Wt图4－1间壁式传热过程示意图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，℃；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，℃。
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蒸汽冷凝时表面传热系数和总传热系数测定实验
说明书
一、实验目的：
1、掌握冷凝换热器的换热量Φ和表面传热系数h及总传热系数K的测试和计算方法；
2、熟悉冷凝换热器实验台的工作原理和使用方法；
3、了解不同蒸汽压力下的冷凝换热时表面传热系数的变化规律。
二、实验测试装置简介：
1.测定装置整体组装，带脚轮，用户接电源和上、下水后即可使用。
2.可测蒸汽在水平管内冷凝（管外为自来水）时的传热系数和给热系数。
其工作原理及流程如图所示。
3.管子的内壁面温度用事先埋好的三支热电偶（轴向均布）测量。
4.电热蒸汽发生器总功率为9KW，最大工作压力为0.08MPa。
此蒸汽源亦可通过阀10—1供其它试验使用。
试验装置流程图及各部分组件的名称
1.蒸汽发生器
2.电接点压力表
3. 安全阀
4. 汽水分离器
5.热电偶
6.压力表
7.试验管组
8.凝结水液位保持器
9.过冷器10.阀门11.计量水箱10-12.文丘里流量计(计算机采集订户)
三、实验操作步骤及测试方法：
（一）、操作步骤：
1.接电源（380V，四线,50Hz,9KW）及上下水（均可胶管连接）。
2.打开阀10—7，从蒸汽发生器底部上水管（兼排污管）向炉体内加自来水至液面计4/5处。
加水时还应打开10—2和阀10—3，以便炉体内的空气能够排出，加完水后关闭阀10—7。
3.全开蒸汽发生器电加热器，待炉内水开始沸腾并将炉体空间大部分空气从阀10—3处排出后，关闭该阀。
4.待蒸汽压力达到试验压力后，打开阀10—4，使系统内空气全部被蒸汽压出后关闭此阀。
5.试验管内的蒸汽压力可自动控制，此时将电接点压力表高低压控制指针分别调至试验压力±0.01MPa处（视试验精度要求，此范围可适当放大或缩小）。
试验管内的蒸汽压力亦可利用阀10—2手动调节，此时应将电接点压力表控制指针调至稍高于试验压力，高压控制指针调至比低压控制指针高0.02MPa左右处，但不得超过蒸汽发生器最大使用压力。
6.全开阀10—6，向试验管组全程供自来水，并视试验工况要求，利用阀10-5调节自来水流量。
7.视工况所需蒸汽量，适当改变手控加热开关个数，并利用自控加热档（由电接点压力表控制），实现对蒸汽发生器蒸汽压力的控制，使之在试验压力附近上下波动）。
8.微开阀10—3，使汽水分离器中分离出来的水能够流出。
9.待凝结水水位达到保持器8上水位计的某一固定位置后，打开并适当调节阀10—4，使水位在试验过程中始终保持不变。
待工况稳定后即可进行测试。
（二）、测试方法
1.试验管内蒸汽压力用压力表测量。
2.蒸汽进口温度、凝结水温度、自来水进出口温度以及试验管内壁面温度均用热电偶（E型）测量。
动态显示，按时记录即可；
3.凝结水和自来水流量手动测量用计量水箱配秒表测量。
当凝结水量较少时，为了缩短计量时间亦可用量杯配秒表测量。
4.每隔2—5分钟读取一次数据，取四次读数的平均值为计算值。
当凝结水量较少时，可取全试验过程累计流量为计算值。
5.试验完毕后，关闭电加热器开关及阀10—6、10—4、10—3等全部阀门，切断电源。
6.实验数据记录表：
（三）使用注意事项
1.蒸汽发生器在使用过程中水位不得低于水位计红线处。
2.蒸汽发生器可定期通过阀10—8进行排污。
3.在冬季，如室温低于0℃，应设法将系统内的水放尽（凝结水系统的积水可用压缩空气吹出），防止冻坏设备。
四、实验数据整理：
（一）整理实验数据的有关公式
1.蒸汽凝结放热量Φ1=G z(i z－i n) [w]
2.冷水获热量Φ2=G s(i2－i1) [w]
3.平均热量Φ=(Φ1+Φ2)／2 [w]
4.热平衡误差 Δ=(Φ1－Φ2)／Φ×100%
5.总传热系数 K=Φ/（A.Δt ） [w/m 2℃]
6.蒸汽冷凝时表面传热系数：()
i z b h A t t φ=
- [w/m 2℃]
式中：G z ,G s —蒸汽（凝结水）和冷水流量 [Kg/s]
i z , i n , i 1, i 2—蒸汽、凝结水和冷水进出口状态下的焓 [J/Kg]
A,A i —传热管外和内表面积 [m 2]，测定管外径和管长，查管壁厚。
1
2211221ln )
()(t T t T t T t T t -----=∆
—传热温差 [℃]
t z ,b
t —蒸汽温度和传热管内壁平均温度 [℃]
T 1,T 2—蒸汽进口温度和凝结水温度 [℃] t 1,t 2—冷水进口温度和出口温度 [℃]
（二）实验数据整理表：
五、实验结果的分析讨论： 1、分析热平衡误差；
2、讨论不同工况对冷凝表面传热系数和总传热系数的影响。