化工原理实验报告(传热)
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。
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。
化工原理实验报告(传热)
北京化工大学化工原理实验报告传热膜系数测定实验院(部):化学工程学院专业:化学工程与工艺班级:化工1005*名:*** 2010011136同组人员:王彬刘玥波方郡实验名称:传热膜系数测定实验实验日期: 2012.11.28传热膜系数测定实验一、摘要本实验以套管换热器为研究对象,以冷空气及热蒸汽为介质,冷空气走黄铜管内,即管程,热蒸汽走环隙,即壳程,研究热蒸汽与冷空气之间的传热过程。
通过测得的一系列温度及孔板压降数值,分别求得正常条件和加入静态混合器后的强化条件下的对流传热膜系数α及Nu ,做出lg (Nu/Pr0.4)~lgRe 的图像,分析出传热膜系数准数关联式Nu=ARemPr0.4中的A 和m 值。
关键词:对流传热 Nu Pr Re α A 二、实验目的1、掌握传热膜系数α及传热系数K 的测定方法;2、通过实验掌握确定传热膜系数准数关系式中的系数A 和指数m 、n 的方法;3、通过实验提高对准数关系式的理解,并分析影响α的因素,了解工程上强化传热的措施。
三、实验原理黄铜管内走冷空气,管外走100℃的热蒸汽,壁内侧热阻1/α远远大于壁阻、垢阻及外侧热阻,因此研究传热的关键问题是测算α,当流体无相变时对流传热准数关系式的一般形式为:p n m Gr A Nu Pr Re ⋅⋅=对于强制湍流有: n m A Nu Pr Re =用图解法对多变量方程进行关联,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)。
在两边取对数,得到直线方程为Re lg lg Pr lg4.0m A Nu+= 在双对数坐标中作图,求出直线斜率,即为方程的指数m 。
在直线上任取一点函数值代入方程中,则可得到系数A ,即mNuA RePr4.0=其中 λαλμμρdNu Cp du ===,Pr ,Re 实验中改变空气的流量,以改变Re 值。
根据定性温度计算对应的Pr 值。
同时,由牛顿冷却定律,求出不同流速下的传热膜系数值,进而求得Nu 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。
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本文部分内容来自网络整理,本司不为其真实性负责,如有异议或侵权请及时联系,本司将立即删除!== 本文为word格式,下载后可方便编辑和修改! ==化工原理实验实验报告篇一:化工原理实验报告吸收实验姓名专业月实验内容吸收实验指导教师一、实验名称:吸收实验二、实验目的:1.学习填料塔的操作;2. 测定填料塔体积吸收系数KYa.三、实验原理:对填料吸收塔的要求,既希望它的传质效率高,又希望它的压降低以省能耗。
但两者往往是矛盾的,故面对一台吸收塔应摸索它的适宜操作条件。
(一)、空塔气速与填料层压降关系气体通过填料层压降△P与填料特性及气、液流量大小等有关,常通过实验测定。
若以空塔气速uo[m/s]为横坐标,单位填料层压降?P[mmH20/m]为纵坐标,在Z?P~uo关系Z双对数坐标纸上标绘如图2-2-7-1所示。
当液体喷淋量L0=0时,可知为一直线,其斜率约1.0—2,当喷淋量为L1时,?P~uo为一折线,若喷淋量越大,Z?P值较小时为恒持Z折线位置越向左移动,图中L2>L1。
每条折线分为三个区段,液区,?P?P?P~uo关系曲线斜率与干塔的相同。
值为中间时叫截液区,~uo曲ZZZ?P值较大时叫液泛区,Z线斜率大于2,持液区与截液区之间的转折点叫截点A。
姓名专业月实验内容指导教师?P~uo曲线斜率大于10,截液区与液泛区之间的转折点叫泛点B。
在液泛区塔已Z无法操作。
塔的最适宜操作条件是在截点与泛点之间,此时塔效率最高。
图2-2-7-1 填料塔层的?P~uo关系图 Z图2-2-7-2 吸收塔物料衡算(二)、吸收系数与吸收效率本实验用水吸收空气与氨混合气体中的氨,氨易溶于水,故此操作属气膜控制。
若气相中氨的浓度较小,则氨溶于水后的气液平衡关系可认为符合亨利定律,吸收姓名专业月实验内容指导教师平均推动力可用对数平均浓度差法进行计算。
其吸收速率方程可用下式表示: NA?KYa???H??Ym(1)式中:NA——被吸收的氨量[kmolNH3/h];?——塔的截面积[m2]H——填料层高度[m]?Ym——气相对数平均推动力KYa——气相体积吸收系数[kmolNH3/m3·h]被吸收氨量的计算,对全塔进行物料衡算(见图2-2-7-2):NA?V(Y1?Y2)?L(X1?X2) (2)式中:V——空气的流量[kmol空气/h]L——吸收剂(水)的流量[kmolH20/h]Y1——塔底气相浓度[kmolNH3/kmol空气]Y2——塔顶气相浓度[kmolNH3/kmol空气]X1,X2——分别为塔底、塔顶液相浓度[kmolNH3/kmolH20] 由式(1)和式(2)联解得:KYa?V(Y1?Y2)(3) ??H??Ym为求得KYa必须先求出Y1、Y2和?Ym之值。
化工原理实验传热实验报告
化工原理实验传热实验报告化工原理实验传热实验报告一、引言传热是化工过程中不可或缺的环节,对于提高反应速率和产品质量具有重要意义。
为了研究传热现象,我们进行了一系列的实验。
本实验旨在通过传热实验,探究传热的基本原理和影响因素,为化工过程的优化提供理论依据。
二、实验目的1. 了解传热的基本原理和传热方式;2. 掌握传热实验的基本方法和技巧;3. 分析传热过程中的影响因素。
三、实验原理1. 传热方式传热主要有三种方式:传导、对流和辐射。
传导是通过物质内部的分子传递热量,对流是通过流体的运动传递热量,辐射是通过电磁波传递热量。
2. 传热方程传热过程可以用传热方程来描述,常见的传热方程有热传导方程、牛顿冷却定律和斯特藩-玻尔兹曼定律。
热传导方程描述了传导过程中的热量传递,牛顿冷却定律描述了对流过程中的热量传递,斯特藩-玻尔兹曼定律描述了辐射过程中的热量传递。
3. 传热系数传热系数是描述传热能力的物理量,它与传热介质的性质和传热过程中的条件有关。
传热系数越大,传热能力越强。
四、实验装置和步骤1. 实验装置本实验采用了传热实验装置,包括传热试验台、传热介质、传热表面、传热源和传热计等。
2. 实验步骤(1)将传热试验台接通电源,使传热源加热。
(2)调节传热介质的流量和温度。
(3)通过传热计测量传热过程中的温度变化。
(4)记录实验数据,并进行数据处理和分析。
五、实验结果与分析通过实验测得的数据,我们可以计算传热系数和传热速率,进而分析传热过程中的影响因素。
1. 传热系数传热系数与传热介质的性质、传热表面的形状和条件有关。
通过实验数据的处理,我们可以计算得到传热系数,并与理论值进行比较,从而评估传热实验的准确性和可靠性。
2. 传热速率传热速率是描述传热过程中热量传递的快慢程度的物理量。
通过实验数据的处理,我们可以计算得到传热速率,并分析传热过程中的传热效率和能耗。
六、实验总结通过本次传热实验,我们深入了解了传热的基本原理和传热方式,掌握了传热实验的基本方法和技巧。
化工原理传热实验报告
化工原理传热实验报告化工原理传热实验报告引言:传热是化工工程中非常重要的一项基础工艺,它涉及到许多化工过程中的关键环节,如加热、冷却、蒸发等。
为了深入了解传热过程的原理和规律,我们进行了一系列的传热实验。
本报告将从传热的基本概念、实验装置、实验方法和实验结果等方面进行详细阐述。
一、传热的基本概念传热是指热量从高温物体传递到低温物体的过程。
传热可以通过三种方式进行:传导、对流和辐射。
传导是指热量通过物质内部的分子振动和碰撞传递,对流是指热量通过流体的流动传递,而辐射则是指热量通过电磁波辐射传递。
在化工过程中,这三种方式常常同时存在,因此对传热过程进行深入研究具有重要意义。
二、实验装置我们设计了一个简单的传热实验装置,包括一个加热器、一个冷却器和一个温度计。
加热器用来提供热源,冷却器则用来吸收热量。
温度计用来测量加热器和冷却器的温度变化。
实验装置的设计合理与否将直接影响到实验结果的准确性。
三、实验方法在实验开始之前,我们首先将实验装置中的冷却器和加热器置于同一温度下,以确保初始温度相同。
然后,我们将加热器加热至一定温度,同时记录加热器和冷却器的温度变化。
在记录温度变化的同时,我们还测量了环境温度和湿度等因素,以排除外界环境对实验结果的影响。
四、实验结果通过实验,我们得到了加热器和冷却器的温度变化曲线。
根据温度变化曲线,我们可以计算出传热速率和传热系数等参数。
实验结果表明,在传热过程中,传热速率与温度差成正比,与传热面积和传热系数成反比。
此外,传热速率还受传热介质的性质和流速等因素的影响。
五、实验分析通过对实验结果的分析,我们可以得出一些结论。
首先,传热速率与温度差成正比,这是因为温度差越大,热量传递的驱动力越大,传热速率也就越快。
其次,传热速率与传热系数成反比,这是因为传热系数越大,热量传递的效率越高,传热速率也就越快。
最后,传热速率还受传热介质的性质和流速等因素的影响,这需要进一步的研究和实验来探究。
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。
化工原理实验报告(传热)
北京化工大学化工原理实验报告传热膜系数测定实验院(部):化学工程学院专业:化学工程与工艺班级:化工1005姓名:江海洋 2010011136同组人员:王彬刘玥波方郡实验名称:传热膜系数测定实验实验日期: 2012.11.28传热膜系数测定实验一、摘要本实验以套管换热器为研究对象,以冷空气及热蒸汽为介质,冷空气走黄铜管内,即管程,热蒸汽走环隙,即壳程,研究热蒸汽与冷空气之间的传热过程。
通过测得的一系列温度及孔板压降数值,分别求得正常条件和加入静态混合器后的强化条件下的对流传热膜系数α及Nu ,做出lg (Nu/Pr0.4)~lgRe 的图像,分析出传热膜系数准数关联式Nu=ARemPr0.4中的A 和m 值。
关键词:对流传热 Nu Pr Re α A 二、实验目的1、掌握传热膜系数α及传热系数K 的测定方法;2、通过实验掌握确定传热膜系数准数关系式中的系数A 和指数m 、n 的方法;3、通过实验提高对准数关系式的理解,并分析影响α的因素,了解工程上强化传热的措施。
三、实验原理黄铜管内走冷空气,管外走100℃的热蒸汽,壁内侧热阻1/α远远大于壁阻、垢阻及外侧热阻,因此研究传热的关键问题是测算α,当流体无相变时对流传热准数关系式的一般形式为:p n m Gr A Nu Pr Re ⋅⋅=对于强制湍流有: nm A Nu Pr Re =用图解法对多变量方程进行关联,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)。
在两边取对数,得到直线方程为Re lg lg Pr lg4.0m A Nu+= 在双对数坐标中作图,求出直线斜率,即为方程的指数m 。
在直线上任取一点函数值代入方程中,则可得到系数A ,即mNuA RePr4.0=其中 λαλμμρdNu Cp du ===,Pr ,Re 实验中改变空气的流量,以改变Re 值。
根据定性温度计算对应的Pr 值。
同时,由牛顿冷却定律,求出不同流速下的传热膜系数值,进而求得Nu 值。
化工原理实验报告_空气总传热
总传热系数与对流传热系数的测定一、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、实验原理本实验采用套管式换热器,热流体走管间,为蒸汽冷凝,冷流体走内管,为空气。
该传热过程由水蒸气到不锈钢管外管壁的对流传热、从外管壁到内管壁的传导传热、内管壁到冷水的对流传热三个串联步骤组成。
实验流程如图1所示。
图1. 传热实验装置流程图1-空气流量调节阀 2-转子流量计 3-蒸汽调节阀 4-蒸汽压力表 5-套管换热器 6-冷凝水排放筒 7-旋塞 8-空气进口温度计 9-空气出口温度计 10-不凝气排放口套管换热器5由不锈钢管(或紫铜管)内管和无缝钢外管组成。
内管的进出口端各装有热电阻温度计一支,用于测量空气的进出口温度。
内管的进、出口端及中间截面外壁表面上,各焊有三对热电偶,型号为WRNK-192。
不锈钢管规格Φ21.25⨯2.75,长1.10米 S=πd o L=0.0734m 2 紫铜管Φ16⨯2,长1.20米 S=πd o L=0.0603m 2 转子流量计(空气,0~20m 3/h ,20℃) 数字显示表SWP-C40此设备的总传热系数可由下式计算:mt S QK ∆⋅=其中 ()()出进出进t T t T t T t T t m -----=∆ln式中:Q ——传热速率,W ;S ——传热面积,m 2;S=πd o Lm t ∆——对数平均温度差,℃T ——饱和蒸汽温度,℃,根据饱和蒸汽压力查表求得;出进、t t ——分别为空气进、出口温度,℃。
通过套管换热器间壁的传热速率,即空气通过换热器被加热的速率,用下式求得:()进出t t c m Q p s -⋅⋅=, W其中,C p 应取进、出口平均温度下空气的比热容。
W=V s ⋅ρ,其中ρ为进口温度下空气的密度。
对流传热系数的计算公式为m t S Q ∆⋅⋅=α式中S ─内管的内表面积,m 2;α─空气侧的对流传热系数,W/(m 2⋅︒C);∆t m ─空气与管壁的对数平均温度差,︒C 。
化工原理实验报告传热
化工原理实验报告传热化工原理实验报告:传热引言:传热是化工过程中不可或缺的一环,它涉及到热量的传递和转化。
在化工实验中,我们经常需要进行传热实验,以研究物质在不同温度下的传热特性。
本次实验旨在探究传热的基本原理,并通过实验数据分析,验证传热方程式的准确性。
实验目的:1. 了解传热的基本原理和传热方式;2. 掌握传热方程式的计算方法;3. 分析实验数据,验证传热方程式的准确性。
实验原理:传热是指热量从高温物体传递到低温物体的过程。
根据传热方式的不同,传热可以分为三种形式:传导、对流和辐射。
传导是指热量通过物质内部的分子间传递。
在实验中,我们使用了传导传热的方式,通过热板将热量传递给试样,进而测量试样的温度变化。
传导传热的速率与试样的导热系数、面积、温度差以及传热距离有关。
实验步骤:1. 准备实验所需材料:热板、试样、温度计等;2. 将试样放置在热板上,并将温度计插入试样中;3. 打开热板,设置合适的温度,开始传热实验;4. 记录试样的初始温度和时间,随后每隔一段时间记录一次试样的温度;5. 实验结束后,整理实验数据,进行数据分析。
实验数据分析:通过实验记录的数据,我们可以计算出试样的传热速率、传热系数以及传热面积。
根据传热方程式,传热速率与传热系数、传热面积和温度差成正比。
通过对实验数据的处理,我们可以验证传热方程式的准确性。
实验结果表明,传热速率随着温度差的增大而增大,与传热系数和传热面积成正比。
这与传热方程式的预测结果一致。
同时,我们还可以根据实验数据计算出试样的导热系数,用以评估试样的传热性能。
实验总结:通过本次传热实验,我们深入了解了传热的基本原理和传热方式。
通过实验数据的分析,我们验证了传热方程式的准确性,并掌握了传热方程式的计算方法。
这对于化工工程师在实际工作中的传热设计和优化具有重要意义。
传热在化工过程中起着至关重要的作用。
通过深入研究传热原理和实验,我们可以更好地理解物质的传热特性,为化工工艺的设计和改进提供科学依据。
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。
化工原理传热实验报告数据处理
化工原理传热实验报告数据处理一、实验原理及设备传热实验是研究物体之间热量传递规律的一项重要实验。
通过将两个温度不同的物体放在一起,实验者可以观察到热量从高温处流入低温处的过程,了解热量传递过程的基本规律。
传热实验设备一般包括热源、加热试样、冷却试样、温度传感器、数据采集仪等部分。
本次实验选用了著名的皮尔逊方块,制作成4块不同材质、不同面积的样品,放置在不同位置的水槽中进行热传递实验。
使用热电偶连接到数据采集仪上,记录样品在不同位置、不同时间下的温度变化情况。
二、实验操作及结果处理1.样品制作按照实验要求,制作了4块皮尔逊方块。
分别由铜、铝、塑料和木头材料制成,每块样品的底面积为$A=10cm^2$,高度为$h=2cm$。
制作完成后对样品进行了称重、测量底面积和高度等工作,得到各样品的物理参数如表1所示。
| 材质 | 底面积$A/cm^2$ | 高度$h/cm$ | 质量$m/g$ | 密度$\rho/g·cm^{-3}$ || ---- | ------------ | --------- | ------- | ------------ || 铜 | 10 | 2 | 51.23 | 8.96 || 铝 | 10 | 2 | 17.80 | 2.70 || 塑料 | 10 | 2 | 5.60 | 1.20 || 木头 | 10 | 2 | 3.52 | 0.62 |2.加载试样并测量温度将实验装置接通电源,确定水槽中的水温为恒定温度,同时通过调节电源电压来控制热源的输出功率。
将4个样品放置在4个不同的位置,使用热电偶在每个样品处测量温度。
记录下每个样品在不同时间下的温度变化情况,如表2所示。
| 时间$t/min$ | 位置1(铜)/℃ | 位置2(铝)/℃ | 位置3(塑料)/℃ | 位置4(木头)/℃ || ---------- | ------------ | ------------ | ------------ | ------------ || 0 | 80.3 | 80.3 | 80.3 | 80.3 || 2 | 78.4 | 77.9 | 76.8 | 74.8 || 4 | 76.5 | 75.6 | 72.8 | 68.5 || 6 | 74.6 | 73.3 | 68.8 | 62.5 || 8 | 72.4 | 70.8 | 64.8 | 57.5 || 10 | 70.3 | 68.2 | 60.8 | 52.6 || 12 | 68.2 | 65.5 | 56.8 | 47.9 || 14 | 66.1 | 62.9 | 52.8 | 43.2 || 16 | 64.0 | 60.3 | 48.8 | 38.6 || 18 | 62.0 | 57.9 | 44.8 | 34.1 || 20 | 59.9 | 55.6 | 40.8 | 29.8 |3.计算热量传递系数根据传热学的理论,样品所受到的热量等于热传导系数$λ$与样品底面积$A$、样品高度$h$、样品底面温度$T_1$与水温$T_2$之差$ΔT=T_1-T_2$的乘积。
化工原理实验-传热实验
传热实验——传热系数的测定2011011743 分1 黄浩实验日期:2013-11-15同组实验者:周昱、曹庆辰、陈辰地点:化工实验教学中心108室实验内容:传热系数的测定一、实验目的(1)掌握传热系数K、给热系数α和导热系数λ的测定方法。
(2)比较保温管、裸管、汽水套管的传热速率,并进行讨论。
(3)掌握热电偶测温原理及相关二次仪表的使用方法。
二、实验原理根据传热基本方程、牛顿冷却定律及圆筒壁的热传导方程,已知传热设备的结构尺寸,只要测得传热速率Q以及各相关温度,即可算出K、α和λ。
(1)测定汽-水套管的传热系数K [W/(m2·℃)]K=Q/AΔt m式中:A——传热面积,m2;Δt m——冷、热流体的平均温差,℃;Q——传热速率,W;Q=W汽×r式中:W汽——为冷凝液流量(kg/s),r——为汽化潜热(J/kg)。
(2)测定裸管的自然对流给热系数α [W/(m2·℃)]α=Q/A(t w−t f)式中:t W,t f——壁温和空气温度,℃。
(3)测定保温材料的导热系数λ [W/(m·℃)]λ=Qb/A m(T w−t w)式中:q——热通量,W/(m2)T W,t W——保温层两侧的温度,℃;b——保温层的厚度,m;A m——保温层内外壁的平均面积,m2。
三、实验流程与装置该装置主体设备为“三根管”:汽水套管、裸管和保温管。
这“三根管”与锅炉、汽包、高位槽、智能数字显示控制仪等组成整个测试系统。
如图1:图1 传热系数测定的实验装置示意图工艺流程为:锅炉内加热的水蒸气送入汽包,然后在三根并联的紫铜管内同时冷凝,冷凝液由计量管或量筒收集。
三根管外情况不同:一根管外用珍珠岩保温;一根为裸管;还有一根为套管式换热器,管外有来自高位槽的冷却水。
可定性观察到三个设备冷凝速率的差异,并测定K、α和λ。
1)各种设备的尺寸:2)锅炉加热功率:0~6 kW。
3)冷却水流量:0~160 L/h。
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。
化工原理实验传热实验报告
化工原理实验传热实验报告实验名称:玻璃加热传热实验实验目的:1.了解传热的基本概念和传热方式。
2.通过实验验证导热性质和传热规律。
3.了解传热实验仪器操作。
实验仪器和材料:1.导热材料:玻璃棒、铝棒、铜棒。
2.温度计。
3.实验容器:玻璃试管。
实验原理:传热是指热量由高温物体自动传递到低温物体的过程。
传热有三种基本方式:传导、对流和辐射。
在本实验中,我们将研究导热的过程。
导热是指在物质内部,热量由高温区域通过分子的碰撞传递到低温区域的过程。
导热性质与物质的热传导系数有关,热传导系数越大,导热性能越好。
实验步骤:1.准备实验仪器和材料。
2.将玻璃棒、铝棒和铜棒分别放入烧杯中加热,使其温度升高。
3.同时用温度计分别测量烧杯中的水温和棒材的温度。
4.记录每分钟棒材温度的变化,并计算热传导速率。
5.测量完毕后,关闭加热装置,等待温度恢复到室温。
6.重复以上步骤,更换不同材料的棒材,并记录实验数据。
实验数据与结果:根据实验测得的数据,可以计算出每种不同材料的导热系数和传热速率。
通过对比不同材料的数据,可以得出导热性能较好的材料。
实验讨论与结论:通过本实验,我们可以了解到不同材料的导热性能是不同的,其中热传导系数较大的材料具有较好的导热性能。
导热系数的大小对于传热的速率有着重要的影响。
在实验过程中还发现,导热材料的初始温度与实验结果也有关系,初始温度越高,热传导速率也越大。
这是因为初始温度高的材料,在接触水温较低的容器时,热量能更快地传递到水中。
综上所述,本实验通过对导热性质的研究,使我们更好地了解了传热的基本概念和传热方式,并验证了导热性质和传热规律。
同时,也提高了我们对于化工原理的理解和实验操作能力。
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北京化工大学化工原理实验报告传热膜系数测定实验院(部):化学工程学院专业:化学工程与工艺班级:化工1005姓名:江海洋 2010011136同组人员:王彬刘玥波方郡实验名称:传热膜系数测定实验实验日期: 2012.11.28传热膜系数测定实验一、摘要本实验以套管换热器为研究对象,以冷空气及热蒸汽为介质,冷空气走黄铜管内,即管程,热蒸汽走环隙,即壳程,研究热蒸汽与冷空气之间的传热过程。
通过测得的一系列温度及孔板压降数值,分别求得正常条件和加入静态混合器后的强化条件下的对流传热膜系数α及Nu ,做出lg (Nu/Pr0.4)~lgRe 的图像,分析出传热膜系数准数关联式Nu=ARemPr0.4中的A 和m 值。
关键词:对流传热 Nu Pr Re α A 二、实验目的1、掌握传热膜系数α及传热系数K 的测定方法;2、通过实验掌握确定传热膜系数准数关系式中的系数A 和指数m 、n 的方法;3、通过实验提高对准数关系式的理解,并分析影响α的因素,了解工程上强化传热的措施。
三、实验原理黄铜管内走冷空气,管外走100℃的热蒸汽,壁内侧热阻1/α远远大于壁阻、垢阻及外侧热阻,因此研究传热的关键问题是测算α,当流体无相变时对流传热准数关系式的一般形式为:p n m Gr A Nu Pr Re ⋅⋅=对于强制湍流有: n m A Nu Pr Re =用图解法对多变量方程进行关联,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)。
在两边取对数,得到直线方程为Re lg lg Pr lg4.0m A Nu+= 在双对数坐标中作图,求出直线斜率,即为方程的指数m 。
在直线上任取一点函数值代入方程中,则可得到系数A ,即mNuA RePr4.0=其中 λαλμμρdNu Cp du ===,Pr ,Re 实验中改变空气的流量,以改变Re 值。
根据定性温度计算对应的Pr 值。
同时,由牛顿冷却定律,求出不同流速下的传热膜系数值,进而求得Nu 值。
牛顿冷却定律为 m t A Q ∆⋅⋅=α 其中α——传热膜系数,W/(m2•℃); Q ——传热量,W ; A ——总传热面积,m2;Δtm ——管壁温度与管内流体温度的对数平均温差,℃。
传热量可由下式求得 ()()3600/3600/1212t t C V t t C W Qp p -⋅⋅=-⋅=ρ其中W ——质量流量,kg/h ;cp ——冷空气的比定压热容,J/(kg •℃); t1,t2——冷空气的进,出口温度,℃; ρ——定性温度下流体密度,kg/m3; V ——冷空气体积流量,m3/h 。
空气的体积流量由孔板流量计测得,其流量V 与孔板流量计压降Δp 的关系为 54.02.26pV ∆=式中,Δp ——孔板流量计压降,kPa ; V ——空气流量,m3/h 。
四、实验流程图套管式换热实验装置和流程1-风机,2-孔板流量计,3-空气流量调节阀,4-空气入口测温点,5-空气出口测温点,6-水蒸气入口壁温,7-水蒸气出口壁温,8-不凝性气体放空阀,9-冷凝水回流管,10-蒸汽发生器,11-补水漏斗,12-补水阀,13-排水阀1、设备说明本实验空气走内管,蒸汽走管隙(玻璃管)。
内管为黄铜管,其内径为0.020m,有效长度为1.25m。
空气进、出口温度和管壁温度分别由铂电阻(Pt100)和热电偶测得。
测量空气进、出口的铂电阻应置于进、出管得中心。
测量管壁温度用一支铂电阻和一支热电偶分别固定在管外壁两端。
孔板流量计的压差由压差传感器测得。
本实验使用的蒸汽发生器由不锈钢材料制成,装有玻璃液位计,加热功率为1.5kW。
风机采用XGB型漩涡气泵,最大压力17.50kPa,最大流量100m3/h。
2 、采集系统说明(1) 压力传感器本实验装置采用ASCOM5320型压力传感器,其测量范围为0~20kPa。
(2) 显示仪表在实验中所有温度和压差等参数均可由人工智能仪表读取,并实验数据的在线采集与控制,测量点分别为:孔板压降、进出口温度和两个壁温。
3、流程说明本实验装置流程图如下所示,冷空气由风机输送,经孔板流量计计量以后,进入换热器内管(铜管),并与套管环隙中的水蒸气换热。
空气被加热后,排入大气。
空气的流量由空气流量调节阀调节。
蒸汽由蒸汽发生器上升进入套管环隙,与内管中冷空气换热后冷凝,再由回流管返回蒸汽发生器。
放气阀门用于排放不凝性气体,在铜管之前设有一定长度的稳定段,用于消除端效应。
铜管两端用塑料管与管路相连,用于消除热效应。
五、实验操作1、检查蒸汽发生器中的水位,使其保持在水罐高度的1/3~2/3。
2、按下总电源开关,关闭蒸汽发生器补水阀,启动风机,接通蒸汽发生器的发热电源,保持放气阀打开,调整好热电偶位置。
3、用计算机控制风机频率为50Hz,待仪表数值稳定后,记录数据;再每降低3Hz取一实验点,同样等仪表数值稳定后,记录数据,重复实验,12~13次。
4、将静态混合器插入管中,并将其固定,再次调整好热电偶温度计,将风机频率调回50Hz,待仪表数值稳定后,记录数据;每降低3Hz取一实验点,同样等仪表数值稳定后,记录数据,重复实验,12~13次。
5、实验结束后,先停蒸汽发生器电源,再停风机,清理现场,给蒸汽发生器灌水。
六、实验数据处理1、测定空气普通对流传热膜系数(l=1.25,d=0.020m)表一:空气普通膜系数测定实验数据以第三组数据为例,计算过程如下:定性温度t=(t1+t2)/ 2=(39.9+67.1)/ 2=53.5℃查得此定性温度下的物性参数为Cp=1.0294 KJ•Kg-1•K-1ρ=1.2715-0.0035*53.5=1.08425 Kg•m-3μ=(1.71+0.005*53.5)*10-5 =1.98*10-5Pa•sλ=(2.4513+0.0074*53.5)*10-2 =0.028472W•m-1• K-1换热面积A=πdl=π*0.02*1.25=0.079m2对数平均温度Δtm=[(T1-t2)-(T2-t1)]/ln[(T1-t2)/(T2-t1)]=[(99.5-67.1)-(100.1-39.9)]/ln[(99.5-67.1)/(100.1-39.9)] =44.93629℃冷空气的体积流量V=26.2•ΔP 0.54=26.2*1.990.54=37.99111m3•h-1传热膜系数α=ρV C p(t2-t1)/3600/A/Δtm=1.073925*37.99111*1.0294*1000*(67.1-39.9)/3600/0.079/44.93629 =113.5302W•m-2•K-1Nu=dα/λ=0.02*113.5302/0.028472=79.74868Pr=0.7063-2*10 -4*53.5=0.71497u=V*4/π/d2/3600=37.99111*4/π/0.02 2/3600= 33.60855m/sRe=dρu/μ=0.02*1.08425*33.60855/1.98*10-5=36854.68792Nu/Pr0.4=79.74868/0.714970.4=91.202742、测定空气强化对流传热膜系数(l=1.25,d=0.020m,加入混合器)表二:强化后膜系数测定实验数据记录以第三组数据为例,计算过程如下:定性温度t=(t1+t2)/ 2=(39.7+76.4)/ 2=58.05℃查得此定性温度下的物性参数为Cp=1.028121 KJ•Kg-1•K-1ρ=1.2715-0.0035*58.05=1.068325Kg•m-3μ=(1.71+0.005*58.05)*10-5 =2*10-5Pa•sλ=(2.4513+0.0074*58.05)*10-2 =0.028809W•m-1• K-1换热面积A=πdl=π*0.02*1.25=0.079m2对数平均温度Δtm=[(T1-t2)-(T2-t1)]/ln[(T1-t2)/(T2-t1)]=[(99.6-76.4)-(100-39.7)]/ln[(99.6-76.4)-(100-39.7)]=38.90705℃冷空气的体积流量V=26.2•ΔP 0.54=26.2*1.140.54= 28.12095m3•h-1传热膜系数α=ρV C p(t2-t1)/3600/A/Δtm=1.068325*28.12095*1.028121*1000*(76.4-39.7)/3600/0.079/38.90705 =128.8704W•m-2•K-1Nu=dα/λ=0.02*128.8704/0.028809=89.46629Pr=0.7063-2*10 -4*58.05=0.713846u=V*4/π/d2/3600= 28.12095*4/π/0.02 2/3600= 24.87699m/sRe=dρu/μ=0.02*1.068325*24.87699/2*10-5=26573.38442Nu/Pr0.4= 89.46629/0.7138460.4=102.3805612七、实验结果做图及分析根据表一、表二中的数据分别做出普通和强化后的Nu/pr0.4与Re双对数关系曲线如下:结果分析:1.由excel软件线性拟合的直线见上图,读取直线斜率并在直线上任取一点得:(1)正常条件下空气普通对流传热:A=0.014,m=0.82,Nu=0.014*Re0.82*Pr0.4(2)强化条件下空气强化对流传热: A=0.029,m=0.79,Nu=0.029* Re0.79*Pr0.4 2.由上图可知,强化条件下传热较正常情况下好,因为加入静态混合器后,增大了空气的湍动程度,有利于传热。
但加入静态混合器是以增大能量的阻力损失为代价的,因此在强化过程传热的措施重要考虑到兼顾传热效率和能量损失,以获得最大的效益。
3.化工原理课本上介绍的公式为Nu=0.023*Re0.8*Pr0.4,实验结果与之有一定误差的主要原因:(1)蒸汽所在的玻璃管内有冷凝液积存于黄铜管上,从而降低了传热系数。
(2)在进行传热热量计算时,为了简化实验计算,近似以α代替总传热系数K,即令Q=αAΔtm。
(3)改变压降后,度数时间间隔太短,从而传热体系未达到稳定状态,造成读数与实际情况不相符。
八、思考题1、本实验中管壁温度应接近蒸汽温度还是空气温度?为什么?答:管壁温度应接近于蒸汽温度。
因为水蒸气膜状冷凝的对流给热系数很大(5500~500),而空气的强制对流给热系数相对很小(10~100),所以水蒸汽与管壁的传热速率远远大于空气与管壁的传热速率,从而管壁温度更接近于蒸汽温度。
2、管内空气流动速度对传热膜系数有何影响?当空气速度增大时,空气离开热交换器时的温度将升高还是降低?为什么?答:管内空气流动速度的改变将直接影响传热膜系数的大小。