实验五 传热综合实验
天津大学化工基础实验-传热综合实验-数据处理表模板(含公式)
5 104.3 103.54 R2值
6 均值 112.25 83.61833 112.06 83.42
0.99809047 四阶差商表 五阶差商表
11.53 -30.57
-25.87
5 1.08 33.3 87.6 99 3.77 54.3
6 1.35 39.3 88.1 99.1 5.01 48.8
6 39.3 88.1 48.8 63.7 1.131 1.049 1.006 99.1 35.4 1.35 26.002 28.034 24.8 8.169×10-3 401.039 163.995 2.922 2.03 112.248 0.695 2.563 5.01
yi 2 2.965 3.493 3.893 4.145 4.331 4.465 23.292
3.971 1.735 1.722
4.124 1.867 1.869
4.241 1.968 1.973
4.319 2.035 2.036
4.369 2.078 2.081
0.936 1.33 1.74 2.086 2.337 2.563
45.65 -0.066139803 64.08 0.285178942 81.39 0.553885113 94.039 0.735248357 104.292 0.848868056 112.248 0.941178447
4 0.84 28.8 87.4 99.3 2.95 58.6
x 3.971 4.124 4.241 4.319 4.369 4.409
理论y 1.735 1.867 1.968 2.035 2.078 2.113
yi 1.722 1.869 1.973 2.036 2.081 2.113
传热综合实验
应 用
压差表、计前表与风管俄连接胶管，
化 学
并将风机挡位调至4处。
专 业
④进行风冷管路1小时，关闭整个
传热系统电源。
9
化 工
五、实验记录
原
理
实
验
应 用 化 学 专 业
10
化 工
五、实验数据处理
原
理
实
验
应 用 化 学 专 业
11
化 工 原 理 实 验
应 用 化 学 专 业
12
化 工
一、实验目的
原
理 实
①掌握对流传热系数α的测定方法；
验
并应用线性回归分析方法，确定关
联式Nu=ARem中常数A、m的值。
应 ②掌握孔板流量计的使用。
用
化 ③掌握DC-3A微音气泵的使用。
学 专 业
2
化
工 原
二、实验原理
理
实 空气在圆形直管中作湍流流动的给热
验 准数方程：
l
应
Nu f1 (Re , Pr , Gr, d0 )
用 化
强制对流时，Gr可忽略；对气体而言，
学 专
原子数相同的气体Pr为一常数，当
业 其影l 响 5亦0 可忽略，
do
3
化
工 原
故上式可写为： Nu f (Re)
理
实 一般可写成 Nu A Rem
验
ln Nu ln A mln Re
K与α的关系：
应
用 化 学
11 1
专 业
K S 2
4
化
验 数据记录在实验记录表上，然后改变
孔板流量R值约为200，再测取以上数
据记录，在R值为200到700间大约做5
综合传热实验报告
综合传热实验报告传热学实验报告一、实验目的1、通过实验熟悉热传导实验；2、实验运用载入形式的均匀热流，考察传热过程中的热传导系数的数值；3、掌握恒定温度差的传热过程，并分析热传导系数的影响。
二、实验原理当一块物体介质之间存在温度差的时候，它们之间会发生热传递，应用热传形式的方式研究它们之间的热传导系数。
热传导的形式有很多种，但是本实验中采用的是载入形式的均匀热流。
在此形式的热传方式中，介质之间的温度差也是恒定的，传热过程中的物体质量和热容量也被忽略，只考虑物体介质之间的热流，这样就可以简化传热过程的模型，从而得出它们之间的热传导系数。
三、实验设备实验中使用的设备主要是：加热片、铜片、温度计、加热源、电阻表等。
四、实验步骤1、将加热片和铜片装入实验装置中，并将它们的温度设置为相同的温度。
2、将加热源的电流调到一个基本值，并从电阻表中测量出来的电阻值。
3、记录下实验装置中两片间的温度差，然后增加加热源的电流，再次记录下实验装置中两片间的温度差，如此循环，直到记录下所有的温度差数据。
4、根据数据计算出两片间的热传导系数，并将计算结果与理论值进行比较，分析出热传导系数的变化过程。
五、实验数据加热电流：0.1A～3A温差(℃)：0.15～3.45六、实验结果根据所得的实验数据计算，两片之间的热传导系数为：K=0.064 W/(m·K)七、实验讨论比较理论计算出来的热传导系数（K=0.066 W/(m·K)），可以看到实验得出的热传导系数与理论值有一定的差异，这可能因为实验时的不确定性所致。
八、结论根据本次实验，可以得出两片之间的热传导系数为K=0.064W/(m·K)，与理论值有一定的差异，可能是实验不确定性所致，可以通过进一步的实验，对热传导系数进行准确的测定。
传热综合实验测定列管换热器总传热系数
实验名称: 传热综合实验测定列管换热器一、实验内容测定列管式换热器的对流传热系数K。
二、实验目的通过测定列管换热器传热数据计算总传热系数K，加深对其概念的理解。
三、实验基本原理（1）传热过程基本原理传热是指由于温度差引起的能量转移，又称热传递。
由热力学第二定律可知，凡是有温度差存在时，热量就必然发生从高温处传递到低温处，因此传热是自然界和工程技术领域中极普遍的一种传递现象。
总传热系数K是评价换热器性能的一个重要参数，也是对换热器进行传热计算的依据。
对于已有的换热器，可以通过测定有关数据，如设备尺寸、流体的流量和温度等，然后由传热速率方程式（1-1）计算K值。
传热速率方程式是换热器传热计算的基本关系。
在该方程式中，冷、热流体的温度差△T是传热过程的推动力，它随传热过程冷热流体的温度变化而改变。
传热速率方程式Q=K×S×ΔTm （1-1）所以对于总传热系数K=Cp×W×(T2-T1)/(S×ΔTm)T2(1-2)式中：Q----热量(W)；S----传热面积(m2)；△Tm----冷热流体的平均对数温差(℃)；K----总传热系数(W/(m2·℃))；C P----比热容(J/(Kg·℃))；W----冷流体质量流量(Kg/s)；T2-T1----冷流体进出口温差(℃)。
（2）换热器简介列管式换热器：是固定管板式换热器，它是列管换热器的一种。
它由壳体、管束、管箱、管板、折流挡板、接管件等部分组成。
其结构特点是，两块管板分别焊于壳体的两端，管束两端固定在管板上。
它具有结构简单和造价低廉的优点。
开车前首先检查管路、各种换热器、管件、仪表、流体输送设备是否完好，检查阀门、分析测量点是否灵活好用。
四、实验方法及步骤1.实验准备：检查实验装置处在开车前的准备状态。
2.换热器实验：1）打开总电源开关。
2）打开列管式换热器热流体进口阀和列管式换热器冷流体进口阀。
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分析方法，掌握传热器件的性能参数测量方法。
实验仪器，传热实验装置、温度计、热电偶、电源、数字万用表、热导率仪等。
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。
传热方式包括传导、对流和辐射。
传热实验主要通过测量传热器件在不同条件下的温度变化，来分析传热性能。
实验步骤：1. 将传热器件安装在传热实验装置上，并连接好相应的仪器。
2. 调节传热实验装置的工作状态，记录下初始温度。
3. 开始实验，观察传热器件在不同条件下的温度变化，记录数据。
4. 根据实验数据，计算传热器件的传热系数、传热阻等性能参数。
实验结果与分析：通过实验数据的记录和分析，我们得到了传热器件在不同条件下的温度变化曲线。
根据这些数据，我们计算得到了传热系数、传热阻等性能参数。
在实验过程中，我们发现传热器件的传热系数与传热面积、传热介质等因素有关。
传热阻则与传热介质的热导率、传热器件的结构等因素相关。
这些参数的测量和计算，对于传热器件的设计和优化具有重要意义。
结论：通过本次传热实验，我们深入了解了传热原理，掌握了传热器件性能参数的测量方法。
这对于我们今后在化工领域的工作和研究具有重要意义。
在实验中，我们也发现了一些问题和不足之处，例如在测量过程中温度波动较大，需要进一步改进实验方法和仪器精度，以提高实验数据的准确性。
总之，本次实验为我们提供了宝贵的经验和知识，对于我们的学习和成长具有重要意义。
希望在今后的学习和工作中，能够不断提高自己的实验技能，为化工领域的发展做出贡献。
实验五套管换热器传热实验
实验五 套管换热器传热实验实验学时： 4 实验类型：综合实验要求：必修 一、实验目的通过本实验的学习，使学生了解套管换热器的结构和操作方式，比较简单内管与强化内管的不同。
二、实验内容一、测定空气与水蒸汽经套管换热器间壁传热时的总传热系数。
二、测定空气在圆形滑腻管中作湍流流动时的对流传热准数关联式。
3、测定空气在插入螺旋线圈的强化管中作湍流流动时的对流传热准数关联式。
4、通过对本换热器的实验研究，把握对流传热系数i α的测定方式。
三、实验原理、方式和手腕两流体间壁传热时的传热速度方程为 m t KA Q ∆= （1）式中，传热速度Q 可由管内、外任一侧流体热焓值的转变来计算，空气流量由孔板与压力传感器及数字显示仪表组成的空气流量计来测定。
流量大小按下式计算：10012t t PA C V ρ∆⨯⨯⨯=其中：0C —孔板流量计孔流系数，；0A —孔的面积，2m ；（可由孔径计算，孔径m d 0165.00=）P ∆—孔板两头压差，kPa ；1t ρ—空气入口温度（即流量计处温度）下的密度，3/m kg 。
实验条件下的空气流量V （h m /3）需按下式计算：11273273t tV V t ++⨯=其中：t —换热管内平均温度，℃；1t —传热内管空气入口（即流量计处）温度，℃。
测量空气进出套管换热器的温度t ( ℃ )均由铂电阻温度计测量，可由数字显示仪表直接读出。
管外壁面平均温度W t ( ℃ )由数字温度计测出，热电偶为铜─康铜。
换热器传热面积由实验装置确信，可由（1）式计算总传热系数。
流体无相变强制湍流经圆形直管与管壁稳固对流传热时，对流传热准数关联式的函数关系为：),,(dlP R f Nu r e =关于空气，在实验范围内，r P 准数大体上为一常数；当管长与管径的比值大于50 时，其值对Nu 准数的阻碍很小，故Nu 准数仅为e R 准数的函数，因此上述函数关系一样能够处置成：me R B Nu ⋅=式中，B 和 m 为待定常数。
传热综合实验报告
传热综合实验报告传热综合实验报告一、实验目的传热综合实验是为了让学生掌握传热基本原理和方法，以及学习各种传热方式的特点和应用。
通过实验，学生可以了解传热的基本规律、掌握传热过程中的数据处理方法，并能够运用所学知识分析和解决工程问题。
二、实验原理1. 传热基本概念传热是物质内部能量的转移，是由于温度差而引起的。
它包括三种方式：导热、对流和辐射。
导热是指物质内部分子之间的能量转移；对流是指物质内部或外部流体中，因温度差而引起的能量转移；辐射则是指物体表面发射出来的电磁波辐射。
2. 热导率测量在实验中，我们使用了稳态法测量铜棒、铝棒和不锈钢棒的导热系数。
稳态法测量时，在杆上选取两个距离L处，分别测量两点温度差ΔT1和ΔT2，并利用公式计算出杆上的导热系数λ。
在实验中，我们使用了水冷却装置对不锈钢棒进行对流传热实验。
通过测量水的进口温度、出口温度、水流量和杆表面温度，计算出对流传热系数h。
4. 辐射传热测量在实验中，我们使用了黑体辐射器和红外线探测仪对不同材料的辐射传热进行了测量。
通过调节黑体辐射器的温度和测量红外线探测仪的输出电压，计算出各种材料的辐射传热系数ε。
三、实验步骤1. 稳态法测量导热系数（1）将铜棒、铝棒和不锈钢棒依次放入加热器中加热。
（2）当杆上温度稳定后，在距离L处分别用两个温度计测量两点温度差ΔT1和ΔT2。
（3）根据公式λ=(P/kA)×L/ΔT求出导热系数λ。
2. 对流传热测量（1）将不锈钢棒插入水冷却装置中。
（2）调节水流量和水温，使其保持稳定状态。
（3）测量水的进口温度、出口温度、水流量和杆表面温度。
（4）根据公式h=q/(T1-T2)×A×(1-ε)求出对流传热系数h。
（1）将黑体辐射器加热至一定温度，并测量其输出电压。
（2）将不同材料的样品放置于黑体辐射器前方，并用红外线探测仪测量其输出电压。
（3）根据公式ε=V/V0×(T/T0)^4求出各种材料的辐射传热系数ε。
实验五：传热实验
实验五：传热实验实验名称：传热实验实验目的：1. 了解传热的基本概念和机理；2. 掌握传热实验的基本方法；3. 研究不同物体传热的规律。
实验仪器和材料：1. 实验装置（包括加热源、传热介质等）；2. 温度计；3. 计时器；4. 不同材料的样品（如金属、塑料、水等）；5. 实验记录表。
实验步骤：1. 准备实验装置，其中包括一个加热源和传热介质（如水）。
2. 将不同材料的样品分别放入实验装置中，确保其完全浸入传热介质中。
3. 记录初始温度，并将加热源接通，开始传热实验。
4. 每隔一定时间间隔（如1分钟），测量样品的温度，并记录下来。
5. 持续观察样品温度的变化，在一定时间范围内记录多个数据点。
6. 根据记录的数据，绘制温度-时间曲线。
7. 分析曲线，得出不同材料的传热规律，并进行实验结果的讨论。
注意事项：1. 实验过程中要注意安全，避免烫伤或其他意外事故的发生。
2. 在记录数据时，要准确读取温度计，并保持实验环境的稳定。
3. 实验装置的搭建要牢固可靠，确保传热介质不泄漏或溢出。
实验结果分析：根据实验记录的温度-时间曲线，可以观察到不同材料的传热速率和传热方式的差异。
一般来说，金属材料的传热速率较高，而塑料等非金属材料的传热速率较低。
同时还可以比较不同材料在传热过程中的温度变化趋势，评估材料的传热性能。
总结：通过传热实验的进行，我们可以了解到不同材料的传热规律和传热机制。
这对于工程设计、能源利用等方面都有重要意义。
此外，实验过程中的数据记录和分析也培养了我们的实验操作能力和数据处理能力。
传热综合实验操作流程
传热综合实验操作流程
一、实验装置
本装置主体套管换热器内为一根紫铜管，外套管为不锈钢管。
两端法兰连接，外套管设置有一对视镜，方便观察管内蒸汽冷凝情况。
管内铜管测点间有效长度1000mm。
螺纹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。
列管换热器总长600mm，换热管ø10mm，总换热面积0.8478m2
二、操作步骤
1.实验前准备工作
⑴、检查水位，⑵、检查电源，⑶、启动检查触摸屏上温度、压力等是否显示正常。
⑷、检查阀门。
2.开始实验
启动触摸屏面板上蒸汽发生器的“加热控制”按钮，选择加热模式为自动，设置压力SV设定1.0~1.5kPa（建议1.0kPa）。
待TI06≥98℃时，打开光滑管冷空气进口球阀VA03，点击监控界面“循环气泵”启动开关，启动循环气泵，调节循环气泵放空阀门VA01，至监控界面PDI01示数到达0.4KPa，等待光滑管冷空气出口温度TI14稳定5min左右不变后，点击监控界面“数据记录”记录光滑管的实验数据。
然后调节循环气泵放空阀门VA01，建议在监控界面PDI01示数依次为0.5、0.65、0.85、1.15、1.5、2.0（KPa）时，重复上述操作，依次记录7组实验数据，完成数据记录，实验结束。
完成数据记录后可切换阀门进行螺纹管实验以及列管实验，数据记录方式同光滑管实验。
回答完毕。
实验5传热综合实验-装置1,2
器内加水，液位计将无法显示液位） 。其表面也包有保温层。 （4）风机为旋涡风机，输入功率为 750W，转速为 2800/min，风压为 11.7KPa，风量为 90m3/h。 （5）温度仪表：本装置上配置一块温度控制仪表，用于控制蒸发器温 度；温度显示模块可以直接显示所对应各点的温度。 （6）风量测量：转子流量计，测量范围：6-60m3/h。 （7）柜体在其面板可以控制整个实验的全过程。仪表开关下部都有对 应的标识。 （8）开关、指示灯 按下开关指示灯亮表明对应的工作正在运行，关
传热综合实验原始数据记录表
装置编号：
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 气体流量 V（m3/h） 气体入口 t1（℃） 气体出口 t2（℃） 蒸汽入口 T1（℃） 蒸汽出口 T2（℃） tm (℃)
姓
名：_______________________________________________
Wo
式中
Vo 3600
Vo——冷流体在管中的平均体积流量(m /h) Cpo——冷流体的恒压比热(kJ/kg·℃)
3
——冷流体的密度（kg/m3）
t1 t 2 m t 出口平
均温度。 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、处于被冷却的状态，准数关联式的形式为： Nuo=A·Reo ·Pro
m n
其中
Nuo o do
o
Re
uo do
o
Cpo o o
Pro
物性数据 o 、Cpo、 o 可根据定性温度 tm 查得。 对于管外被冷却的空气，普朗特准数 Pr 变化不大，可以认为是常数， 则关联式的形式可简化为： Nuo=A · Rem · Pro0.4
实验五传热综合实验
实验五传热综合实验一、实验目的1、通过实验掌握传热膜系数α的测定方法，并分析影响α的因素；2、掌握确定传热膜系数准数关联式中的系数C和指数m、n的方法；3、通过实验提高对α关联式的理解，了解工程上强化传热的措施；二、基本原理对流传热的核心问题是求算传热膜系数α，当流体无相变化时对流传热准数关联式一般形式为：Nu = C Rem Prn Grp对强制湍流，Gr准数可以忽略。
Nu = C Rem Prn本实验中，可用图解法和最小二乘法两种方法计算准数关联式中的指数m、n 和系数C。
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。
为了便于掌握这类方程的关联方法，可取n = 0.4（实验中流体被加热）。
这样就简化成单变量方程。
两边取对数，得到直线方程：在双对数坐标系中作图，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得到系数C，即用图解法，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。
应用计算机对多变量方程进行一次回归，就能同时得到C、m、n。
可以看出对方程的关联，首先要有Nu、Re、Pr的数据组。
雷诺准数努塞尔特准数普兰特准数d —换热器内管内径（m）α1—空气传热膜系数（W/m2·℃）ρ—空气密度（kg/m3）λ—空气的导热系数（W/m·℃）p—空气定压比热（J/kg·℃）实验中改变空气的流量以改变准数Re之值。
根据定性温度计算对应的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。
因为空气传热膜系数α1远大于蒸汽传热膜系数α2，所以传热管内的对流传热系数α1约等于冷热流体间的总传热系数K 。
则有牛顿冷却定律：Q =α1AΔtmA—传热面积（m2）（内管内表面积）Δtm—管内外流体的平均温差（℃）其中：Δt1= T-t1 , Δt2= T-t2T—蒸汽侧的温度，可近似用传热管的外壁面平均温度Tw（℃）表示Tw= 8.5+21.26×EE—热电偶测得的热电势（mv）传热量Q可由下式求得： Q= wp（t2-t1）/3600 =Vρp（t2-t1）/3600w —空气质量流量（kg/h）V—空气体积流量（m3/h）t1,t2—空气进出口温度（℃）实验条件下的空气流量V（m3/h）需按下式计算：—空气入口温度下的体积流量（m3/h）—空气进出口平均温度（℃）其中可按下式计算ΔP—孔板两端压差（KPa）—进口温度下的空气密度（kg/m3）强化传热被学术界称为第二代传热技术，它能减小初设计的传热面积，以减小换热器的体积和重量；提高现有换热器的换热能力；使换热器能在较低温差下工作；并且能够减少换热器的阻力以减少换热器的动力消耗，更有效的利用能源和资金。
浙江大学化工原理(过程控制)实验报告_传热综合实验2
实验报告课程名称：__过程工程原理实验（甲）I__ 指导老师：____ 成绩：__________ 实验名称：传热综合实验 实验类型：工程实验 同组学生姓名：_______ 一、实验目的和内容 二、实验装置与流程示意图 三、实验的理论依据（实验原理） 四、注意事项 五、原始记录数据表 六、整理计算数据表 七、数据整理计算过程举例 八、实验结论 九、实验结果的分析和讨论 一、实验目的和内容 1、掌握空气在普通和强化传热管内的对流传热系数的测定方法，了解影响传热系数的因素和强化传热的途径。
2、把测得的数据整理成n BRe =Nu 形势的准数方程，并与教材中相应公式进行比较。
3、了解温度、加热功率、空气流量的自动控制原理和使用方法。
二、实验装置与流程示意图本实验装置流程如图1由蒸汽发生器、孔板流量变送器、变频器、套管换热器及温度传感器、智能显示仪表等构成。
专业: _________ 姓名：_________ 学号：_________ 日期：_________ 地点： _________图1 竖管对流传热系数测定实验装置流程图表1 竖管对流传热系数测定实验装置流程图符号说明表空气进行换热交换，冷凝水经排出阀排入盛水装置。
空气由风机提供，流量通过变频器改变风机转速达到自动控制，空气经孔板流量计进入套管换热器内管，热交换后从风机出口排出。
注意：本实验中，普通和强化实验通过管路上的切换阀门进行切换。
三、实验的理论依据（实验原理）在工业生产过程中，大量情况下，采用间壁式换热方式进行换热。
所谓间壁式换热，就是冷、热两种流体之间有一固体壁面，两流体分别在固体壁面的两侧流动，两流体不直接接触，通过固体壁面（传热元件）进行热量交换。
本装置主要研究汽—气综合换热，包括普通管和加强管。
其中，水蒸汽和空气通过紫铜管间接换热，空气走紫铜管内，水蒸汽走紫铜管外，采用逆流换热。
所谓加强管，是在紫铜管内加了弹簧，增大了绝对粗糙度，进而增大了空气流动的湍流程度，使换热效果更明显。
传热综合实验
一、实验目的1.使用空气—水蒸气对流套管换热器实验装置，分别测定两个套管换热器的空气对流传热系数αi。
2.应用线性回归分析方法，确定实验装置中两个套管换热器的关联式Nu=ARe m Pr0.4中常数A、m的值。
3.分别测定不同流速下两个套管换热器的管内压降Δp，分别研究套管换热器的管内压降Δp和Nu之间的关系。
4.综合分析上述实验结果，判定两个套管换热器类型（普通光滑内管或强化内管）。
5.根据实验数据和结果分析，选择适宜类型的一个套管换热器，调整实验参数满足实时任务要求，完成实验报告。
二、实验原理1．传热系数αi的测定由于αi ＜＜α,所以传热管内的对流传热系数αi≈K，K（W/m2·°C）。
所以，根据牛顿冷却定律可得，αi =Q i∆t m×S i（2-1）其中Qi =WiCpi(t2-t1)，Wi=V iρi3600；Δtm= ∆t2−∆t1ln∆t2∆t1，Δt2=tw-ti2,Δt1=tw-ti1；Si=πdiLi式中，Wi 为冷凝速率，kg/s；Vi为体积流量，m3/s；ρi为密度，kg/m3；Cpi为定压比热容，kJ/(kg·°C)；t1为入口温度，°C；t2为出口温度，°C；tw为管壁温度，°C；di为管直径，m；Li为管长，m。
2．Nu=ARe m Pr0.4中A、m值的确定关联式Nu=ARe m Pr0.4（2-2）其中Nui =αi d iλi；Rei=u i d iρiμi；Pri=c piμiλi。
将式（2-2）中等式两边取对数，得：lg(NuPr)= lgA + mlgRe （2-3）采用一元线性回归分析拟合得到系数A、m。
3．空气流量的测量V t0 = 23.80√∆Pρt0(2-4)其中ΔP为孔板流量计两端压差，kPa；ρt0为t时的空气密度，kg/m3。
由于被测管段内温度的变化，还需对体积流量进行进一步的校正：V i = Vt0×273+t m273+t0(2-5)4．温度的测量换热器进出口温度采用铂电阻温度计测量，內管壁温度采用铜-康铜热电偶测量，采用并联安装，使用电桥补偿法，保证温度测量准确。
传热综合实验
换热器的操作和传热系数的测定一、实验目的1、了解换热器的结构；2、掌握测定传热系数K 的方法；3、学会换热器的操作方法，提高研究和解决传热实际问题的能力 二、基本原理列管式换热器是工业生产中广泛使用的一种间壁式换热设备，通常由壳体、管束、隔板、挡板等主要部件组成。
冷、热流体借助于换热器中的管束进行热量交换而完成加热或冷却任务。
衡量一个换热器性能好坏的标准是换热器的传热系数K 值。
().T h h ph Q W C T =-进出()进出t t C W pc C c -=.Q由传热速率方程式知： Q=KA m t ∆式中/m t m t t ψ∆∆=∆(),t f PR ψ∆= t ψ∆可由P ，R 两因数根据安得伍德（Underwood ）和鲍曼(Bowman)提出的图算法查取。
式中：hQ 、cQ ——热、冷流体的传热速率〔W 〕Q ——换热器的传热速率〔W 〕h W 、c W ——热、冷流体质量流量〔kg/s 〕(h W =h h V ρ.) ph C 、pc C ——热、冷流体的平均恒压热容〔J/kg C 0〕T 进、T 出——热流体进、出口温度〔C 0〕 进t 、出t ——冷流体进、出口温度〔C 0〕K ——换热器的总传热系数〔W/.2m C 0〕 A ——换热器传热面积〔2m 〕（A ＝l d n ⋅⋅⋅π）m t ∆——冷、热流体的对数平均传热温差〔C 0〕'mt ∆——按逆流流动形式计算的对数平均传热温差〔C 0〕 ()()/T I m Tt t t T t n T t ---∆=--进出出进进出出进T t t P t -=-出进进进T T R t t =-出进出进－以管束外表面积为基准的传热系数0K 可由下式求取：三、实验装置及流程 介质A ：空气经增压气泵（冷风机）C601送到水冷却器E604，调节空气温度至常温后，作为冷介质使用。
()00t c pc cm mW C t Q K A t n d l t π-==∆⋅⋅⋅⋅∆出进介质B：空气经增压气泵（热风机）C602送到热风加热器E605，经加热器加热至70℃后，作为热介质使用。
化工传热综合实验
化工传热综合实验装置说明书天津大学化工基础实验中心2013.03一、实验目的：1.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i α的测定方法，加深对其概念和影响因素的理解。
2.通过对管程内部插有螺旋线圈的空气—水蒸气强化套管换热器的实验研究， 掌握对流传热系数i α的测定方法，加深对其概念和影响因素的理解。
3.学会并应用线性回归分析方法，确定传热管关联式Nu=ARe m Pr 0.4中常数A 、m 数值，强化管关联式Nu O =BRe m Pr 0.4中B 和m 数值。
4.根据计算出的Nu 、Nu 0求出强化比Nu/Nu 0，比较强化传热的效果，加深理解强化传热的基本理论和基本方式。
二、实验内容：1.测定5-6组不同流速下简单套管换热器的对流传热系数i α。
2.测定5-6组不同流速下强化套管换热器的对流传热系数i α。
3.对i α的实验数据进行线性回归，确定关联式Nu=ARe m Pr 0.4中常数A 、m 的数值。
4.通过关联式Nu=ARe m Pr 0.4计算出Nu 、Nu 0，并确定传热强化比Nu/Nu 0。
三、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。
因为i α<<o α ,所以传热管内的对流传热系数≈i αK ，K （W/m 2·℃）为热冷流体间的总传热系数，且 ()i m i s t Q K ⨯∆=/ 所以： im 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；mi t ∆—管内平均温度差，℃。
平均温度差由下式确定： m w m i t t t -=∆ （2）式中：m t —冷流体的入口、出口平均温度，℃； 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，由于管外使用蒸汽，所以t w 近似等于热流体的平均温度。
传热综合实验
实验2 传热综合实验一、实验目的1．通过对简单套管换热器的实验，掌握对流传热系数i α的测定方法。
应用线形回归分析方法，确定关联式4.0PrRe mA Nu =中常数A 、m 的值。
2．通过对强化套管换热器的实验，测定其准数关联式mB Nu Re =中常数B 、m 的值和强化比0/Nu Nu 。
3．套管换热器的管内压降Δp 和Nu 之间的关系。
二、实验原理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i α的测定对流传热系数i α可以根据牛顿冷却定理来实验测定：im ii S t Q ⨯∆=α，其中i α为管内流体对流传热系数，W/(m 2•℃)；i Q 为管内传热速率，W ；i S 为管内换热面积，m 2；Δt m 为内管壁温度与内管流体温度的平均温差，℃。
平均温差 ⎪⎭⎫⎝⎛--=∆221i i w m t t t t ，其中 21,i i t t 为冷流体的入口、出口温度，℃；t w 为壁面平均温度，℃。
而管内换热面积i i i L d S π=，其中d i 为内管管内径，m ；L i 为传热管测量段的实际长度，m 。
由热量衡算式()12i i pi i it t c W Q -=，其中质量流量由下式得3600ii i V W ρ=。
式中V i 为冷流体在套管内的平均体积流量，m 3/h ；pi c 为冷流体的定压比热，kJ/(kg•℃)；i ρ为冷流体的密度，kg/m 3。
pi c 和i ρ可根据定性温度t m 查得，221i i m t t t +=为冷流体进出口平均温度。
（2）准数关联式的测定流体在管内作强制湍流，被加热状态下，准数关联式的形式为nmA Nu Pr Re =，其中i i i d Nu λα=，i i i i ud μρ=Re ，ii pi c λμ=Pr 。
i λ、pi c 、i ρ、i μ都可根据定性温度t m 查得。
经计算可知对于管内被加热的空气，普兰特准数变化不大，可看作常数，则关联式简化为4.0Pr Re m A Nu =。
热能传递与传热方式实验
热能传递与传热方式实验热能传递是物质内部或不同物质之间热量传递的过程。
而传热方式是热能传递的不同方式，包括导热、对流和辐射。
为了深入了解热能传递和传热方式的原理和特性，进行实验是非常重要的。
本文将介绍一种热能传递与传热方式的实验，并总结实验过程、结果和结论。
实验材料：1. 热源：可以使用加热器、火炉或热水槽作为热源。
2. 传热介质：可以使用固体、液体或气体作为传热介质。
3. 温度计：用于测量不同位置的温度变化。
4. 容器：用于盛放传热介质的容器。
5. 计时器：用于记录不同时间段的温度变化。
实验步骤：1. 准备工作：确保实验环境安全，并将所需材料准备齐全。
2. 设置实验装置：将热源设在一个固定的位置，确保传热介质与热源接触紧密。
将温度计放置在传热介质中，并确保可以准确读取温度。
3. 开始实验：打开热源，并记录下初始温度。
使用计时器计时，每隔一段固定的时间记录一次不同位置的温度变化。
4. 实验观测：观察温度变化并记录在实验数据表中。
注意观察热量是如何通过传热介质传递的，以及不同位置的温度变化情况。
5. 实验结束：等待一段时间后，关闭热源，并记录最终温度。
6. 数据处理：根据实验数据表中的数据，绘制温度变化曲线图。
分析温度变化图表，比较不同位置的温度变化情况以及传热方式的影响。
实验结果与讨论：根据实验数据表中的数据，我们绘制出了温度变化曲线图。
通过观察图表，可以看出温度在传热过程中是如何变化的。
根据曲线的斜率和形状，可以初步推断出传热的方式。
根据实验结果，我们可以得出以下结论：1. 对于导热方式，温度变化曲线呈现出较大的斜率，表明热量快速传递。
在固体传热中，热量主要通过固体的分子振动传递。
2. 对于对流方式，温度变化曲线呈现出较小的斜率，表明热量传递速度较慢。
在液体或气体传热中，热量主要通过液体或气体的流动传递。
3. 对于辐射方式，温度变化曲线呈现出平缓的斜率，表明热量传递较慢且相对不受介质的影响。
辐射方式是通过电磁辐射传递热量，不需要介质的存在。
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实验五 传热综合实验一、实验目的1、通过实验掌握传热膜系数α的测定方法，并分析影响α的因素；2、掌握确定传热膜系数准数关联式中的系数C 和指数m 、n 的方法；3、通过实验提高对α关联式的理解，了解工程上强化传热的措施；二、基本原理对流传热的核心问题是求算传热膜系数α，当流体无相变化时对流传热准数关联式一般形式为：Nu = C Re m Pr n Gr p对强制湍流，Gr 准数可以忽略。
Nu = C Re m Pr n本实验中，可用图解法和最小二乘法两种方法计算准数关联式中的指数m 、n 和系数C 。
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。
为了便于掌握这类方程的关联方法，可取n = 0.4（实验中流体被加热）。
这样就简化成单变量方程。
两边取对数，得到直线方程：Re lg lg Prlg 4.0m C Nu += 在双对数坐标系中作图，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得到系数C ，即m NuC Re Pr 4.0=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。
应用计算机对多变量方程进行一次回归，就能同时得到C 、m 、n 。
可以看出对方程的关联，首先要有Nu 、Re 、Pr 的数据组。
雷诺准数 μρdu =Re 努塞尔特准数 λαd Nu 1= 普兰特准数 λμp C =Pr d —换热器内管内径（m ）α1—空气传热膜系数（W/m 2·℃）ρ—空气密度（kg/m 3）λ—空气的导热系数（W/m ·℃） Cp —空气定压比热（J/kg ·℃）实验中改变空气的流量以改变准数Re 之值。
根据定性温度计算对应的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。
因为空气传热膜系数α1远大于蒸汽传热膜系数α2，所以传热管内的对流传热系数α1约等于冷热流体间的总传热系数K 。
则有牛顿冷却定律： Q =α1A Δt mA —传热面积（m 2）（内管内表面积）图1 螺旋线圈内部结构 Δt m —管内外流体的平均温差（℃）2112ln t t t t m ∆-=∆其中： Δt 1= T-t 1 , Δt 2= T-t 2T —蒸汽侧的温度，可近似用传热管的外壁面平均温度T w （℃）表示T w = 8.5+21.26×EE —热电偶测得的热电势 （mv ） 传热量Q 可由下式求得： Q= w C p （t 2-t 1）/3600 =V ρC p （t 2-t 1）/3600w —空气质量流量（kg/h ）V —空气体积流量（m 3/h ）t 1,t 2—空气进出口温度（℃）实验条件下的空气流量V （m 3/h ）需按下式计算：12732731t t V V t ++⨯= 1t V —空气入口温度下的体积流量（m 3/h ）t —空气进出口平均温度（℃）其中1t V 可按下式计算 1168.21t t P V ρ∆= ΔP —孔板两端压差（KPa ）1t ρ—进口温度下的空气密度（kg/m 3） 强化传热被学术界称为第二代传热技术，它能减小初设计的传热面积，以减小换热器的体积和重量；提高现有换热器的换热能力；使换热器能在较低温差下工作；并且能够减少换热器的阻力以减少换热器的动力消耗，更有效的利用能源和资金。
强化换热的方法有多种，本实验装置是采用在换热器内管插入螺旋线圈（图1）的方法来强化传热的。
在近壁区域，流体一面由于螺旋线圈的作用而发生旋转，一面还周期性地受到线圈的螺旋金属丝的扰动，因而可以使传热强化。
强化传热时，Nu = B Re m ，其中B 、m 的值因螺旋丝尺寸不同而不同。
同样可用线性回归方法确定B 和m 的值。
单纯研究强化手段的强化效果（不考虑阻力的影响），可以用强化比的概念作为评判准则，即强化管的努塞尔特准数Nu o 与普通管的努塞尔特准数Nu 的比。
显然，强化比Nu / Nu ＞1，而且它的值越大，强化效果越好。
三、实验装置本实验采用套管式换热器，用两根套管换热器组成，其中一根内管是光滑管，另一根内管是螺旋槽管，冷空气走管程，饱和水蒸汽走壳程。
设备流程见图21、普通套管换热器；2、内插有螺旋线圈的强化套管换热器；3、蒸汽发生器；4、旋涡气泵；5、旁路调节阀；6、孔板流量计；7、风机出口温度（冷流体入口温度）测试点；8、9空气支路控制阀；10、11、蒸汽支路控制阀；12、13、蒸汽放空口；14、蒸汽上升主管路；15、加水口；16、放水口；17、液位计；18、冷凝液回流口图2：空气-水蒸气传热综合实验装置流程图1．传热管参数2．空气流量计（1）由孔板与压力传感器及数字显示仪表组成空气流量计。
（2）不锈钢孔板的孔径比m＝17mm／44mm≈0.393．空气进、出口测量段的温度t1、t2采用电阻温度计测量，在显示仪表上直接读数。
换热管的外壁面平均温度T w采用铜—康铜热电偶测量，在数字式毫伏计上显示数值E。
4．电加热釜使用体积为7升（加水至液位计的上端红线），内装有一支2.5Kw的螺旋形电加热器，为了安全和长久使用,建议最高使用电压不超过200伏（由固态调节器调节）。
5．漩涡气泵，XGB—2型，电功率约0.75Kw（三相电源）。
6．稳定时间。
指在外管内充满饱和蒸汽,并在不凝气排出口有适量的汽(气)•排出,空气流量调节好后,过15分钟,空气出口的温度t2 ( ℃ )可基本稳定。
四、实验方法及步骤1.实验前的准备,检查工作.(1) 向电加热釜加水至液位计上端红线处。
(2) 向冰水保温瓶中加入适量的冰水,并将冷端补偿热电偶插入其中。
(3) 检查空气流量旁路调节阀是否全开。
(4) 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。
(5) 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.(1)一段时间后水沸腾,水蒸汽自行充入普通套管换热器外管，观察蒸汽排出口有恒量蒸汽排出，标志着实验可以开始。
(2) 约加热十分钟后,可提前启动鼓风机,保证实验开始时空气入口温度t1(℃)比较稳定。
(3) 调节空气流量旁路阀的开度,使压差计的读数为所需的空气流量值(当旁路阀全开时,通过传热管的空气流量为所需的最小值,全关时为最大值)。
(4)稳定5-8分钟左右可转动各仪表选择开关读取t1,t2,E值。
(注意：第1个数据点必须稳定足够的时间)(5) 重复(3)与(4)共做7～10个空气流量值。
(6) 最小,最大流量值一定要做。
(7) 整个实验过程中,加热电压可以保持(调节)不变,也可随空气流量的变化作适当的调节。
3．转换支路，重复步骤2的内容，进行强化套管换热器的实验。
测定7～10组实验数据。
4．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) 切段总电源(4) 若需几天后再做实验,则应将电加热釜和冰水保温瓶中的水放干净。
五注意的事项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。
3．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，两蒸汽支路控制阀之一必须全开。
在转换支路时，应先开启需要的支路阀，再关闭另一侧，且开启和关闭控制阀必须缓慢，防止管线截断或蒸汽压力过大突然喷出。
4．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，然后开启和关闭控制阀。
5．电源线的相线,中线不能接错,实验架一定要接地。
6．数字电压表及温度、压差的数字显示仪表的信号输入端不能"开路"。
六 实验报告(1) 根据所测数据，进行整理，在双对数坐标纸上以Nu 为纵坐标，以Re 为横坐标，作出Nu~Re 图线。
（2）从所作图（直）线，找出n e u BR N =关系式并与给热关联式相比较；（3）将光滑管与螺旋管的结果进行对比分析，提出实验结论。
附：1.实验数据的计算过程简介(以普通管第一列数据为例)。
孔板流量计压差P ∆=0.59Kpa 、进口温度t 1 =21.8℃、出口温度 t 2 =68.6℃ 壁面温度热电势4.239mv 。
已知数据及有关常数:(1)传热管内径d i (mm)及流通断面积 F (m 2).di ＝20.0(ｍｍ),＝0.0200 (ｍ);F ＝π(d i 2)／4＝3.142×(0.0200)2／4＝0.0003142( m 2).(2)传热管有效长度 L(ｍ)及传热面积s i (m 2). L ＝1.00（ｍ)s i ＝πL d i ＝3.142×1.00×0.0200＝0.06284(m 2).(3) t 1 ( ℃ )为孔板处空气的温度, 为由此值查得空气的平均密度1t ρ，例如：t 1=29.8℃，查得1t ρ=1.19 Kg/m 3。
(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 (℃)为简化计算,取t 值为空气进口温度t 1(℃)及出口温度t 2(℃)的平均值, 即26.688.21221+=+=t t t =45.2（℃） 此查得: 测量段上空气的平均密度 ρ＝1.11 (Kg/m 3);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＝0.0279／ｍ·K); 测量段上空气的平均粘度 μ＝0.0000194(s Pa ⋅);传热管测量段上空气的平均普兰特准数的0.4次方为:Pr 0.4＝0.6960.4＝0.865(5)空气流过测量段上平均体积V （ m 3/h ）的计算: )/(06.13)21.0(113.18)(113.1836203.06203.00h m P V t =⨯=∆⨯=18.142027320.4527306.1327327310=++⨯=++⨯=t t V V t （m 3/h ） (6)冷热流体间的平均温度差Δtm (℃)的计算:Tw= 1.2705＋23.518×4.23=100.8(℃)()()56.552.458.100221=-=+-=∆t t T t w m （℃）(7)其余计算:传热速率(W) ()2063600)8.216.68(100511.118.143600=-⨯⨯⨯=∆⨯⨯⨯=tCp V Q t t ρ（W ） ()60)06284.055.55/(206/=⨯=⨯∆=i m i s t Q α （W/m 2·℃）传热准数 430279.0/0200.060/=⨯=⨯=λαi i d Nu测量段上空气的平均流速()54.12)36000003142.0/(18.143600/=⨯=⨯=F V u （m/s ） 雷诺准数0000194.0/11.154.120200.0/Re ⨯⨯=⨯=μρu d i =14400（8）作图、回归得到准数关联式4.0Pr Re m A Nu =中的系数。