液液传热实验讲义
热在气体和液体中的传递
适量喝酒会有六大养生好处我们知道喝酒会增加肾的负担，还会有安全风险，那么，你是否知道喝酒也是有养生好处的呢？保健专家发现，适量喝酒会有六大养生好处，让你的体质得到更好保健，还可以防治疾病。
究竟，适量喝酒会有哪些养生好处？接下来，专家就从饮食健康的角度考虑，详细介绍了适量喝酒的好处。
1、降低有害胆固醇营养学家和医学家都曾对“法国悖论”迷惑不解：法国人明明吃那么多高饱和脂肪的食物，但他们患冠心病的概率却那么低。
这到底是为什么呢？后来，研究人员发现，“法国悖论”的产生主要归功于红葡萄酒。
红葡萄酒是法国人日常饮食中不可缺少的角色，它可以减少有害胆固醇，预防血栓，从而降低冠心病的患病率。
为了达到这样的效果，女人每天应该喝一杯葡萄酒（100-150毫升），而男人可以喝两杯（200-250毫升左右）。
2、激发大脑智能葡萄酒可以提高人体有益胆固醇的含量，从而让血液更通畅地流向大脑。
研究人员相信，适量饮酒或许可以扩大大脑的血管，提高血流量，抗击与痴呆症相关的有毒蛋白质。
另外，酒精可以让脑细胞产生可控性压力，从而帮助它们更好地处理可能导致痴呆症的强大压力。
3、控制体重实践已经证明，长期适量饮酒（男人每天2杯，女人1杯）之后，人体可以有效地代谢酒精，不会引起体重增加。
如果每周喝5-7杯酒，可以有效帮助减少吃零食和宵夜的次数，防止进食过量。
比如，一杯淡味啤酒就可以让你的肠胃产生饱足感，控制食欲，但又不会带来过高的卡路里。
4、预防胆结石胆结石的主要构成成分之一就是胆固醇。
葡萄酒中的抗氧化物可以提高人体（包括胆囊）里的有益胆固醇含量，减少有害胆固醇，从而预防胆结石的产生。
5、预防肿瘤红葡萄酒中的白藜芦醇具有强大的健康功效，可以预防脂肪积累，降低胰岛素抗性，预防糖尿病。
一些研究人员相信，白藜芦醇可以通过抑制肿瘤血管的生长来达到预防和治疗肿瘤的效果。
它甚至还可以通过阻隔雌性激素的生长效应来抑制乳腺癌细胞的生长。
6、预防糖尿病医学家希望人们记住，适量饮用的酒精饮料可以像其他食物那样给人体带来一定的健康效应。
套管换热器液-液换热实验实验指导书
套管换热器液-液换热实验实验指导书套管换热器液-液换热实验实验指导书一、实验目的1．通过实验，测定在套管换热器中进行的液液热交换的传热总系数，流体在圆管内作强制湍流时的传热系数。
2．对在强制对流下进行液液热交换过程，验证求算传热膜系数的关联式。
通过实验取得新物系的传热系数的数据及其计算式。
3．通过本实验，了解传热过程的实验方法，在实验技能上受到一定的训练，并加深对传热过程基本原理的理解。
二、实验设备本实验装置主要由套管热交换器（Ф121.5mm的黄铜管为内管，Ф202.0mm的有机玻璃管为套管所构成）、恒温循环水槽（控制恒温）、高位稳压水槽（保持水压恒定）以及一系列测量和控制仪表所组成，装置流程如图所示。
温度器两端测试点的图套管热交换冷流体热流体三、实验的方法与步骤1、向恒温循环水槽灌入蒸馏水或软水，直至溢流管有水溢出为止。
2、开启并调节通往高位稳压水槽的自来水阀门，使槽内充满水，并溢流管有水流出。
3、将冰碎成细粒，放入冷阱中并掺入少许蒸馏水，使之浊状。
将热电偶冷接点插入冰水中，盖严盖子4、循环水槽的温度自控装置的温度定为55℃。
启动恒温水槽的电热器。
等恒温水槽的水达到预定温度后即可开始实验。
5、开启冷水截止球阀，测定冷水流量，实验过程中保持恒定。
6、启动循环水泵，开启并调节热水调节阀。
热水流量在60～250L/h 范围内选取若干流量值（一般要求不少于4～5组测试数据），进行实验测定。
7、每调节一次热水流量，待流量和温度都恒定后，再通过琴键开关，依次测定个点温度。
四、实验结果整理1、记录实验设备基本参数。
实验设备型式和装置方式：水平装置套管式热交换器内管基本参数：材料：黄铜外径：d=mm壁厚：=mm测试段长度：L=mm套管基本参数：材料：有机玻璃外径：d`=mm壁厚：`=mm流体流通的横截面积：内管横截面积：S=mm2环隙横截面积：S`=mm2热交换面积：内管内壁表面积：Aw=mm2内管外壁表面积：Aw`=mm2平均热交换面积；A=mm22．实验数据记录：实验序号冷水流量热水流量温度测试截面I测试截面ⅡV,VT1TW1T`1T2TW2T`2Kg/sKg/s0C0C0C0C0C0C3.实验数据整理：（1）求取总传热系数；实验序号管内流速流体间温度差传热速率总传热系数u△T1△T2△TmQKm.s-1KKKWW.m-2K-11234（2）由实验数据求取流体在圆形内做强制湍流时的传热膜系数а。
液-液传热实验
六、实验数据与处理1. 套管换热器实验数据记录表（第1套）1233158.853.456.122,,,56.142.213.910985.148010472.9/m m m pm m m w m m T T T C T T T q Q Kg hρλμρ--++===∆=-=-==⨯=⨯⨯=现以第组数据计算相关参数定性温度℃都可根据定性温度查《化工原理》上册附录7，再进行差值计算得到。
℃()()()32223124144480100.295/2410472.9()4176.458.853.42962.2736002962.272355.410.024 1.213.9985.10.2950.024R ··13929.96e 5.0021023i i m pm i i i i m m i m i Q Q u m s A d Q q C T T WQ W m K N A T u d u d ππαπρμαλ-----⨯⨯====⨯=-=⨯⨯-====∆⨯⨯⨯⨯⨯=====⨯0.340.355.410.0245.00286.3220.65494176.4Pr 3.190.654986.322/Pr 6100.9503.19pm m m C Nu λμ-=⨯=====⨯⨯210028003500αiRe2.列管换热器实验数据记录表（第1套）m，m m pm m m 不重复计算。
()()()()()()12521211221211124360.9756.924.245.01105320 1.572/2183693164174.3856.945.19.6=28.956.924.2ln ln 4503.019.660240i i m pm m WT t T t t Q Q u m sA d Q T t q C T t t t P T T t T ππ-------∆==-⎛⎫⎛⎫- ⎪⨯⨯====⨯ ⎪-⎝⎭-⎝⎭-==-⨯⨯-=-==逆现以第组数据计算有关参℃数12210.219.60.1256.919.656.945.02.5924.219.6987.6 1.5720.006Re 17194.10.0005417ln 1=0.98894i T T R t t ud R Q K d ρμϕπ-=---===--⨯⨯===-==单壳程双管程换热器的温差校正系数可用下面的经验公式计算204360.971264.99/()40.008 1.228.6m W m K L t π==∆⨯⨯⨯KRe3. 求出关联式0.3Re Pr m Nu C C m =中常数、的值。
(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。
液体中的热传递实验报告
一、实验目的1. 了解液体中热传递的基本原理和规律；2. 通过实验观察液体中热传递的现象，验证热传递的规律；3. 掌握液体中热传递实验的基本操作和数据处理方法。
二、实验原理热传递是热量从高温物体传递到低温物体的过程，其方式有三种：传导、对流和辐射。
本实验主要研究液体中的热传递，即通过传导和对流的方式。
传导：热量通过物质内部微观粒子的碰撞和振动传递，主要发生在固体和液体中。
本实验中，热量通过液体内部的微观粒子传递，使液体温度发生变化。
对流：热量通过流体（气体或液体）的流动传递，主要发生在流体中。
本实验中，热量通过液体流动传递，使液体温度发生变化。
三、实验仪器与材料1. 实验仪器：温度计、秒表、加热器、试管、烧杯、搅拌器、热源（如酒精灯）；2. 实验材料：水、盐水、食用油。
四、实验步骤1. 准备实验器材，将水、盐水、食用油分别倒入试管、烧杯中，记录初始温度；2. 使用加热器加热水、盐水、食用油，同时使用搅拌器搅拌，观察温度变化；3. 记录不同时间点的温度，计算温度变化速率；4. 比较水、盐水、食用油在相同加热条件下温度变化速率的差异；5. 分析实验结果，得出结论。
五、实验结果与分析1. 实验结果（1）水在加热过程中，温度逐渐升高，且温度变化速率较快；（2）盐水在加热过程中，温度逐渐升高，但温度变化速率较水慢；（3）食用油在加热过程中，温度逐渐升高，但温度变化速率较水慢。
2. 分析（1）水、盐水、食用油在加热过程中，温度变化速率的差异主要与热传导和对流有关。
水的热传导和对流性能较好，故温度变化速率较快；盐水的热传导和对流性能较水差，故温度变化速率较慢；食用油的热传导和对流性能较差，故温度变化速率较慢。
（2）在相同加热条件下，盐水的温度变化速率较水慢，说明盐水的热传导和对流性能较水差。
这是因为盐水中溶解了盐，导致其密度增加，热传导和对流性能降低。
六、实验结论1. 液体中的热传递主要通过传导和对流的方式实现；2. 液体的热传导和对流性能与液体种类、密度、温度等因素有关；3. 实验结果表明，水、盐水、食用油在相同加热条件下，温度变化速率存在差异，且盐水温度变化速率较水慢。
(化工原理实验)传热实验
石油化工生产中，传热实验可 以为换热器的设计和优化，控 制流体温度偏差，保证生产正 常运行。
反应器
石油加工过程中的化学反应需 要进行加热或冷却等处理，通 过传热实验法，可以对反应过 程进行优化和改进。
传热实验在生物工程中的应用
加热
在生物工程中，加热和反应过 程密切相关，采用传热实验法 可以提高生产效率，提高产品 质量。
干燥
制药生产过程中需要进行干燥， 通过传热实验法，可以提高干 燥效率和产品质量。
传热实验的未来发展方向
未来传热实验将更加注重多学科领域的交叉应用，加强传热学领域的理论研 究，提高传热技术的工业化水平和应用效率，为推动国民经济健康和可持续 发展提供更好的技术支持。
蒸馏
化工行业中最为重要的分离方 法，实现化工产品的纯化和提 纯。
热交换器
化工设备中广泛应用的传热设 备，用于进行物质的传递和热 能的转移。
传热过程中的热阻和热导率
热阻
热阻是对物体对传热的阻碍程度进行描述的 物理量，是指在传热过程中，单位厚度、单 位面积、单位温差条件下，热能流过的障碍 程度的大小。
传热实验
传热是化工工程的重要分支，实验可以帮助我们理解传热的基本概念、传热 模式及转移方程、设备及原理等内容。本演示文稿将全面介绍传热实验。
实验目的
1 学习基本概念
理解传热的基本概念， 如热传导、热对流、热 辐射等。
2 熟悉传热设备
掌握传热设备的工作原 理和使用方法。
3 实验数据处理
掌握实验数据处理方法， 如测量温度、热流量等。
实验结果分析
通过实验和数据分析，可以得出热导率、传热系数等传热关键参数，并对实 验结果进行分析和判断，以进一步深入研究传热过程的规律性和机理。
4.5热在水中的传递课件
点火器（火柴）、护目镜、湿布。
实验器材：
实验步骤：
1 在烧杯中加入二分之一容量的清水。 2 给水加热，带护目镜观察。
3 继续加热，持续观察水中热的传递方向和过程。 4 记录水中的热传递现象。 5 熄灭酒精灯，规范整理实验材料。
）
热在水中是如何传递的，你能画图说明吗？
教科版（2017）五年级下册科学
热在水中是怎样传递的？
实验1：加热试管中的水
实验目的：探究热在水中的传递方式。
实验材料：酒精灯、试管、铁架台、点火器（火柴） 、 护目镜、湿布。
实验器材：
实验步骤：
1 在试管中加入三分之一清水。 2 给 Nhomakorabea加热，带护目镜观察。
3 继续加热，持续观察水中的热传递过程和方向。 4 记录水中的热传递现象。 5 熄灭酒精灯，规范整理实验材料。
）、 （
）、气体
判断题
1.加热放有木屑的水，在加热过程中，有的木屑循环运 动，有的木屑一会上升一会下降。（ ）
2.不依靠空气、水或其他物体也能传递热，这种传热方 式称为“传导”。（ ）
3.阳光下的石头很热,热的传递方式是对流。（ ）
4.液体或气体受热上升、遇冷下降，使受热液体或气体
相互混合，这种传热方式称为对流（
1 试管内加水不多于三分之一。 2 撤走和移入酒精灯时注意安全。 3 规范佩戴护目镜，以防烫伤。
加热的物体 加热的位置 感温粉末颜色 感温粉末运动
热的传递实验记录一
试管里的水
底端
中间
小组讨论：
1.加热过程中，感温粉末颜色的变 化是怎样的？感温粉末是怎么运动的？
传热学讲义第一章—导热理论基础
第一章 导热理论基础本章重点：准确理解温度场、温度梯度、导热系数等基本概念，准确掌握导热基本定律及导热问题的基本分析方法。
物质内部导热机理的物理模型：（1）分子热运动；（2）晶格（分子在无限大空间里排列成周期性点阵）振动形成的声子运动；（3）自由电子运动。
物质内部的导热过程依赖于上述三种机理中的部分项，这几种机理在不同形态的物质中所起的作用是不同的。
导热理论从宏观研究问题，采用连续介质模型。
第一节 基本概念及傅里叶定律1-1 导热基本概念一、温度场(temperature field)（一）定义：在某一时刻，物体内各点温度分布的总称，称为即为温度场（标量场）。
它是空间坐标和时间坐标的函数。
在直角坐标系下，温度场可表示为：),,,(τz y x f t = （1-1）（二）分类：1．从时间坐标分：① 稳态温度场：不随时间变化的温度场，温度分布与时间无关，0=∂∂τt ，此时，),,(z y x f t =。
（如设备正常运行工况） 稳态导热：发生于稳态温度场中的导热。
② 非稳态温度场：随时间而变化的温度场，温度分布与时间有关，),,,(τz y x f t =。
（设备启动和停车过程）非稳态导热：在非稳态温度场中发生的导热。
2．从空间坐标分： ① 三维温度场：温度与三个坐标有关的温度场，⎩⎨⎧==稳态非稳态),,(),,,(z y x f t z y x f t τ ② 二维温度场：温度与二个坐标有关的温度场，⎩⎨⎧==稳态非稳态),(),,(y x f t y x f t τ∆tt-∆tgrad t③ 一维温度场：温度只与一个坐标有关的温度场，⎩⎨⎧==稳态非稳态，)()(x f t x f t τ 二、等温面与等温线1．等温面(isothermal surface)：在同一时刻，物体内温度相同的点连成的面即为等温面。
2．等温线(isotherms)：用一个平面与等温面相截，所得的交线称为等温线。
为了直观地表示出物体内部的温度分布，可采用图示法，标绘出物体中的等温面（线）。
化工液液实验传热报告
一. 实验目的1.测定流体在套管换热器对流传热系数αi2.加深对对流传热的概念和影响因素的理解3.确定关联式Nu=ARe m Pr0.4中常数A、m的值二. 实验装置三. 实验步骤(1) 向电加热箱加水，并通电加热。
(2) 检查流量计流量调节阀是否关闭。
(3) 启动离心泵改变流量调节阀开度。
稳定后测定流量、热水进出口温度、冷水进出、管外壁面平均温度。
测定5～6组实验数据。
(4) 实验结束. 关闭加热器开关。
四. 实验注意事项：1．检查加热箱中的水位是否在正常范围内。
进行实验之前，如果发现水位过低，应及时补给水量。
五.试验结果：1.已知数据及有关常数:(1)传热管内径di (mm)及流通断面积 F(m2).di ＝18.00(ｍｍ),＝0.018 (ｍ);F ＝π(di2)／4＝3.142×(0.018) 2／4＝0.0002545（m2）. (2)传热管有效长度 L(ｍ)及传热面积si(m2). L ＝1.00ｍ) Si ＝πL di ＝3.142×1.00×0.0180＝0.05656(m2). (3)定性温度at(℃)取t 值为空气进口温度T1(℃)及出口温度T2 (℃)的平均值, 即at=（T1+T2）/2(4)水在定性温度下的性质计算方法，取水在50℃和60℃的物性作以温度T 为变量的一次函数，然后将定性温度代入而求得，参考公式： 密度： ρ= -0.5t + 1013.1 导热系数：λ = 0.11t + 59.3 黏度： μ = -7.95t + 946.9(5)热量衡算式：Q=（V*Cp*ρ*dT ）/3600式中：V —冷流体在套管内的平均体积流量，m 3 / h ； 对流传热系数: ()i m i i s t Q ⨯∆=/α （W/m 2·℃） 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； mi t ∆—传热膜温差，℃。
化工原理实验讲义传热2013.1
123 t4—套管出气温度，t5—出口截面壁温，t6—蒸汽发生器内水温=管外蒸汽温度说明：因为蒸汽与大气相通，蒸汽发生器内为接近常压，因此t6也可看作管外饱和蒸汽温度。
压力：进气压力膜盒压力表（校正流量用），蒸汽发生器压力传感器（控制蒸气量用）阀门：F1、F2—放空阀，F3、F4—冷空气进口阀，F5、F6—蒸汽进口阀、F2是开启状态，F3或F4有一个是全开，说明：在风机启动时，必须保证F1一个全关闭。
在启动加热电源时，必须保证F5或F6一个全开，一个全关。
2、流程说明：本装置主体套管换热器内由一根紫铜管，外套管由抛光不锈钢制作。
两端法兰连接，在外套管上为方便观察管内蒸汽冷凝情况，设置有两对视盅，后视盅有源照明。
管内铜管测点间有效长度1000（毫米）。
下套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。
空气由风机送来，经转子流量计后进入被加热铜管进行加热升温，自另一端排出放空。
在进出口两个截面上，在铜管管壁内和管内空气中心分别装有2支热电阻，可分别测出两个截面上的壁温和管中心的气温；一个热电阻t1可将转子流量计前进口的气温测出，一个热电阻可将蒸汽温度t6测出，其分别用1、2、3、4、5、6来表示，如图示。
蒸汽来源蒸汽发生器，内装有一组2kw加热源，由调压器控制加热电压以便控制加热蒸汽量。
蒸汽进入套管换热器的铜管外套，冷凝释放潜热，为防止蒸汽内有不凝气体设置有放空口，以排出少部分蒸汽为代价，而冷凝液则回流到蒸汽发生器内再利用。
3.有关设备仪表参数：旋涡气泵：风压14kPa，风量72m3/h ，750w套管换热器：内加热紫铜管：φ22×2，有效加热长1000 mm外抛光不锈钢套管：φ100×2蒸汽发生器：容积10 升，可调电加热：2 kw操作压力：常压（配0—2500Pa膜盒压力表）转子流量计：LZB-40，4—40m3/h调压器：2kw固态模块调压电阻传感器：Pt100温度数显仪表：温度巡检仪表，显示精度0.1℃ 压力传感器：0—2500Pa 膜盒压力表：0—6000Pa本实验消耗和自备设施： 蒸馏水： 电负荷：2.75 kw 三、实验原理1、管内Nu 、α的测定计算⑴、管内空气质量流量的计算G [kg/s]空气转子流量计的标定条件：P 0=101325 Pa T 0 =273+20 K ρ0=1.205 kg/m 3 空气转子流量计的实际条件：P 1=P 0+ΔP Pa ΔP—为进气压力表读数T 1 =273+t 1 K t 1—为进气温度10011ρρT p T p ⋅⋅=kg/m 3则实际风量为：1001ρρV V =管内空气的质量流量为：G=V 1*ρ1 [kg/s] ⑵、管内雷诺数Re 的计算因为空气在管内流动时，其温度、密度、风速均发生变化，而质量流量却为定值，因此，其雷诺数计算按下式进行：μπμρd G du Re ⋅==4上式中的物性数据μ可按管内定性温度t 定=(t 2+t 4)/2求出。
传热操作技术课件第二章传热操作技术
第二章 传热操作技术1、 有一∅108mm ⨯4mm 的管道，内通以200KPa 的饱和蒸气。
已知其外壁温度为110℃。
内壁温度以蒸气温度计。
求每米管长的导热量。
解：已知：2254 5.410r mm m-==⨯2221 5.410410 5.010r m---=⨯-⨯=⨯1L m = 2110t ω=℃ 查表得145m λω-=⋅⋅℃ 1120t ω=℃()22212 3.14112011045236720.375.4105.01036720.37n n l t Q W r l l r W πλ--⨯⨯⨯-⨯===⨯⨯∴每米管长的导热量为2、 水在一圆形直管内呈强制湍流时，若流量及物性均不变，现将管内径减半，则管内对流传热系数为原来的多少倍？解：已知：12λλ=2112d d =21P P C C = 21μμ= 21ρρ=21qV qV =22224qV u d π=0.822222222222240.023nP qV d d C d d ρπλμμλ⎛⎫ ⎪⎪⎛⎫⎪∴= ⎪ ⎪⎝⎭⎪ ⎪⎝⎭0.8122222111210.811240.023222 3.48nP d qV d C d ρπλμμλαα⎛⎫⎪ ⎪⎛⎫⎪= ⎪ ⎪⎝⎭⎪ ⎪⎝⎭=⨯=3、用一列管式换热器来加热某某溶液，加热剂为热水。
拟定水走管程，溶液走壳程，已知溶液的平均比热容为13.05KJ Kg -℃，进出口温度分别为35℃和60℃，其流量为1600Kg h -；水的进出口温度分别为90℃和70℃。
若不考虑热损失，试求热水的消耗量和该换热器的热负荷。
解：已知： 190n t =℃ 270n t =℃ 135c t =℃ 260c t =℃33.0510P CC J Kg ⋅=⨯℃ 111600600/36006mc q kg h kg s --===由题意可知：()21313.051025612708.3C mc pc c c C Q q C t t Q W=-=⨯⨯⨯=代入数据又不考虑热损失，则在单位时间内热流体放出的热量等于冷流体吸收的热量()()()121212C hh mh Ph n n C Cmh P h n n Ph n n Q Q Q q C t t Q Q q C t t C t t ∴==-∴==--查表可得80℃时，314.19510Ph C J kg -=⨯℃1312708.30.154.1951020mh q kg s-∴==⨯⨯∴热水的消耗量为10.15kg s -，该换热器的热负荷为12708.3w 。
传热实验讲义
换热器的操作及传热系数的测定一、实验目的1•了解换热器的结构；2•掌握换热器主要性能指标的标定方法; 3•学会换热器的操作方法。
二、实验原理在工业生产中换热器是一种经常使用的换热设备。
它是由许多个传热元 件(如列管换热器的管束)组成。
冷、热流体借助于换热器中的传热元件进 行热量交换而达到加热或冷却任务。
由于传热元件的结构形式繁多，由此构 成的各种换热器之性能差异颇大。
为了合理的选用或设计换热器对它们的性 能应该要充分的了解。
除了文献资料外，实验测定换热器的性能是重要途径 之一。
换热器是一种节能设备，它既能回收热能，又需消耗机械能。
因此，度 量一个换热器性能好坏的标准是换热器的传热系数 K 和流体通过换热器的 阻力损失△ p 。
前者反映了回收热量的能力，后者是消耗机械能的标志。
因 此•在组织换热器的性能测定时，需要安排上述两方面的内容。
1 •传热系数K速率方程式为：Q 二K 」t m ，式中:In而 Q = q v p Cp A t = q v p Cp ( t 2 - t i )换热系数K 是冷流体侧的传热面为基准的传热系数。
即：K 二f(G c ,G h )丄二丄 Ac. - AcK 二：h 乓'A m 符号说明：K 传热系数，W/m 2K ; a 流体的给热系数，W/m 2.K ;实验七 传热实验 1 /5A 换热器的传热面积，m 2;Qv 流体的体积流量，m 3/s ；"t m 逆 （「-上2）- （T 2 - 切Cp 流体的恒压热容。
j/kg.K ;T 热流体温度，C; t 冷流体温度，C ;△t 传热温度差，K o5 传热平均温差的修正系数，全逆流时£.严1，对于单壳程双管程或二管程以上的沁值可从录附计算方法中求得。
入固体壁导热系数，W/m.K ;S 固体壁厚度，m。
由传热速率方程式可知：影响传热量的参数有传热面积A，传热系数K和过程的平均温度△ t m三要素。
传热实验讲稿(课堂PPT)
③管外α—管内Re关系：随着管内Re↑，Q↑，管外冷凝量↑，比较管外α计与α
测相差较大也无明显规律？从而说明管外并非纯粹的滴状冷凝。在实验时要注意观察。
④管外α计＞＞管内α计说明：有相变化的传热系数与无相变化的传热系数之间，
液体的对流传热系数与气体的对流传热系数之间的关系。
15
3、为何用放空阀来调节流量？ 因为用的是旋涡气泵，根据旋涡泵特性曲线可知：
离心泵特性曲线
旋涡泵特性曲线 回路阀
放空阀
16
4、为何风量调节后各点温度“稳定”需要一定时间？
①“稳定”是指各测量点的所有测量物理参数不随时间而变化，只是空间位置的函数。
②原因：风量↑—Q↑—壁温↓—管外蒸气冷凝量↑—Q↑—壁温↑—逐渐稳定。 而随着壁温变化，Q也变化，两者互相制约，互相影响，只有当两者不发生变化时，才
6
2、管外传热系数α
(1) 管外传热系数α测定：
根据管外传热速率方程：Q=α·Ao·Δtmo
o测
Ao
q tm o
(2) 管外传热系数α计：
tmoltAntAtB tB
tAt5t2 tB t5t4
根据单根水平圆管外蒸气冷凝给热系数计算式：
1
o计0.725d2ogt3r4
t t5 tW
tW
t2
t4 2
本实验最好用最小二乘法编写程序将结果回归出来。若没有时间自 己编程可以用提供的程序处理，也可用Excel自己处理。 ⑵作图法（具体参见实验讲义，这种方法误差较大，一般不用）
在所标绘的双对数坐标图上，将各实验点用一条直线表示（这也正是对 Nu=A·ReB标绘在双对数坐标纸上的原因），并以此为斜边作一直角三角形，则:
《传热实验讲稿》课件
数据应用：将分析结果应用于实际工程中，如优化传热设计、提高传 热效率等
误差分析和不确定度评估
误差来源：仪器误差、操作误差、环境误差等
误差分析方法：方差分析、回归分析、蒙特卡洛模拟等
不确定度评估：标准不确定度、扩展不确定度、合成不确定度等 误差和不确定度对实验结果的影响：影响实验结果的准确性和可靠性，可 能导致实验结果偏离真实值
互动环节：适当设置提问、讨论等互动环节，增加听众的参与感和兴趣
课件制作：使用简洁明了的PPT模板，避免过于花哨或复杂的设计，确保听众能够清晰地看到 内容
感谢观看
汇报人：
实验日期：XXXX年XX月 XX日
实验设备：XXXX
实验步骤：XXXX
数据分析：XXXX
实验名称：传热实验 实验人员：XXXX
实验材料：XXXX
实验数据：XXXX
结论：XXXX
数据分析方法及示例
数据收集：记录实验过程中的温度、时间、压力等数据
数据整理：将收集到的数据进行整理，形成表格或图表
数据分析：对整理后的数据进行分析，找出规律和趋势
加深对传热现象的理解和认 识
为后续学习和研究提供基础 和参考
实验原理简介
传热实验：研究热量传递的实验 实验目的：了解热量传递的基本原理和规律 实验方法：通过观察、测量、计算等方式进行实验 实验结果：分析热量传递的过程和规律，得出结论
实验设备和材料
实验设备：热电偶、温度计、热电阻等 材料：金属、非金属、陶瓷、塑料等 实验环境：恒温、恒湿、无尘等 实验步骤：预热、测量、记录、分析等
03
实验步骤及操作
实验步骤详细说明
搭建实验装置：按照实验 要求搭建传热板、热源、
传热学讲义对流换热——第六章
第六章 单相流体对流换热及准则关联式第一节 管内受迫对流换热本章重点：准确掌握准则方程式的适用条件和定性温度、定型尺寸的确定。
1-1 一般分析),,,,,,,,(l c t t u f h p f w μαρλ=流体受迫在管内对流换热时，还应考虑以下因素的影响：① 进口段与充分发展段，② 平均流速与平均温度，③ 物性场的不均匀性，④ 管子的几何特征。
一、进口段与充分发展段1．流体在管内流动的主要特征是，流动存在着两个明显的流动区段，即流动进口（或发展）段和流动充分发展段，如图所示。
（1）从管子进口到边界层汇合处的这段管长内的流动称为管内流动进口段。
（2）进入定型流动的区域称为流动充分发展段。
在流动充分发展段，流体的径向速度分量v 为零，且轴向速度u 不再沿轴向变化，即：0=∂∂xu， 0=v 2．管内的流态（1）如果边界层在管中心处汇合时流体流动仍然保持层流，那么进入充分发展区后也就继续保持层流流动状态，从而构成流体管内层流流动过程。
2300Re <用νdu m =Re 判断流态, 式中 m u 为管内流体的截面平均流速， d 为管子的内直径，ν为流体的运动黏度。
（2）如果边界层在管中心处汇合时流体已经从层流流动完全转变为紊流流动，那么进入充分发展区后就会维持紊流流动状态，从而构成流体管内紊流流动过程。
410Re >（3）如果边界层汇合时正处于流动从层流向紊流过渡的区域，那么其后的流动就会是过渡性的不稳定的流动，称为流体管内过渡流动过程。
410Re 2300<<3．热进口段和热充分发展段当流体温度和管壁温度不同时，在管子的进口区域同时也有热边界层在发展，随着流体向管内深入，热边界层最后也会在管中心汇合，从而进入热充分发展的流动换热区域，在热边界层汇合之前也就必然存在热进口区段。
随着流动从层流变为紊流， 热边界层亦有层流和紊流热边界层之分。
热充分发展段的特征对常物性流体，在常热流和常壁温边界条件下，热充分发展段的特征是：)(1x f t f =及)(2x f t w =与管内任意点的温度),(r x f t =组成的无量纲温度⎪⎪⎭⎫⎝⎛--x f x w w t t t t ,,x ,随管长保持不变，即： 0,,x ,=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--∂∂x f x w w t t t t x 式中，t —管内任意点的温度，),(r x f t = ⇒xf x w w t t tt ,,x ,--仅是r 的函数。
传热操作技术—对流传热(化工原理课件)
气泡的生 成条件2
汽化核心
汽化核心与加热面的粗糙程度、氧化情况、材料的性质及其不均 匀性等多种因素有关。
➢ 在无相变的对流传热时，热阻主要集中在层流底层 ➢ 但在沸腾给热时，气泡的生成和脱离对该薄层液体
产生强烈的扰动,使热阻大为降低。 ➢ 所以沸腾给热的强度要高于无相变化的对流给热。
层流底层 过渡层 湍流主体
湍流主体：流体质点的剧烈混合，热量传递主要依
TW
靠对流传热，热传导所起作用很小，这部分热阻很
小，传热速度极快，流体的温度差极小。
层流底层 过渡层 湍流主体
➢ 在对流传热时，热阻主要集中在层流底层 ➢ 减薄层流底层的厚度是强化对流传热的重要途径
T
热
Tw
流
体
冷
tw
流 体
t
δ1
δ2
流体通过间壁的热交换
液体在加 热面上的
沸腾
管内 沸腾
在一定压差作用下，以一定流 速流经加热管时所发生的沸腾 现象，又称为强制对流沸腾
强制对流沸腾
管壁上所产生的气泡不能自由上浮,而是 被管内液体所挟与其一起流动,从而造成 复杂的两相流动。因此,其机理要比池内 沸腾复杂。
过冷 沸腾
管内沸腾
流体主体温度低于饱和温度， 而加热面上有气泡生成
自然对流 核状沸腾 膜状沸腾
α
C
不
稳稳
定 膜
定 区
F
临界点 状 D E
B
ห้องสมุดไป่ตู้
A
0.1
1.0
10
10
10
Δt = (tw-ts)/℃
2
3
温度差和沸腾传热系数关系
当△t继继续增加,加热表面上形成一层稳定的气膜,把液体和加热表面完全隔开。但此 时壁温较高,辐射传热的作用变得更加重要,故α再度随△t的增加而迅速增加。
热在液体中的传递_教案
学生完成练习。
五、活动：“纸盒”烧水
指导学生实验。
点燃酒精灯加热，看一看纸会烧起来吗？为什么要增加一个空纸盒做实验？
有水的纸盒水烧开了纸还没有烧起来，没有水的纸盒一会儿就烧起来了。为什么？
红墨水在水里会扩散，不易控制，怎么办？如何在水中设置如红墨水这样有色的指示物质，又不会使整个烧杯内的水染成均匀的颜色？
能。
举例（烧水……）
（学生议论）
滴红墨水。
学生讨论实验方案。
三、活动：热水的流动方向
怎样对指示水流的色素进行控制？
怎样放置含高锰酸钾的琼脂块？
（将预先制备的含KMnO4的有色琼脂块分发给学生实验小组。）
对盛有水的纸盒加热时盒内的水吸收了底部纸的水的纸盒加热时盒内的水吸收了底部纸的水的纸盒加热时盒内的水吸收了底部纸的热水受热后密度变小往上流将热量带走使热水受热后密度变小往上流将热量带走使热水受热后密度变小往上流将热量带走使纸盒底部始终达不到着火点的温度纸盒底部始终达不到着火点的温度纸盒底部始终达不到着火点的温度纸当然烧不纸当然烧不纸当然烧不起来
热水往上升，一定是密度减小了；而周围的冷水由于密度大，则向下流，回补热水原来的空间。
四、活动：水的对流
我们再来看一看热水和冷水是如何对流交换的。注意，这一实验的关键是什么？
（指导学生实验。）
注意观察冷、热水的对流。
实验中你看到了什么？为什么？
实验小结：请把看到的现象填在书上，完成相应的练习。
学生实验。
用两套相同装置，一个纸盒内放水，一个纸盒内不放水。
实验五 液—液热交换的总传热系数及膜系数的测定
实验四 液—液热交换总传热系数及膜系数的测定一、实验目的在工业生产和实验研究中，常遇到两种液体进行热交换，来达到加热或者冷却 之目的。
为了强化热量传递过程，往往需要将流体进行强制流动。
对于在强制对流下进行的液一液热交换，曾有不少学者进行过研究，并取得了不少求算流体传热膜系数的关联式。
每一个关联式都是在特定的条件下，由大量实验数据归纳而成。
对于新的物系或者新的设备，仍需要通过实验来取得传热系数的数据及其计算式 。
本实验利用套管热器实验装置，测定液—液热交换的总传热系数，以及流体在圆管内作强制湍流时的传热膜系数。
希望通过本实验，对这种传热过程的实验研究方法有所了解，在实验技能上受到一定的训练，并加深对流体传热基本原理的理解。
二、实验原理1、总传热系数K 的测定冷热流体通过固体间壁所进行的热交换过程由给热—导热—给热三部分组成。
单位时间内热流体向冷流体传递热量，可由总的传热速率方程式及热量衡算方程表示：)/()()(12,,21,,s J t t c q T T c q t A K c p c m h p h m m -=-=∆⋅⋅=Φ （4—1）或 )/(22s J t A K m ∆⋅⋅=Φ （4—2）式中：Φ——传热速率，J/s ；A ——固体壁面积，即热交换面积，m 2； A ——管的外表面积，m 2； K ——传热系数，W·m -2·K -1；K 2——基于管外表面的传热系数，W·m -2·K -1；m t ∆——两种流体的平均温度差，K 。
c m h m q q ,,,——分别为热流体和冷流体的质量流量，kg·s -1；c p ，h ，c p ，c ——分别为热流体和冷流体的定性温度时的比热容，J·kg -1·K -1；T 1，T 2——分别为热流体进口温度、出口温度，K ； t 1，t 2——分别为冷流体出口温度、进口温度，K ；2121ln t t t t t m ∆∆∆-∆=∆ （4—3） 21,t t ∆∆——分别为热交换器两端冷热流体的温度差，K 。
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2． 学会应用线性回归分析方法，确定关联式 Nu = ARe Pr中常数 A 、m 的值；K o =S o ∆t m传热（冷水—热水）综合实验讲义一、 实验目的1． 通过对冷水—热水简单套管换热器的实验研究，掌握对流传热系数 α 及总传热系数 K o 的测定方法，加深对其概念和影响因素的理解。
m 0.4二、 实验内容1． 在套管式换热器中，测定 5~6 个不同流速下，管内冷水与管间热水之间的总传热系数K o ；流体与管壁面间对流传热系数 α o 和 α i 。
2． 将测定值同运用 K o 与 α o ， α i 之间关系式计算得出的 α i 值进行比较；计算得出 Nu1(实 验)和 Nu2(计算)的值3． 对实验数据进行线性回归，求关联式 Nu1(实验)=ARe m Pr 0.4 和 Nu2(计算)=ARe m Pr 0.4 中常数 A 、m 的值。
三、 实验原理1． 总传热系数K o 的测定：由总传热速率方程式Q = K o S o ∆t m （1-1） Q （1-2）式中：Q —— 传热速率，W ；S o —— 换热管的外表面积，m 2；∆t m —— 对数平均温度差，℃；K o —— 基于管外表面积的总传热系数，W/( m 2·℃)；由热量衡算式：Q = W C C P (t 2 - t 1 ) （1-3）1∆t m =∆t 2 - ∆t 1 (T 1 - t 2 ) - (T 2 - t 1 ) ∆t 2 T - t 2∆t 1 T 2 - t 1S i (t wm - t m )t 1 + t 2S o (T m - T wm )T 1 + T 2式中：W C —— 冷流体的质量流量，kg/s ；C P —— 冷流体的定压比热，kJ/( kg·℃)；t 1 , t 2 —— 分别为冷流体进、出口温度，℃；S o = πd o L （1-4）式中：d o —— 传热管的外径，m ；L —— 传热管的有效长度，m ；= （1-5）ln ln 1式中：T 1，T 2 —— 分别为热流体进、出口温度，℃； 2． 对流传热系数α i ， α o 的测定对流传热系数α i ， α o 可以根据牛顿冷却定律来实验测定：Q = α i S i (t wm - t m ) （1-6）Q （1-7）式中：S i —— 换热管的内表面积，S i = πd i L m 2；t m —— 冷流体平均温度， t m = ℃；2 t wm —— 换热管内壁表面的平均温度，℃；同理：Q （1-8）式中： T m —— 热流体平均温度， T m = ℃；2T wm —— 换热管外壁表面的平均温度，℃；因为传热管为紫铜管，其导热系数很大，加上传热管壁很薄故认为T wm ≈ t wm ， T wm 用热电偶来测量。
3． 总传热系数计算式2oK =+ +1 （1-9）d o bd o 1 α i d i λd m α o4、三个准数Pr = （1-10）Nu = （1-11）Re = （1-12）冷流体在管内作强制湍流，准数关联式的形式为Nu = A Re m Pr n其中：取冷流体的定性温度为定值，物性数据 λ 、C p 、 ρ 、 μ 可根据冷流体定性温度查得。
则普兰特准数 Pr 是常数，则关联式的形式简化为：Nu = A Re m Pr 0.4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。
四、 实验装置与流程实验流程图及基本结构参数：如图 2-1 所示，实验装置的主体是一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。
实验的热流体在电加热釜内加热，其内有 2 根 2.5KW 螺旋形电加热器，用 220 伏电压加热；经热流体循环泵进入换热器的壳程。
冷流体由离心泵抽出，由流量调节阀调节，经转子流量计进入换热器的管程。
达到逆流换热的效果。
东3-+FI 6 195 111224318T8 9+ -+- +- +-101772 2120131441162223 15图2-1 水-水热交换器流程及装备图实验装置：1—给水阀；2—高位槽；3—流量调节阀；4—转子流量计；5、7、17—铜－康铜热偶；6、19—热敏电阻温度传感器；8—二次仪表；9—热电偶冷端温度补偿器；10—热电偶接线板；11—加水口；12—电加热釜；13—液位计；14—加热釜电源；15—热水循环泵；16—泵电机电源；18—数字温度计；20—传热管；21—套管；22—高位槽溢流。
23—离心泵；24—热水流量调节阀；五、注意事项1．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。
2．检查电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。
3．调节流量后，应在流量计读数稳定后再读取实验数据。
4六、实验报告1．传热实验的原始数据表、数据结果表（换热量、传热系数、各准数以及重要的中间计算结果）、准数关联式的回归过程、结果与具体的回归方差分析，并以其中一组数据的计算举例。
2．在同一双对数坐标系中绘制Nu1/Pr^0.4~Re 和Nu2/Pr^0.4~Re 的关系图。
3．对实验结果进行分析与讨论。
七、实验步骤传热实验仿真主要设备介绍图如下图2-2 所示：方仿真图2-2 传热实验仿真设备介绍图⑴到“参数设置”界面设置套管长度、套管外径、套管内径，设置冷水进口温度。
点“实验数据设置”记录到实验报表中。
注意：参数设置好后在本实验中不可更改。
⑵在“实验装置图”中，检查电加热釜液位计，若发现水量较少，打开注水阀VA103，补充水量至2/3 处；⑶在“仪表面板一”中，打开电源总开关，启动冷水离心泵电源开关；⑷在“实验装置图”中，打开冷水给水阀VA101 至最大；等待高位槽有溢流后，再打开流量调节阀VA102；5⑸在“仪表面板一”中，启动电加热釜开关，加热电加热釜中的水；启动热水循环泵电源开关；⑹在“实验装置图”中，打开热水给水阀VA104，设定阀门开度为50%，保持热水的流量固定不变；⑺通过调节流量调节阀VA102 的开度，调节流量所需值，在“仪表面板一”界面查看流量，待数值稳定后，到“实验数据一”面板点击“实验数据记录一”和“实验数据二”面板点击“实验数据记录二”按钮，记录实验数据至“实验报表”。
⑻回到“实验装置图”中，调节阀门VA102 开度由小到大或由大到小，重复步骤7，记录 6 组实验数据。
八、注意事项：所有错误操作提示以动画灯泡为标志：⑴若打开电源总开关、冷水离心泵开关，且高位槽液位没有恒定，就打开流量调节阀VA102 时，出现提示：⑵若打开电源总开关、电加热釜开关，未打开注水阀VA103，但电加热釜液位较低时，出现提示：东方-322九、思考题1．间壁式换热器的传热机理是（）。
A. 热传导；B. 对流给热；C. 热辐射；答案：A、B62．本实验传热过程中冷热流体的接触方式是（）。
A．直接接触式传热；B. 间壁式传热；C. 蓄热式传热；答案：B3．转子流量计的主要特点是( )。
A. 恒截面,恒压差；B. 变截面,变压差；C. 恒流速,恒压差；D. 变流速,恒压差；答案：C4．有关转子流量计，下面哪一种说法是错误的。
A. 转子流量计为变截面的流量计；B. 通过转子流量计的流体压力降与流量无关；C. 只能用于测定液体的流量；D. 当所测流体的密度变化时需要校准；答案：D5．在多层壁中，温度差随热阻的变化是（）。
A. 热阻越大温度差越大；B. 热阻越大温度差越小；C. 温度差不随热阻的变化而变化；答案：A6．影响传热系数的主要因素有（）。
A. 液体的状态：流体在传热过程中是否有相变化。
有相变化时传热系数比无相变化时小。
B. 流体的物理性质；C. 流体的运动状况：层流、过渡流或湍流；D. 流体对流的状况：自然对流、强制对流；E. 传热表面的形状、位置及大小；答案：B、C、D、E7．在本实验中，换热器中流体流动的方向是（）。
7A.并流；B. 逆流；C. 错流；D. 折流；答案：B8．流体在管路中作稳态流动时,具有（）特点。
A. 呈平缓的滞流；B. 呈匀速运动；C. 在任何截面处流速，流量，压强等物理参数都相等；D. 任一截面处的流速，流量，压强等物理参数不随时间而变化；答案：D9．离心泵为什么要在出口阀门关闭的情况下启动电机？A. 防止离心泵里的液体漏掉；B. 因为此时离心泵的功率最小，开机噪音小；C. 因为此时离心泵的功率最小，即电机电流为最小；D. 保证离心泵的压头稳定；答案：C10．由离心泵的特性曲线可知：流量增大则扬程（）。
A. 增大；B. 不变；C. 减少；D. 在特定范围内增或减；答案：C十、参考文献[1] 冷士良. 化工单元过程及操作. 北京：化学工业出版社，2002[2] 张金利等. 化工原理实验. 天津：天津大学出版社，2005[3] 杨祖荣. 化工原理实验. 北京：化学工业出版社，20048。