中南大学化工原理实验④对流传热

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化工原理实验报告(传热)

化工原理实验报告(传热)
实验名称：传热实验
实验目的：掌握传热原理，测定传热系数。

实验原理：传热是指热能从物体的高温区域传递到物体的低温区域的过程。

传热方式
主要有三种，分别是传导、对流和辐射。

传导是指物质内部由高温区传递热量到低温区的过程。

传导的速率与传导材料的种类、厚度、温度差等因素有关。

对流是指由于物流的运动而引起的热量传递过程。

对流的速率与流动速度、流动形式
等因素有关。

辐射是指物体之间通过电磁波传递热量的过程。

辐射的速率与物体温度、表面特性等
因素有关。

实验仪器：传热实验装置、数显恒温槽、数显搅拌器、功率调节器、电热水壶、测温仪、电阻丝、保温材料等。

实验步骤：
1、将传热实验装置放入数显恒温槽内，开启电源，将温度恒定在80℃左右。

2、将试样加热，使其温度达到与恒温槽内温度一致。

3、将试样放入传热实验装置中，开始实验。

4、在实验过程中，保持搅拌器的匀速转动，确保传热速率的稳定。

5、记录实验数据，计算传热系数。

实验结果：
本实验测定的传热系数为：λ=10.2 W/m•K
通过本次实验，我们掌握了传热原理和测定传热系数的方法，同时也了解了传导、对
流和辐射三种传热方式的特点及其影响因素。

实验结果表明，传热系数是物体传热速率的
量化表示，对于不同的物体和温度差，传热系数是不同的，因此在具体实际应用中需要根
据实际情况进行调整。

整理化工原理实验之对流传热实验

整理人尼克化工原理实验之对流传热实验化工原理实验指导书化工原理教研室2014年编制目录实验一流动过程综合实验 (4)实验二过滤实验 (11)实验三传热实验（水-水蒸汽、空气-水蒸汽给热系数测定和传热综合实验） (15)传热实验一水-水蒸汽给热系数测定 (15)传热实验二空气-水蒸汽给热系数测定 (20)传热实验三传热综合（空气和水蒸汽）实验 (23)实验四吸收与解吸综合实验 (29)实验五精馏实验 (34)实验六萃取实验（填料萃取塔、振动筛板萃取塔） (39)萃取实验一填料萃取塔 (39)萃取实验二振动筛板萃取塔 (44)实验七干燥实验（洞道干燥、流化床干燥） (48)干燥实验一洞道干燥 (48)干燥实验二流化床干燥 (52)附件：《化工原理实验》教学大纲？？？？？？？？？？？？实验一流动过程综合实验1 实验目的（1）掌握测定流体流经直管、管件和阀门时阻力损失的一般实验方法。

（2）识别组成管路的各种管件、阀门的结构、使用方法和性能。

（3）学习压差计、流量计的使用方法。

（4）学习光滑直管和粗糙直管的摩擦系数λ与雷诺准数Re的测量方法，并验证流体处于不同流动类型时的λ与Re二者间的关系。

（5）测定流体流经管件、阀门时的局部阻力系数ξ。

（6）分别测定文丘里流量计流量标定曲线（流量-压差关系）及流量系数和雷诺数之间的关系曲线（C-Re关系）。

（7）了解离心泵的结构、操作方法，掌握离心泵特性曲线测定方法，掌握离心泵管路特性曲线的测定方法，加深对离心泵性能的理解。

2 基本原理2.1 直管摩擦系数λ与雷诺数Re的测定对于不可压缩流体在水平等直径直管内作定态流动，根据伯努利方程有：（1.1）（1.1）式中：h f—压头损失，J/kg；L—两测压点间直管长度，m；d—直管内径，m；λ—摩擦阻力系数；u—流体流速，m/s；ΔP f—直管阻力引起的压降，N/m2；ρ—流体密度，kg/m3。

将（1.1）式经适当变形，可以得到摩擦系数的表达式，即：（1.2）雷诺准数定义式如下：（1.3）（1.2）式中：µ—流体粘度，Pa.s。

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，℃。

传热实验(化工原理实验)

传热实验一、实验目的1、熟悉套管换热器、列管换热器的结构及操作方法；2、通过对套管换热器空气-水蒸汽传热性能的实验研究，掌握对流传热系数的测定方法；3、确定套管传热管强化前后内管中空气的强制湍流换热关联式，并比较强化传热前后的效果；4、通过对列管换热器传热性能实验研究，掌握总传热系数K 的测定方法，并对变换面积前后换热性能进行比较。

二、实验原理1、普通套管换热器传热系数测定及准数关联式的确定：(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，通过实验来测定。

i i i mQ S t α=⨯⨯∆(1)i i m iQ t S α=∆⨯(2)式中：i α—管内流体对流传热系数，W/(m 2·℃)；i Q —管内传热速率，W ；i S —管内换热面积，m 2；m t ∆—壁面与主流体间的温度差，℃。

平均温度差由下式确定：m w t t t∆=-(3)式中：t —冷流体的入口、出口平均温度，℃；w t —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，w t 用来表示，由于管外使用蒸汽，所以w t 近似等于热流体的平均温度。

管内换热面积：i i iS d L π=(4)式中：i d —内管管内径，m ；i L —传热管测量段的实际长度，m 。

由热量衡算式：21()i i pi i i Q W c t t =-(5)其中质量流量由下式求得：3600i i i V W ρ=(6)式中：i V —冷流体在套管内的平均体积流量，m 3/h ；pi c —冷流体的定压比热，kJ/(kg·℃)；i ρ—冷流体的密度，kg/m 3；pi c 和i ρ可根据定性温度查得，122i i m t t t +=为m 冷流体进出口平均温度；1i t 、2i t 、w t 、i V 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：流体在管内作强制湍流，被加热状态，准数关联式的形式为：m ni i i Nu ARe Pr =(7)其中：i i i i d Nu αλ=，i i i i i u d Re ρμ=，pi i i ic Pr μλ=。

对流传热实验报告

一、实验目的1. 理解对流传热的基本原理和影响因素。

2. 掌握对流传热系数的测定方法。

3. 通过实验，验证对流传热理论，并分析实验数据。

二、实验原理对流传热是指流体（如气体或液体）在流动过程中，由于流体各部分之间的温度差异而引起的热量传递。

对流传热系数是描述对流传热能力的一个重要参数，其数值越大，对流传热能力越强。

实验中，采用套管换热器作为对流传热的实验装置，以环隙内流动的饱和水蒸汽加热管内空气。

水蒸汽和空气间的传热过程由三个传热环节组成：水蒸汽在管外壁的冷凝传热，管壁的热传导以及管内空气对管内壁的对流传热。

对流传热系数α可以通过以下公式计算：α = (Q/A) / (ΔT/L)其中，Q为管内传热速率，W；A为管内换热面积，m²；ΔT为管内流体进出口温度差，℃；L为管长，m。

三、实验器材1. 套管换热器：内管为紫铜管，外管为不锈钢管。

2. 水蒸汽发生器：用于产生饱和水蒸汽。

3. 空气压缩机：用于产生压缩空气。

4. 温度计：用于测量流体进出口温度。

5. 流量计：用于测量流体流量。

6. 计时器：用于记录实验时间。

四、实验操作（步骤）1. 将套管换热器安装在实验装置上，连接好水蒸汽发生器和空气压缩机。

2. 调节水蒸汽发生器和空气压缩机的参数，确保实验过程中流体流量稳定。

3. 测量并记录流体进出口温度、流量和管长等参数。

4. 开启水蒸汽发生器和空气压缩机，启动实验装置。

5. 在实验过程中，定时测量并记录流体进出口温度、流量和管长等参数。

6. 停止实验，整理实验数据。

五、数据记录与整理根据实验步骤，记录以下数据：1. 管内径di（m）2. 管长Li（m）3. 冷流体（空气）入口温度t1（℃）4. 冷流体（空气）出口温度t2（℃）5. 热流体（水蒸汽）温度（℃）6. 流量（m³/h）7. 时间（min）根据实验数据，计算对流传热系数α：α = (Q/A) / (ΔT/L)其中，Q为管内传热速率，W；A为管内换热面积，m²；ΔT为管内流体进出口温度差，℃；L为管长，m。

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、测定加入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 ⋅⋅=a A 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 ，βg ΔT 则：α=f （ρ，μ，λ，c p ，l ，u ，βg ΔT ） 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）选基本变量（独立，含M ，L ，T ，Q-热力学温度） ρ，l ，μ, λ 4）无量纲化非基本变量α：Nu ＝αl/λ u: Re ＝ρlu/μ c p : Pr ＝c p μ/λ βg ΔT : Gr ＝βg ΔT l 3ρ2/μ2 5）原函数无量纲化 6）实验Nu ＝ARe a Pr b Gr c强制对流圆管内表面加热：Nu ＝ARe a Pr 0.4 圆管传热基本方程：热量衡算方程：圆管传热牛顿冷却定律：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。

化工原理传热实验报告

化工原理传热实验报告实验目的，通过传热实验，掌握传热原理，了解传热过程中的热阻和传热系数的测定方法，掌握传热表面积的计算方法。

一、实验原理。

传热是指热量从一个物体传递到另一个物体的过程。

在传热过程中，热量的传递方式有对流、传导和辐射三种。

本实验主要研究对流传热。

二、实验仪器和设备。

1. 传热实验装置。

2. 温度计。

3. 计时器。

4. 水槽。

5. 水泵。

三、实验步骤。

1. 将水加热至一定温度，保持恒温。

2. 将试验管装入传热实验装置中，打开水泵，使水流通过试验管。

3. 记录试验管的进口和出口水温，以及进口和出口水的流量。

4. 根据实验数据计算出传热系数和传热表面积。

四、实验数据处理。

1. 根据实验数据计算出传热系数和传热表面积。

2. 绘制传热系数与雷诺数的关系曲线。

五、实验结果分析。

根据实验结果，我们可以得出传热系数与雷诺数呈线性关系，传热系数随雷诺数的增大而增大。

传热表面积的计算结果与实际情况相符合。

六、实验结论。

通过本次传热实验，我们深入了解了传热原理，掌握了传热系数和传热表面积的计算方法，提高了实验操作能力和数据处理能力。

七、实验总结。

传热实验是化工原理课程中的重要实践环节，通过实验操作，我们不仅学到了理论知识，更加深了对传热原理的理解。

在今后的学习和工作中，我们将继续努力，不断提高自己的实验能力和科研能力。

通过本次传热实验，我们对传热原理有了更深入的了解，掌握了传热系数和传热表面积的计算方法，提高了实验操作能力和数据处理能力。

希望通过这篇实验报告，能够对大家有所帮助，也希望大家能够在今后的学习和工作中继续努力，不断提高自己的实验能力和科研能力。

化工原理实验之对流传热实验

化工原理实验之对流传热实验化工原理实验报告之传热实验学院学生姓名专业学号年级二Ο一五年十一月一、实验目的1.测定冷空气—热蒸汽在套管换热器中的总传热系数K；2.测定空气或水在圆直管内强制对流给热系数；3.测定冷空气在不同的流量时，Nu与Re之间的关系曲线，拟合准数方程。

二、实验原理（1）冷空气-热蒸汽系统的传热速率方程为mt KA Q ∆= )ln(2121t t t t t m ∆∆∆-∆=∆，11t T t-=∆，22t T t -=∆)(21t t C V Q p -=ρ式中，Q —单位时间内的传热量，W ;A —热蒸汽与冷空气之间的传热面积，2m ，dl A π=; m t ∆—热蒸汽与冷空气之间的平均温差，℃或K K —总传热系数，)℃/(2⋅m W ； d —换热器内管的内直径，d =20mm l —换热器长度，l =1.3m ；V —冷空气流量，s m /3；pC 、ρ—冷空气密度，3/m kg 空气比热，kg J /;21t t 、—冷空气进出换热器的温度，℃； T —热蒸汽的温度，℃。

实验通过测量热蒸汽的流量V ，热蒸汽进、出换热器的温度T 1和T 2 （由于热蒸汽温度恒定，故可直接使用热蒸汽在中间段的温度作为T ）,冷空气进出换热器的温度t 1和t 2，即可测定K 。

（2）热蒸汽与冷空气的传热过程由热蒸汽对壁面的对流传热、间壁的固体热传导和壁面对冷空气的对流传热三种传热组成，其总热阻为：2211111d h d d bd h K m ++=λ 其中,21h h 、—热空气，冷空气的给热系数，)℃/(⋅m W ；21d d d m 、、—内管的内径、内外径的对数平均值、外径，m ； λ—内管材质的导热系数，)℃/(⋅m W 。

在大流量情况下，冷空气在夹套换热器壳程中处于强制湍流状态，h2较大，221d h d 值较小；λ较大，md dλ1值较小，可忽略，即 1h K ≈（3）流体在圆形直管中作强制对流时对管壁的给热系数关联式为n m C Nu Pr Re '=。

化工原理第四章对流传热

2/23/2020
（2）Gr>25000时，自然对流的影响不能忽略时可按前述方法处理，然后乘以校正系数 f：
f 0.8(1 0.015Gr1/ 3)
【注意】在换热器设计中，应尽量避免在层流条件下进行传热，因为此时对流传热系数小，从而使总传热系数也很小。
2/23/2020
【例】列管冷凝器中，用水冷却有机物蒸气，水以0.5m/s的速度在Ф25×2的管内流动，进水温度为20 ℃，出水温度为40 ℃。试求水对管壁的对流传热系数。
2/23/2020
【解】在确定各物理量时，先确定定性温度。
一般情况下，用进出设备流体的温度的平均值
（算术平均值），即：
t t进＋t出＝20＋40＝30℃
2
2
查数据手册，30℃时水的物性数据为：

与传热有关的流体物性
Gr gtl3 2 表示由温度差引起的浮力与
2
粘性力之比
2/23/2020
4、注意事项（1）适用范围
在测定准数关联式的各项指数时，实验范围是有限的。因此，准数关联式的使用范围也就是有限制的，使用时不能超出适用范围。（2）定性温度【定义】在处理实验数据时要取一个有代表性的温度以确定物性参数的数值，这个确定物性参数数值的温度称为定性温度。
层分离，产生旋涡，增加湍动，使增大。
（1）形状比如管、板、管束等；（2）尺寸比如管径和管长等；（3）位置比如管子的排列方式（如管束有正四方形和三角形排列）；管或板是垂直放置还是水平放置。
2/23/2020
5、是否发生相变【现象】主要有蒸汽冷凝和液体沸腾。【特点】发生相变时，汽化或冷凝的潜热远大于温度变化的显热（r远大于Cp）。【结论】一般情况下，有相变化时对流传热系数较大，即：

中南大学09届化工原理实验报告

中南大学化学化工学院化工原理实验（2012）实验报告学生姓名学号专业班级同组成员一、流体阻力实验一、实验目的1.学习直管摩擦阻力△P f、直管摩擦系数λ的测定方法。

2.掌握直管摩擦系数λ与雷诺数Re之间关系及其变化规律。

3.掌握弯头等局部阻力系数ξ测定方法。

4.学习流量流速的几种测量方法和技巧。

5.掌握坐标系的选用方法和对数坐标系的使用方法。

二、实验装置秒表一块、温度计一支。

图1 实验装置实物图表1 装置管道尺寸一览表实验装置如图1所示。

主要部分由水槽，不同管径、材质的管子，各种阀门或管件，孔板流量计、文丘里流量计、皮托测速管等组成。

最下边的第五根为内径6mm的细铜管，用于层流流动阻力的测定。

三、实验内容1 孔板流量计孔流系数的测定ρρρρ)(2)(2-=-==z oo b a o o o o gR A C p p A C u A V （1-1）关联Co ～Re 曲线2 文丘里流量计的流量系数的测定ρρρρ)(2)(2-=-=z oV o a oV gR A C p p A C V （1-2）关联Cv ～Re 曲线 3 掌握毕托管测速原理o u = （1-3）关联C ～Re 曲线4 测定流体在螺纹管内的λ～Re 。

5 测定流体在直管内的λ～Re 。

6 测定90o 标准弯头的局部阻力系数ξ～Re 。

7.滞留区摩擦系数的测定，绘制λ～Re 关系图。

四、实验原理l ．直管阻力系数测定直管的摩擦系数是雷诺数和管的相对粗糙度（ε/d ）的函数，即λ=Φ（Re ，ε/d ），因此，相对粗糙度一定，λ与Re 有一定的关系。

根据流体力学的基本理论，摩擦系数与阻力损失之间存在如下的关系：2u d l h 2f λ=（1-4）式中：h f ——阻力损失，J/kg ； l ——管段长度，m ； d ——管径，m ； u ——流速，m/s ； λ——摩擦系数。

管路的摩擦系数是根据这一理论关系来测定的。

对已知长度、管径的直管，在一定流速范围内，测出阻力损失，然后按式（1－4）求出摩擦系数。

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。

中南大学化工原理实验报告

3、弯头阻力管Dg25。突扩、突缩，内径分别为25mm变32mm，32mm变22mm。
4、差压测量：采用ZQ501差压传感器采集信号，电控箱仪表显示，精度:0.3﹪FS，共六套传感器。
5、流量测量：涡轮流量计（单位m3/h）、文丘里流量计喉径￠27mm、孔板流量计孔径￠18.5mm。
6、显示仪表；差压显示采用智能数字显示报警仪，温度显示采用XMZA数显仪表。
ΔP (KPa)
Vs(m3/h)
Vs(m3/s)*10-3
λ
lgλ
lgRe
1
6.2
16.2532
4.51478
0.0131434
-1.88129
5.09884
2
5.1
14.1119
3,91997
0.0143415
-1.84340
5.03748
3
4.1
11.51830
3.19953
0.0173062
-1.76180
5
56.3
7.20330
2.00092
0.329289
-0.482422
5.02232
6
43.1
6.11258
1.69794
0.319364
-0.495741
4.95102
7
34.5
5.42283
1.50634
0.316677
-0.49பைடு நூலகம்384
4.89902
以以上表格中数据2来计算
1.直管阻力磨擦系数λ的测定
三、实验装置
实验装置：JK-LDZ流体流动阻力实验装置，湘潭金凯化工装备技术有限公司
1、光滑管有Dg40、Dg25、Dg20、Dg8，φ18 Dg15粗糙管、管长2000mm,测压点距离1500mm。

对流传热实验实验报告

对流传热实验实验报告一、实验目的对流传热现象在工业生产和日常生活中广泛存在，深入理解对流传热的原理和规律对于优化传热过程、提高能源利用效率具有重要意义。

本次对流传热实验的主要目的包括：1、测定空气在圆形直管内强制对流传热的表面传热系数，并与经验关联式的计算值进行比较，加深对对流传热基本原理的理解。

2、了解实验设备的结构和工作原理，掌握实验数据的测量和处理方法。

3、观察和分析影响对流传热系数的因素，如流速、温度等。

二、实验原理对流传热是指流体与固体壁面之间的热量传递过程。

在强制对流情况下，流体的流速对传热系数有着显著的影响。

根据牛顿冷却定律，对流传热的热流量＄＼Phi$ 可以表示为：＄＼Phi ＝ hA\Delta T$其中，＄h$ 为表面传热系数，＄A$ 为传热面积，＄＼Delta T$ 为壁面与流体之间的温差。

对于圆形直管内的强制对流传热，表面传热系数可以通过经验关联式计算。

在本次实验中，采用迪图斯贝尔特（DittusBoelter）关联式：＄Nu ＝ 0023Re^｛08}Pr^｛n}＄其中，＄Nu$ 为努塞尔数，＄Re$ 为雷诺数，＄Pr$ 为普朗特数，＄n$ 的取值取决于流体的加热或冷却情况，加热时＄n ＝ 04$，冷却时＄n ＝ 03$。

努塞尔数、雷诺数和普朗特数的定义分别为：＄Nu ＝＼frac{hd}｛k}＄＄Re ＝＼frac{ud\rho}｛＼mu}＄＄Pr ＝＼frac{＼mu C_{p}｝｛k}＄其中，＄d$ 为管道内径，＄k$ 为流体的热导率，＄u$ 为流体流速，＄＼rho$ 为流体密度，＄＼mu$ 为流体动力粘度，＄C_{p}＄为流体定压比热容。

通过测量流体的流速、温度、压力等参数，可以计算出雷诺数、普朗特数和温差，进而求得表面传热系数的实验值。

将实验值与关联式的计算值进行比较，可以验证关联式的准确性，并分析误差产生的原因。

三、实验设备本次实验所使用的对流传热实验装置主要由风机、风道、电加热管、圆形直管、测温热电偶、压差计、流量计等组成，如图 1 所示。

化工原理对流传热

' 12741.741 2218W / m2 ℃

4
qm1/ 1 (d22 d12 )

2500/ 3600 860 0.785(0.0602 0.0402 )

0.514
2019/8/12
3．准数关联式的适用范围。
2019/8/12
5 无相变时对流传热系数的经验关联式
一、流体在管内的强制对流
1．圆形直管内的湍流
Nu 0.023Re0.8 Prn
0.023 ( du )0.8 ( cp )n
d

适用范围：
Re>10000，0.7<Pr<160，<2mPa.s，l/d>60
2019/8/12
Nu l
Re du
Nusselt(努塞尔特)待定准数 Reynolds，流动型态对对流传热的影响
Pr c p Prandtl(普朗特)，流体物性对对流传热

的影响
Gr gtl 3 2 2
Grashof(格拉斯霍夫)，自然对流对对流传热的影响
湍流核心温度梯度小，对流方式
过渡区域热传导和对流方式
二、壁面和流体间的对流传热速率
1、对流传热速率表达式
据传递过程速率的普遍关系，壁面和流体间的对流传热速率：
对流传热速率

对流传热推动力对流传热阻力

系数

推动力
推动力：壁面和流体间的温度差
阻力：影响因素很多，但与壁面的表面积成反比。
对流传热速率方程可以表示为：
(4) 弯曲管内 d
f 11.77 d 1 R
d
2019/8/12

化工原理第四章习题及答案

第四章传热一、名词解释1、导热若物体各部分之间不发生相对位移，仅借分子、原子和自由电子等微观粒子的热运动而引起的热量传递称为热传导（导热）。

2、对流传热热对流是指流体各部分之间发生相对位移、冷热流体质点相互掺混所引起的热量传递。

热对流仅发生在流体之中, 而且必然伴随有导热现象。

3、辐射传热任何物体, 只要其绝对温度不为零度(0K), 都会不停地以电磁波的形式向外界辐射能量, 同时又不断地吸收来自外界物体的辐射能, 当物体向外界辐射的能量与其从外界吸收的辐射能不相等时, 该物体就与外界产生热量的传递。

这种传热方式称为热辐射。

4、传热速率单位时间通过单位传热面积所传递的热量（W/m2）5、等温面温度场中将温度相同的点连起来，形成等温面。

等温面不相交。

二、单选择题1、判断下面的说法哪一种是错误的（）。

BA 在一定的温度下，辐射能力越大的物体，其黑度越大；B 在同一温度下，物体吸收率A与黑度ε在数值上相等，因此A与ε的物理意义相同；C 黑度越大的物体吸收热辐射的能力越强；D 黑度反映了实际物体接近黑体的程度。

2、在房间中利用火炉进行取暖时，其传热方式为_______ 。

CA 传导和对流B 传导和辐射C 对流和辐射3、沸腾传热的壁面与沸腾流体温度增大，其给热系数_________。

CA 增大B 减小C 只在某范围变大D 沸腾传热系数与过热度无关4、在温度T时，已知耐火砖辐射能力大于磨光铜的辐射能力，耐火砖的黑度是下列三数值之一，其黑度为_______。

AA B 0.03 C 15、已知当温度为T时，耐火砖的辐射能力大于铝板的辐射能力，则铝的黑度______耐火砖的黑度。

DA 大于B 等于C 不能确定是否大于D 小于6、多层间壁传热时，各层的温度降与各相应层的热阻_____。

AA 成正比B 成反比C 没关系7、在列管换热器中，用饱和蒸汽加热空气，下面两项判断是否正确：A甲、传热管的壁温将接近加热蒸汽温度；乙、换热器总传热系数K将接近空气侧的对流给热系数。

化工原理第四章第三节

体的热导率较小，该层热阻较大，温度差较大，即温度梯度较大。过渡区对流和热传导共同作用，在该层内温度
变化较缓慢。
湍流主体热阻很小，温度梯度很小，各处的温度基本相同。
2020/3/25
对流传热是集对流和热传导于一体的综合现象。对流传热的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主要途径。
度与饱和蒸汽温度的算术平均值，即TS TW 2
冷凝液沿壁面流动的横截面积为S，则流动当量直径为
de
4S
Π－壁面的润湿周边长度，m，垂直管，Π =πd0，
垂直板，Π为板的宽度。
2020/3/25
冷凝液的液膜沿壁面流动的Re表达式为
Re deu 4lT
r
2020/3/25
3）影响冷凝传热的因素 a) 蒸汽中不凝气体含量的影响
1）蒸汽冷凝的方式 a) 膜状冷凝：若冷凝液能够浸润壁面，在壁面上形成一完
整的液膜
b)滴状冷凝：若冷凝液体不能润湿壁面，由于表面张力的作用，冷凝液在壁面上形成许多液滴，并沿壁面落下
2020/3/25
2020/3/25
2）膜状冷凝的传热系数
a)蒸汽在水平管外膜状冷凝
由于管径较小，液膜通常呈层流流动
'
1 1.77
di R
5）流体在非圆形管中作强制对流
对于非圆形管内对流传热系数的计算，前面有关的经
验式都适用，只要将特征尺寸由圆管内径改为当量直径。
传热当量直径de
4
流体流动截面积传热周边长度
计算结果欠准确，另一种方法是通过实验求得常用
的非圆型管道的对流传热系数的关联式。
2020/3/25
套管环隙中的对流传热，用水和空气做实验，所得的关联式为：

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、测定加入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 则：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）选基本变量（独立，含M ，L ，T ，Q-热力学温度） ρ，l ，μ, λ4）无量纲化非基本变量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强制对流圆管内表面加热：Nu ＝ARe a Pr 0.4 圆管传热基本方程： 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。

化工原理实验报告

实验-伯努利实验一、实验目的1.熟悉流体流动中各种能量和压头的概念及相互转化关系，加深对伯努利方程的理解。

2、观察各能量（或压头）随流量的变化规律。

2、实验原理1、当不可压缩流体在管道中稳定流动时，由于管道条件（如位置高度、管道直径等）的变化，会引起流动过程中三种机械能的相应变化——势能、动能和静压能。

和相互转换。

对于理想流体，在系统的任何截面，虽然三个能量不一定相等，但能量之和是守恒的（机械能守恒定律）。

2.对于实际流体，由于摩擦的存在，流体的一部分机械能总是随着摩擦和碰撞在流动中转化为热能而损失掉。

因此，对于实际流体来说，任何两段的机械能之和都不相等，两者之差就是机械损失。

3、上述机械能可以用U 型差压表中的液位差来表示，分别称为位置压头、动压头和静压头。

当测压直管上的小孔（即测压孔）与水流方向垂直时，测压管的液柱高度（位置压头）为静压头与水位之和。

动压头。

任意两段之间的压头、静压头和动压头之和的差值就是损失水头。

4. 伯努利方程∑+++=+++f h pu gz We p u gz ρρ2222121122在哪里：1Z , 2Z ——各截面与参考平面的距离（m ）1u , 2u ——各截面中心点的平均流速（可由流速及其截面积求得）（m/s ）1P , 2p ——各截面中心点静压（可从U 型差压表的液位差得知）( Pa )对于没有能量损失和没有附加功的理想流体，上式可以简化为ρρ2222121122p u gz p u gz ++=++测量通过管道的流量后，可以计算出断面的平均流速ν和动压g 22ν，从而得到各断面测量管的水头和总水头。

3. 实验流程图泵的额定流量为10L/min ，扬程为100W 8m ，输入功率为80W 。

实验管：直径15mm 。

四、实验操作步骤及注意事项1、熟悉实验设备，分清各测压管与各测压点的对应关系，以及皮托管的测点。

2. 打开供水开关，将水箱注满水。

水箱溢出后，关闭排水阀，检查所有测压管水面是否齐平。

中南大学化工原理实验④对流传热

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化工原理实验(四)空气-蒸汽对流给热系数测定

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