实验四 传热实验
实验四 传热实验0精选全文
可编辑修改精选全文完整版实验四 传热实验一 实验内容测定单壳程双管程列管式换热器的总传热系数二 实验目的1 了解影响传热系数的工程因素和强化传热操作的工程途径。
2 学会传热过程的调节方法。
三 实验基本原理工业上大量存在的传热过程（指间壁式传热过程）都是由固体内部的导热及冷热流体与固体表面间的给热组合而成。
传热过程的基本数学描述是传热速率方程式和热量衡算式。
热流密度q 是反应具体传热过程速率大小的特征量。
对q 的计算需引入壁面温度，而在实际计算时，壁温往往是未知的。
为实用方便，希望避开壁温，直接根据冷热流体的温度进行传热速率计算在间壁式换热器中，热量序贯的由热流体传给壁面左侧、再由壁面左侧传导至壁面右侧、最后由壁面右侧传给冷流体。
在定态条件下，忽略壁面内外面积的差异，则各环节的热流密度相等，即q =Q A =T−T W 1ɑh =T W −t w δɑh =t w −t 1ɑc ①由①式可以得到q =T−t1ɑh +δh +1ɑc =推动力阻力 ②由上式，串联过程的推动力和阻力具有加和性。
上式在工程上常写为Q=KA(T-t) ③式中K=11ɑh +δh +1ɑc ④式④为传热过程总热阻的倒数，称为传热系数，是换热器性能好坏的重要指标。
比较①和④两式可知，给热系数α同流体与壁面的温差相联系，而传热系数K 则同冷热体的温差相联系。
由于冷热流体的温差沿加热面是连续变化的，且此温度差与冷热流体的温度呈线性关系，故将③式中（T-t ）的推动力用换热器两端温差的对数平均温差来表示，即Q=KA Δt m ⑤热量衡算方程式Q=q mc C pc (t 2-t 1)=q mh C ph (T 1-T 2) ⑥KA Δt m = q mc C pc (t 2-t 1) ⑦Δt m =(T 1−t 2)−(T 2−t 1)ln T 1−t 2T 2−t 1 ⑧ K=qmcCpc(t2−t1)A Δtm ⑨在换热器中，若热流体的流量q mh 或进口温度T 1发生变化，而要求出口温度T 2保持原来数值不变，可通过调节冷却介质流量来达到目的。
实验4传热(空气—蒸汽)综述资料
实验四：传热（空气—蒸汽）实验一、实验目的1．了解间壁式换热器的结构与操作原理；2．学习测定套管换热器总传热系数的方法；3．学习测定空气侧的对流传热系数；4．了解空气流速的变化对总传热系数的影响。
二、实验原理对流传热的核心问题是求算传热膜系数α，当流体无相变时对流传热准数关联式的一般形式为：(4-1)对于强制湍流而言，Gr准数可以忽略，故（4-2）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Re和Pr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再两边取对数，即得到直线方程：（4-3）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代入方程中，则可得到系数A，即：（4-4）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果。
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。
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：实验中改变冷却水的流量以改变Re准数的值。
根据定性温度（冷空气进、出口温度的算术平均值）计算对应的Pr准数值。
同时，由牛顿冷却定律，求出不同流速下的传热膜系数α值。
进而算得Nu准数值。
牛顿冷却定律：（4-5）式中：α—传热膜系数，[W/m2·℃]；Ｑ—传热量，［Ｗ］；Ａ—总传热面积，[m2]；△tm—管壁温度与管内流体温度的对数平均温差，[℃]。
传热量Q可由下式求得：（4-6）W—质量流量，[kg/h]；Cp—流体定压比热，[J/kg·℃]；t1、t2—流体进、出口温度，[℃]；ρ—定性温度下流体密度，[kg/m3]；V—流体体积流量，[m3/s]。
三、实验设备四、实验步骤1.启动风机：点击电源开关的绿色按钮，启动风机，风机为换热器的管程提供空气2.打开空气流量调节阀：启动风机后，调节进空气流量调节阀至微开，这时换热器的管程中就有空气流动了。
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。
试验四传热试验
实验四 传热实验通过对以空气和水蒸气为介质的套管换热器实验研究，可以掌握传热系数K 、传热膜系数2α的测定方法，加深对其概念和影响因素的理解；学会用最小二乘法确定关联式m A Nu Re =中常数A 、m 的值。
通过对普通套管换热器和强化套管换热器的比较，了解工程上强化传热的措施。
一． 实验内容（任选一个）1．强化传热措施的探讨。
采用计算机数据在线采集系统，测定普通套管换热器和强化套管换热器的传热系数K ；用作图法或最小二乘法关联出m A Nu Re =中常数A 、m 的值。
通过对普通套管换热器和强化套管换热器的实验结果比较，说明强化传热的原理并对强化传热的其它措施进行探讨。
2．测定不同流速下的普通套管换热器或强化套管换热器的传热膜系数2α，用作图法或最小二乘法关联出m A Nu Re =中常数A 、m 的值，并对实验结果进行比较。
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（最小二乘法）确定关联式m A Nu Re =中常数A 、m 的值。
三．实验装置与主要技术数据（一） 实验装置1．流程实验装置的流程如图1所示。
装置的主体是两根平行的套管换热器，内管为紫铜材质，外管为不锈钢管，两端用不锈钢法兰固定。
实验用的蒸汽发生器为电加热釜，加热电压可由固态调节器调节。
空气由旋涡气泵提供，使用旁路调节阀调节流量。
中南大学化工原理实验④对流传热
0.0549 0.0713 0.0781 0.0899 0.0958
同一双对数坐标系中绘制光滑管、波纹管的 Nu～Re 的关系图：
双对数坐标系中螺纹管的Nu-Re的关系图 2.5 y = 2.3116x - 8.4856 2
1.5
lgNu
1 0.5 0 4.4
4.45
4.5 lgRe
4.55
4.6
1．实验前的准备 （1）向电加热釜加水至液位计上端红线处。 （2）检查空气流量旁路调节阀是否全开。 （3）检查普通管支路各控制阀是否已打开，保证蒸汽和空气管路的畅通。 （4）接通电源总闸，设定加热电压，启动电热锅炉开关，开始加热。
2．实验开始 （1）当蒸汽压力稳定后，启动旋涡气泵并运行一段时间，保证实验开始时空气 入口温度 t1 （℃）稳定。 （2）调节空气流量旁路阀的开度或主阀开度，使孔板流量计的压差计读数为所 需的空气流量值。 （3）稳定 5－8 分钟左右读取压差计读数，读取空气入口、出口的温度值 t1 、 t 2 （温度测量可采用热电偶或温度计） 、空气压力值 p1、空气入、出口之间压力差 p2、 蒸汽温度值 t3 及压力值 p3,孔板流量计读数 p4。 （4）调节空气流量，重复（3）与（4）共测 6－10 组数据（注意：在空气入、 出口之间压力差 p2 最大值与最小值之间可分为 6-10 段） 。 （5）实验过程，要尽可能保证蒸汽温度或压力稳定，在蒸汽锅炉加热过程（蒸 汽温度或压力变化较大）不要记录数据。 3．实验结束 （1）关闭加热器开关。 （2）过 5 分钟后关闭鼓风机，并将旁路阀全开。 （3）切断总电源。
0.4984 0.6028 0.7682 0.8273 0.8746
0.0951 0.1231 0.1856 0.2052 0.2217
热传导与传热的实际应用实验
热传导与传热的实际应用实验热传导作为一种重要的热量传递方式，在现实生活中有着广泛的应用。
为了深入理解热传导的原理和应用，科学家们进行了大量的实际应用实验研究。
本文将探讨一些与热传导相关的实验，并总结其实际应用。
实验一：热传导实验装置为了观察和研究热量在不同材料中的传导情况，热传导实验装置被广泛使用。
这个实验装置通常由两个绝热材料组成，中间夹有一个待测材料。
通过在待测材料两端施加热量，我们可以测量到热量在不同材料中的传导速度和能力。
这个实验装置的设计和使用对于评估材料的热传导特性以及制定隔热材料的标准非常重要。
实验二：传热模型的建立为了更好地理解传热的过程和机制，科学家们通常会建立传热模型。
以传热到人体的热量传输为例，科学家们会根据人体组织的特性和传热特点建立相应的模型。
他们通过测量人体表面的温度分布以及周围环境的温度变化，进一步验证和完善模型。
这样的研究对于理解人体在不同环境中的热传导机制，以及制定相应的防寒保暖措施至关重要。
实验三：热传导的应用于建筑领域热传导的实际应用范围非常广泛，建筑领域是其中之一。
在建筑物的隔热设计中，科学家需要利用热传导特性来评估材料的隔热性能。
他们往往通过实际应用实验来研究不同材料的隔热性能，以及各种隔热结构的热传导情况。
通过这些实验，科学家们能够为建筑工程提供更加科学可靠的隔热设计方案，提高建筑物的能源利用效率。
实验四：传热的应用于能源领域传热在能源领域有着重要的应用。
例如，在太阳能领域，科学家们可以通过热传导特性来评估太阳能收集器的热性能，以提高太阳能的利用效率。
此外，在核能领域，热传导的研究也非常重要。
科学家们通过实际应用实验研究不同材料的导热特性，以应对核反应堆中的热量传导问题，确保核反应堆的安全稳定运行。
总结：通过以上实际应用实验的研究，我们发现热传导在各个领域都有着广泛的应用。
实验研究为我们深入理解热传导的原理提供了重要的依据，并为相关领域的技术发展和应用提供了参考。
实验四传热实验
实验四传热实验一、实验目的1.通过对空气一水蒸气简单套管换热器的实验研究，掌握对流传热系数勺的测左方法，加深对苴概念和影响因素的理解。
并应用线性回归分析方法，确左关联式严丹如中常数A、川的值。
2.通过对管程内部插有螺旋线圈的空气一水蒸气强化套管换热器的实验研究，测左其准数关联式NzBR 严中常数B、加的值和强化比Ni叫、了解强化传热的基本理论和基本方式。
二.实验内容与要求实验4-1实验4-2实脸内容与要求①测泄5~6个不同流速下简单套管换热器的对流传热系数血。
②对勺的实验数据进行线性回归，求关联式NxAR^P"中常数A. m 的值。
①测左5~6个不同流速下强化套管换热器的对流传热系数％。
②对4的实验数据进行线性回归，求关联式Nu=BRe m中常数B、加的值。
③同一流量下，按实验一所得准数关联式求得Me, 计算传热强化比Nu/Nu0o三、实验原理实验4-1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％的测定对流传热系数勺可以根据牛顿冷却疋律，用实验来测泄。
因为所以传热管内的对流传热系数勺a热冷流体间的总传热系数K = Q /(△. xsj (W/m2• °C )(4-1)式中：勺一管内流体对流传热系数，W/(m2-°C)：©—管内传热速率，W：S L管内换热面积，n*：△g—对数平均温差，°C。
对数平均温差由下式确立:(4-2) 式中：切，G—冷流体的入口、出口温度，0心一壁而平均温度，°C;因为换热器内管为紫铜管，英导热系数很大，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h来表示，由于管外使用蒸汽，近似等于热流体的平均温度。
管内换热面积：Sj 二码厶(4-3)式中：山一内管管内径，m；乙一传热管测量段的实际长度，m。
由热量衡算式：Q 二(4-4)其中质量流量由下式求得：叱=匕空(4-5)3600式中：冷流体在套管内的平均体积流M. m5/h：cpi—冷流体的進压比热，kJ / (kg・°C)：PL冷流体的密度，kg/m3o切和。
实验4传热(空气—蒸汽)
实验四：传热（空气—蒸汽）实验一、实验目的1．了解间壁式换热器的结构与操作原理；2．学习测定套管换热器总传热系数的方法；3．学习测定空气侧的对流传热系数；4．了解空气流速的变化对总传热系数的影响。
二、实验原理对流传热的核心问题是求算传热膜系数α，当流体无相变时对流传热准数关联式的一般形式为：(4-1)对于强制湍流而言，Gr准数可以忽略，故（4-2）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Re和Pr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再两边取对数，即得到直线方程：（4-3）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代入方程中，则可得到系数A，即：（4-4）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果。
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。
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：实验中改变冷却水的流量以改变Re准数的值。
根据定性温度（冷空气进、出口温度的算术平均值）计算对应的Pr准数值。
同时，由牛顿冷却定律，求出不同流速下的传热膜系数α值。
进而算得Nu准数值。
牛顿冷却定律：（4-5）式中：α—传热膜系数，[W/m2·℃]；Ｑ—传热量，［Ｗ］；Ａ—总传热面积，[m2]；△tm—管壁温度与管内流体温度的对数平均温差，[℃]。
传热量Q可由下式求得：（4-6）W—质量流量，[kg/h]；Cp—流体定压比热，[J/kg·℃]；t1、t2—流体进、出口温度，[℃]；ρ—定性温度下流体密度，[kg/m3]；V—流体体积流量，[m3/s]。
三、实验设备四、实验步骤1.启动风机：点击电源开关的绿色按钮，启动风机，风机为换热器的管程提供空气2.打开空气流量调节阀：启动风机后，调节进空气流量调节阀至微开，这时换热器的管程中就有空气流动了。
(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。
实验四传热实验
▪ 2．设备与仪表规格
▪ （1）紫铜管规格：直径φ21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
▪ 五、实验报告 ▪ 1、计算Nu ,Pr,Re,a2 ▪ 2、以为纵坐标，为横坐标，将两种方法处
理实验数据的结果标绘在
▪ 图上，并与教材中的经验式比较。
▪ 六、思考题
▪ 1、实验中冷流体和蒸汽的流向，对传热效果有 何影响?
▪ 2、在计算空气质量流量时所用到的密度值与求 雷诺数时的密度值是否一致？它们分别表示什么 位置的密度，应在什么条件下进行计算。
▪ 一、实验目的
▪ 了解间壁式传热元件，掌握给热系数测定 的实验方法。
▪ 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。
▪ 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。
▪ 3、实验过程中，冷凝水不及时排走，会产生什 么影响？如何及时排走冷凝水？如果采用不同压 强的蒸汽进行实验，对α关联式有何影响？
T
TW
tW
t
图 4－1 间壁式传热过程示意图
▪ 三、实验装置与流程 ▪ 1．实验装置
图4－1 空气-水蒸气换热流程图 1—风机；2—孔板流量计；3冷流体管路；4—转子流量计；5—冷流 体进口温度；6—惰性气体排空阀；7—蒸汽温度；8—视镜；9—冷流 体出口温度；10—压力表；11—冷凝水排空阀；12—蒸汽进口阀；
实验四传热实验
108 7.4 实验四 传热实验在工业生产中传热是一个重要的单元操作，其投资在化工厂设备投资中可占到40％以上。
换热器的种类繁多，各种换热器的性能差异很大，为了合理的选用、操作、设计换热器，应该对它们的性能有充分的了解，除了文献资料外，实验测定换热器的性能是重要的途径之一。
本传热实验是测定套管换热器的传热性能，装置有两根套管换热器，一根为普通套管换热器，另一根为内插螺旋线圈的套管换热器，用水蒸气加热空气，采用计算机数据在线采集和自动控制系统，可实行自动操作或手动操作。
7.4.1 实验目的（1）掌握传热系数K 、传热膜系数1α的测定方法，加深对其概念和影响因素的理解。
（2）学会用作图法或最小二乘法确定关联式mARe Nu =中常数A 、m 的值。
（3）通过对普通套管换热器和强化套管换热器的比较，了解工程上强化传热的措施。
7.4.2 实验原理流体在圆形直管中作强制湍流时，对流给热系数的准数关联式为：n m Pr BRe Nu = （7-4-1）系数B 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（7-4-1）可简化为：m ARe Nu = （7-4-2）式中： λα11d Nu = μρ11u d Re = Re 中流速1u 是通过测孔板流量计的压差求得，空气的密度ρ与粘度μ是测进、出口温度查物性数据或由公式计算得到。
Nu 通过1α求得。
对于一侧为饱和蒸汽加热另一侧空气的情况，由于蒸汽侧对流给热系数2α>>1α，且换热器内管为紫铜管，其热导率很大，管壁很薄，则211d d K α≈ （7-4-3）又 m 211m 122p 2s )(t A d d t KA t t c m Q ∆≈∆=-=α （7-4-4） 由式（7-4-4）可通过空气的质量流量、空气的进、出口温度和蒸汽温度（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、外壁温度与壁面的平均温度近似相等，也等于蒸汽温度）反求出1α，即可得到不同流量下的Nu 和Re ，然后用作图法或线性回归方法（最小二乘法）确定关联式mARe Nu =中常数A 、m 的值。
实验4 传热实验
实验4 传热实验 (Ⅰ) 换热系数K 的测定一、实验目的1. 测定单壳程单管程列管式换热器的总传热系数K ；2. 学会传热过程的调节方法。
二、基本原理1.传热速率方程式工业上大量存在的传热过程（指间壁式传热过程）都是由固体内部的导热及各种流体与固体表面间的给热组合而成。
传热过程的基本数学描述是传热速率方程式和热量衡算式。
热流密度q 是反映具体传热过程速率大小的特征量。
对q 的计算，需要引入壁面温度，而在实际计算时，壁温往往是未知的。
为实用方便，希望能避开壁温，直接根据冷﹑热流体的温度进行传热速率的计算。
在间壁式换热器中，热量习惯地由热流体传给壁面左侧﹑再由壁面左侧传导至壁面右侧﹑最后由壁面右侧传给冷流体。
在定态条件下，并忽略壁面内外的差异，则各环节的热流密度相等，即c w w w hw t t t T T T AQ q αλδα11-=-=-==（4-1）由（4-1）式可以得到阻力推动力=++-=cht T q αλδα11(4-2)由上式，串联过程的推动力和阻力具有加和性。
在工程上，上式通常写成：)(t T KA Q -= (4-3)式中c hK αλδα111++=(4-4)式（4-4）为传热过程总热阻的倒数，称为传热系数。
比较（4-1）和式（4-2）两式可知，给热系数A 同流体与壁面的温差相联系，而传热系数K 则同冷﹑热流体的温差相联系。
由于冷流体的温度差沿加热面是连续变化的，且此温度差与冷﹑热流体的温度成线性关系，故将（4-3）式中（T-t ）的推动力用换热器两端温差的对数平均温差来表示，即m t KA Q ∆= (4-5)2.热量衡算方程式)()(2112T T C q t t C q Q ph m h pc m c -=-= (4-6)3. 传热过程的调节在换热器中，若热流体的流量q mh 或进口温度T 1发生变化，而要求出口温度T 2保持原来数值不变，可通过调节冷却介质流量来达到目的。
实验四强制对流下空气传热膜系数测定
实验四 强制对流下空气传热膜系数的测定实验一、实验目的1. 了解间壁式传热装置的研究和给热系数测定的实验组织方法；2. 掌握借助于热电偶测量壁温的方法；3. 学会给热系数测定的试验数据处理方法；4. 了解影响给热系数的因素和强化传热的途径。
二、实验内容1、测定5—6组不同流速下，套管换热器的总传热系数K 和空气的对流传热系数αc 。
2、对αc 的实验数据进行多元线形回归，求准数关联式Nu=ARe m Pr n中常数A ，m 。
三、基本原理（简述）1、传热系数K 的理论研究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。
这种传热过程系冷、热流体通过固体壁面进行热量交换。
它是由热流体对固体壁面的对流给热，固体壁面的热传导和固体对冷流体的对流给热三个传热过程所组成。
如图1所示。
Q=()t T KA - （1）而对流给热所传递的热量，对于冷、热流体均可表示为Q 1=()1w h h t T A -α （2） 或 Q 2=()t t A w c c -2α （3） 对固体壁面由热传导所传递的热量，则由傅立叶定律表示为：图1传热过程示意图 图2传热解析图Q 3()21w w mt t A -⋅=δλ （4） 由热量平衡及忽略热损失后（即Q=Q 1=Q 2=Q 3），可将（2）（3）（4）式写成如下等式：Q=KAtT A t t A t t A t T c c w m w w h h w 1112211-=-=-=-αλδα （5） 所以 cc m h h A A A K αλδα111++=（6）()22222111111,,,,,,,,,,,,u c u c d f K p p λμρδλλμρ==()5,2,6f （7）从上式可知，除固体的导热系数和壁厚对传热过程的传热性能有影响外，影响传热过程的参数还有12个，这不利于对传热过程作整体研究。
根据因次分析方法和π定理，热量传递范畴基本因次有四个：[L],[M],[T],[t] ,壁面的导热热阻与对流给热热阻相比可以忽略K ≈()21,ααf （8）要研究上式的因果关系，尚有π=13-4=9个无因次数群，即由正交网络法每个水平变化10次，实验工作量将有108次实验，为了解决如此无法想象的实验工作量，过程分解和过程合成法由此诞生。
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。
化工原理传热实验步骤及内容
实验四传热实验、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) 学会给热系数测定的实验数据处理方法。
(3) 观察水蒸气在水平管外壁上的冷凝现象。
(4) 掌握热电阻测温的方法。
(5) 了解影响给热系数的因素和强化传热的途径二、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。
图4-1间壁式传加程示意图达到传热稳定时，有Q -—爲)=卿/■沖仏一人.)-%4(丁-為)輛-场血(斥-咖式中：Q —传热量，J / s ;m —热流体的质量流率，kg / sC PI—热流体的比热，J / (kg ? C)；T i —热流体的进口温度，C；T2 —热流体的出口温度，C；m —冷流体的质量流率，kg / s (4-1 )TC p2 —冷流体的比热，J /（kg ? C ）；11 —冷流体的进口温度，C；t2 —冷流体的出口温度，C；2:-1 —热流体与固体壁面的对流传热系数，W / （mC ）; A—热流体侧的对流传热面积，m；"；| —热流体与固体壁面的对数平均温差，C；2:-2 —冷流体与固体壁面的对流传热系数，W / （mC ）；A—冷流体侧的对流传热面积，m；|f\ —固体壁面与冷流体的对数平均温差，C；K —以传热面积A为基准的总给热系数，W / （m 2C）；—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,—［「J（4 - 2）亠4 一5式中：T1 —热流体进口处热流体侧的壁面温度，C；TA2 —热流体出口处热流体侧的壁面温度，C。
固体壁面与冷流体的对数平均温差可由式（4—3）计算,r - ：（4 —3）In切7式中：t wi —冷流体进口处冷流体侧的壁面温度，C；t W2 —冷流体出口处冷流体侧的壁面温度，C。
传热实验报告
传热实验报告
实验目的：
本实验旨在研究和探究传热这一物理现象，在不同条件下测量传热速率，并分析传热的规律。
实验原理：
传热是物体之间或物体内部将热量从高温区域传递到低温区域的过程。
传热可以通过三种不同的方式进行：导热、对流和辐射。
实验材料：
- 保温杯
- 温度计
- 热源（例如加热器）
- 计时器
- 热导率试样（金属、玻璃、塑料等）
实验步骤：
1. 将实验室温度调至恒定温度，以确保实验的可重复性和精确性。
2. 将保温杯的内部涂上保温材料，并将热导率试样放入保温杯中。
3. 将温度计插入试样中，并记录试样的初始温度。
4. 将热源放在保温杯的一侧，并开始计时。
5. 每隔一段时间（例如1分钟），测量并记录试样的温度。
6. 在测量过程中，保持热源保持恒定温度，并确保保温杯周围没有其他热源或冷源的干扰。
7. 当试样温度稳定时，停止计时并记录试样的稳定温度。
8. 计算不同时间点的传热速率，并绘制传热速率随时间变化的曲线。
实验结果：
根据实验数据，可以得出传热速率随时间的变化曲线。
根据实验数据的变化趋势，可以推断出传热的规律，例如传热速率随时间的增加而减小。
实验结论：
通过此实验，我们可以了解到不同材料的传热性能以及传热速率随时间的变化规律。
同时，我们也可以通过此实验来验证和探究传热的基本原理和规律。
此外，能有效利用传热技术解决实际问题，提高能源利用效率。
化工原理实验传热实验报告
传热膜系数测定实验〔第四组〕一、实验目的1、了解套管换热器的结构和壁温的测量方法2、了解影响给热系数的因素和强化传热的途径3、体会计算机采集与控制软件对提高实验效率的作用4、学会给热系数的实验测定和数据处理方法二、实验内容1、测定空气在圆管内作强制湍流时的给热系数α12、测定参加静态混合器后空气的强制湍流给热系数α1’3、回归α1和α1’联式4.0Pr Re ⋅⋅=aA Nu 中的参数A 、a *4、测定两个条件下铜管内空气的能量损失二、实验原理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三个传热过程所组成。
由于过程复杂，影响因素多，机理不清楚，所以采用量纲分析法来确定给热系数。
1〕寻找影响因素物性：ρ，μ ，λ，c p 设备特征尺寸：l 操作：u ，βgΔT 那么：α=f 〔ρ，μ，λ，c p ，l ，u ，βgΔT 〕 2〕量纲分析ρ[ML -3]，μ[ML -1 T -1]，λ[ML T -3 Q -1]，c p [L 2 T -2 Q -1]，l [L] ，u [LT -1]， βg ΔT [L T -2]， α[MT -3 Q -1]]3〕选根本变量〔独立，含M ，L ，T ，Q-热力学温度〕 ρ，l ，μ, λ 4〕无量纲化非根本变量α：Nu ＝αl/λ u: Re ＝ρlu/μ c p : Pr ＝c p μ/λ βgΔT : Gr ＝βgΔT l 3ρ2/μ2 5〕原函数无量纲化⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆=223,,μρβλμμρλαtl g c lu F l p 6〕实验Nu ＝ARe a Pr b Gr c强制对流圆管内外表加热：Nu ＝ARe a Pr 0.4 圆管传热根本方程： m t A K t T t T t T t T A K Q ∆⋅⋅=-----⋅=111221122111ln)()(热量衡算方程：)()(12322111t t c q T T c q Q p m p m -=-=圆管传热牛顿冷却定律：22112211222112211211ln )()(ln )()(w w w w w w w w T T T T T T T T A t t t t t t t t A Q -----⋅=-----⋅=αα圆筒壁传导热流量：)]/()ln[)()()/ln(112211221212w w w w w w w w t T t T t T t T A A A A Q -----⋅-⋅=δλ 空气流量由孔板流量测量：54.02.26P q v ∆⨯= [m 3h -1，kPa]空气的定性温度：t=(t 1+t 2)/2 [℃]三、实验流程1、蒸汽发生器2、蒸汽管3、补水漏斗4、补水阀5、排水阀6、套管换热器7、放气阀8、冷凝水回流管9、空气流量调节阀10、压力传感器 11、孔板流量计 12、空气管 13、风机图1、传热实验流程套管换热器内管为φ27×3.5mm黄铜管,长1.25m,走冷空气，外管为耐高温玻璃管，壳程走100℃的热蒸汽。
传热实验实验报告
传热实验实验报告实验报告实验名称：传热实验实验目的：通过传热实验，理解热传导、热对流和热辐射的基本原理，掌握热传导情况下热传导方程的实验测量方法，了解对流传热情况下流速对传热速率的影响，掌握使用热像仪测量热辐射传热的方法。
实验器材：热传导实验装置、环境温湿度仪、热像仪、数显万用表等。
实验原理：1. 热传导实验：在传热实验装置上设置两个不同温度的传热环，通过测量传热环两端温度和时间，计算出传热区域的热传导系数。
根据热传导方程：Q = λ * A * △T / L * t其中，Q为传热速率，λ为热传导系数，A为传热区域面积，△T为传热环两端温差，L为传热区域长度，t为传热时间。
2. 热对流实验：通过传热实验装置中的风机改变对流传热情况下的流速，测量传热速率和温度的关系，进而得到对流传热的传热系数。
3. 热辐射实验：使用热像仪测量热辐射物体的辐射能力，从而得到辐射传热的传热系数。
实验步骤：1. 热传导实验：a. 在传热实验装置上设置两个传热环，分别加上不同温度的热源。
b. 开始记录传热区域两端温度和时间。
c. 根据记录的数据，计算传热区域的热传导系数。
2. 热对流实验：a. 在传热实验装置上设置风机，改变风速。
b. 记录传热区域的温度和时间。
c. 根据记录的数据，计算对流传热系数。
3. 热辐射实验：a. 使用热像仪测量热辐射物体的辐射能力。
b. 根据测量结果计算辐射传热系数。
实验结果：1. 热传导实验：根据实验数据和计算公式，计算出传热区域的热传导系数。
2. 热对流实验：根据实验数据和计算公式，得到不同风速下的对流传热系数。
3. 热辐射实验：通过热像仪测量结果，计算出热辐射传热的传热系数。
实验结论：1. 热传导实验中，热传导系数与传热区域的面积成正比，与传热区域的长度成反比，与传热时间和温差成正比。
2. 热对流实验中，对流传热系数与流速成正比。
3. 热辐射实验中，通过热像仪测量热辐射物体的辐射能力，得到热辐射传热的传热系数。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
实验四 气-汽对流传热实验
一、实验目的
⒈了解套管换热器的结构。
⒉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
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。
二、 实验原理
2.1 对流传热系数i α的测定
在该传热实验中，空气走内管，蒸气走外管。
对流传热系数i α可以根据牛顿冷却定律，用实验来测定
i
m i
i 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；
m t ∆—内壁面与流体间的温差，℃。
m t ∆由下式确定： 2
2
1t t t t w m +-
=∆ （2） 式中：t 1，t 2 —冷流体的入口、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： 3600
m
m 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，2
2
1t t t m +=
为冷流体进出口平均温度。
t 1，t 2， t w ， m V 可采取一定的测量手段得到。
2.2 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，被加热状态，准数关联式的形式为 n m
A Nu Pr Re =. （6）
其中： i i i d Nu λα=
， m m i m d u μρ=Re ， m
m
m Cp λμ=P r
物性数据m λ、m Cp 、m ρ、m μ可根据定性温度t m 查得。
经过计算可知，对于管内被加热的空气，普兰特准数Pr 变化不大，可以认为是常数，则关联式的形式简化为： 4
.0Pr
Re m
A Nu = （7）
这样通过实验确定不同流量下的Re 与Nu ，然后用线性回归方法确定A 和m 的值。
2.3 实验的测量手段 ⑴ 空气流量的测量
空气流量计由孔板与差压变送器和二次仪表组成。
该孔板流量计在20℃时标定的流量和压差的关系式为：
（8）
流量计在实际使用时往往不是20℃，此时需要对该读数进行校正：
20
2732731
20
1++=t V V t （9）
式中：P ∆—孔板流量计两端压差，KPa ； 20V —20℃时体积流量， m 3
/h ；
1t V —流量计处体积流量，也是空气入口体积流量，m 3/h ； 1t —流量计处温度，也是空气入口温度，℃。
由于换热器内温度的变化，传热管内的体积流量需进行校正： 1
1273273t t V V m
t m ++⨯
= （10）
648
.020)(909.13P V ∆⨯=
V—传热管内平均体积流量，m3/h；
m
t—传热管内平均温度，℃。
m
⑵温度的测量
空气进出口温度采用电偶温度计测得，由多路巡检表以数值形式显示（1—普通管空气进口温度；2—普通管空气出口温度；3—强化管空气进口温度；4—强化管空气出口温度；）。
壁温采用热电偶温度计测量，光滑管的壁温由显示表的上排数据读出，强化管的壁温由显示表的下排数据读出。
⑶电加热釜
是产生水蒸汽的装置，使用体积为7升,•内装有一支2.5kw的螺旋形电热器，当水温为30℃时，用(120—180)伏电压加热，约15分钟后水便沸腾，为了安全和长久使用，建议最高加热(使用)电压不超过200伏(由固态调压器调节)。
⑷气源(鼓风机)
又称旋涡气泵，XGB─2型，由无锡市仪表二厂生产，电机功率约0.75 KW（使用三相电源），在本实验装置上，产生的最大和最小空气流量基本满足要求，使用过程中，输出空气的温度呈上升趋势。
三、实验装置
3.1 设备主要技术数据见表1
表1 实验装置结构参数
3.2 实验流程如图2所示
图2 空气-水蒸气传热综合实验装置流程图
1-液位管;；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-普通套管蒸汽进口阀；7-普通套管换热器；8-内插有螺旋线圈的强化套管换热器;9-普通套管蒸汽出口；10-强化套管蒸汽出口;11-普通套管空气进口阀；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-旋涡气泵加水口；
四、实验方法及步骤
⒈实验前的准备，检查工作。
⑴向储水罐中加水至液位计上端处。
⑵检查空气流量旁路调节阀是否全开。
⑶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的畅通。
⑷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. 实验开始.
⑴关闭通向强化套管的阀门5，打开通向简单套管的阀门6，当简单套管换热器的放空口9有水蒸气冒出时，可启动风机，此时要关闭阀门12，打开阀门11。
在整个实验过程中始终保持换热器出口处有水蒸气冒出。
⑵启动风机后用放空阀14来调节流量，调好某一流量后稳定3-8分钟后，分别测量空气的流量，空气进、出口的温度及壁面温度。
然后，改变流量测量下组数据。
一般从小流量到最大流量之间，要测量5～6组数据。
⑶做完简单套管换热器的数据后，要进行强化管换热器实验。
先打开蒸汽支路阀5，全部打开空气旁路阀14，关闭蒸汽支路阀6，打开空气支路阀12,关闭空气支路阀11，进
行强化管传热实验。
实验方法同步骤⑵。
⒊实验结束后，依次关闭加热电源、风机和总电源。
一切复原。
五、实验注意事项
⒈检查蒸汽加热釜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。
⒉必须保证蒸汽上升管线的畅通。
即在给蒸汽加热釜电压之前，两蒸汽支路阀门之一必须全开。
在转换支路时，应先开启需要的支路阀，再关闭另一侧，且开启和关闭阀门必须缓慢，防止管线截断或蒸汽压力过大突然喷出。
⒊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。
⒋调节流量后，应至少稳定3~8分钟后读取实验数据。
⒌实验中保持上升蒸汽量的稳定，不应改变加热电压，且保证蒸汽放空口一直有蒸汽放出。
六、原始数据记录
表2：原始数据记录表
七、实验报告要求
1、将实验数据及数据结果整理列表。
2、准数关联式回归过程、结果与具体的回归方差分析，并以其中一组数据计算举例。
（在双对数坐标系中绘制Nu ～Re的关系图，求出准数关联式中的常数A和m。
）
3、将实验结果与经验公式相比较进行分析。
4、思考题
（1）、本实验中空气和蒸气的流向．对传热效果有什么影响?
（2）、在汽－气对流实验中，采用同一换热器，在流体流量及进口温度均不发生变化的时候，两种流体流动方式由逆流改为并流，总传热系数是否发生变化？为什么？
（3）、在汽－气对流实验中，测定的壁面温度是接近空气侧的温度，还是接近蒸汽侧的温度？为什么？
（4）、环隙间饱和蒸汽的压强发生变化．对管内空气传热膜系数的测越是否会发生影响? （5）、强化换热器传热的措施有哪些？。