【20170424】传热综合实验讲义(学生版)-jidx要点
传热讲义-第1章资料
要想提高能源的利用率和保障设备的安全与 稳定运行，必须具备传热学知识，掌握热量传递 的规律以及控制和优化热量传递过程的方法。
NCEPU
Research Group of Heat Trans1f7er
多尺度的客观世界
NCEPU
Research Group of Heat Trans1f8er
（4）传热学的研究领域 –b
传热学的应用非常广泛，传热学知识不仅在 能源、电力、冶金、动力机械、石油化工、低温 工程、环境与建筑等传统工业领域发挥极其重要 的作用，在许多高科技领域都发挥着极其重要的 作用。如： 航空航天、电子信息工程、医学和生 命科学等 。
NCEPU
Research Group of Heat Trans1f6er
热能利用率和传热过程 密切相关。
高温热源 吸热Q1
热机
Wnet
放热Q2
低温热源
NCEPU
Research Group of Heat Trans1f2er
对流 导热
对流 凝结、对流
对流、导热、沸腾 对流、导热
辐射
对流、导热
NCEPU
Research Group of Heat Trans1f3er
自然界、日常生活、工程应用和科学研 究上，温度场和温度差普遍存在：
——影响地球的气候和人类居住生存环境：10 0 ~ 106m 量级 ——影响各种设备的工作状态： 10 -6 ~ 102m 量级 ——影响生命的活动方式： 10 -9 ~ 100 m 量级 ——新型的控制和执行方式： 10 -9 ~ 10-3 m 量级
能量利用过程实质就是能量的传递与转换过程。
基础类传热学讲义PPT教学课件
导热机理
• 机理：发生导热时，物体各部分之间不发生宏 观相对位移。
• 对气体，导热是由于气体分子无规则热运动相 互碰撞引起。
• 对固体，导电体的导热由自由电子的运动引起， 而非导电固体则通过晶格的振动来传递热量。
多层壁
复合壁
通过单层平壁的导热
➢λ为常数，第一类边界条件 ➢λ为常数，第三类边界条件 ➢λ变化，第一类边界条件
λ为常数，第一类边界条件
➢无内热源，λ为常数，壁厚δ已 知。两个表面分别维持均匀而恒 定的温度t1、t2。
➢方程：d2t/d2x=0
t
t1 t2
➢定解条件：x=0，t=t1
0δ
x
ห้องสมุดไป่ตู้
x=δ， t=t2
t tf1,h1
t1 t2
tf2,h2
➢方程：d2t/d2x=0
定解条件
➢导热问题完整的数学描述：
导热微分方程式 + 定解条件
➢定解条件：包括初始条件和边界条件
➢初始条件：τ=0 t(x,y,z,0)=f(x,y,z) ➢边界条件：指凡说明边界上过程进行的特点，反 映过程与与周围环境相互作用的条件；导热问题常 见的三类边界条件如下：已知与未知？？
➢第一类： τ＞0，tw=f1(τ) ；稳态？ ➢第二类： τ＞0，qw=-λ（υt/υn）w=f2(τ)；稳态？ ➢第三类： τ＞0， -λ（υt/υn）w =h（ tw - tf ）；稳态？
求解思路
➢思路：首先分析物理问题，在一定的简化假设条件
下，得到其数学描写(导热微分方程及定解条件)，然 后求解得到温度场。接着利用傅里叶定律进一步求解 通过物体界面的热流量或热流密度 。
气—气传热综合实验操作讲义
气—气传热综合实验操作讲义气体传热是一个非常重要的物理现象，在工程和科学实验中都扮演着重要的角色。
下面是一个气体传热综合实验操作讲义，帮助你更好地理解气体传热的原理和方法。
实验目的：1.了解气体传热的基本原理；2.掌握气体传热的实验方法和操作技巧；3.分析气体传热实验数据，得出相关结论。
实验器材和材料：1.烧瓶；2.温度计；3.水；4.红墨水；5.塑料软管；6.热电偶；7.太阳光模拟器等。
实验步骤：1.实验前准备a.准备好所有的实验器材和材料；b.将烧瓶加满水，并将温度计插入烧瓶中；c.准备一定量的红墨水，并将红墨水注入烧瓶中；d.通过塑料软管连接烧瓶和热电偶；e.将热电偶的另一端连接到温度计；f.将热电偶的接线端接入数据采集系统中。
2.实验操作a.开启太阳光模拟器，模拟太阳光照射；b.观察烧瓶中的红墨水的颜色变化，并记录其温度变化；c.持续观察和记录一段时间，直到红墨水的温度不再变化为止。
3.实验数据分析a.将实验所得的温度变化数据整理成表格或图表；b.根据数据分析出气体传热过程中的变化规律；c.用适当的理论模型解释实验数据，并得出结论。
注意事项：1.在进行实验操作时，要注意安全，避免发生意外；2.实验过程中要仔细观察和记录数据，确保准确性和可靠性；3.在分析实验数据时，要结合相关理论知识进行推理和解释；4.完成实验后，要仔细清洗实验器材，保持实验环境的整洁。
实验原理及讲解：气体传热是指通过气体传递热能的过程。
气体传热可以通过传导、对流和辐射三种方式进行。
1.传导传热：当气体与固体接触时，会发生传导传热。
传导传热的基本原理是热量从高温区传递到低温区，通过直接接触的方式传导到气体中。
在实验中，通过将烧瓶中的水加热，水分子会受热扩散，与烧瓶的表面发生直接接触，从而导致烧瓶表面的红墨水温度上升。
2.对流传热：当气体通过流动状态传递热量时，会发生对流传热。
对流传热的基本原理是热量通过热量传递质点的对流运动进行传递。
传热综合实验
传热综合实验传热综合实验是化工、机械、材料等专业中的重要实验之一。
本实验旨在通过实践操作，让学生深入理解传热理论，并掌握传热实验技巧，了解传热实验设备的基本特点和使用方法。
本文将就传热综合实验进行详细介绍。
一、实验原理在传热综合实验中，通过传热器件和传热介质来掌握传热方式和表征物质的传热性能。
热源：热源是产生热量的装置，通常使用电加热方式。
传热介质：传热介质是传递热量的介质，如水、空气等。
传热器件：传热器件是介质和热源之间传热的设备，可分为对流传热、辐射传热、传导传热三种方式。
在实验中，通过热功率测量，流量测量，温度测量等操作，得出传热介质的传热性能参数，实现对传热规律的探讨和总结等目的。
二、实验设备传热综合实验设备一般包括热源、传热介质、传热器件和测量系统四部分。
1、热源：采用电阻加热，均匀升温，稳定加热；2、传热介质：水或空气，可根据不同的实验需要进行选择；3、传热器件：采用双管夹套式传热器，包括热器壳体、热器体、进出口、传热管等组成；4、测量系统：温度计、流量计、电压表等测量仪器。
三、实验过程传热综合实验主要包括三个步骤，即实验准备，实验操作，实验结果的处理及分析。
（1）检查实验仪器设备的工作状态以及正确性等，不能出现故障和问题；（2）加热热源，并控制加热电流，保持稳定，确保传热介质均匀受热；（3）调节传热介质的流量及其温度，保证传热介质的流速、温度、压力等参数符合实验要求；（4）对传热管的长度、直径、管壁材料、壁厚等进行测量和记录，为后续实验数据收集打下基础。
2、实验操作（1）调节传热介质的流量，保持稳定；（2）采集出口传热器的温度，通过计算可以推算出传热的热流，进而计算出传热系数；（3）采用热传导实验，测量传热壁板的温度分布，推算出传热系数；（4）采用加热器将热量通过辐射的方式传递到样品上，测量样品温度变化，进而计算得出热辐射传热系数。
3、实验结果的处理及分析（1）通过测量传热介质进口、出口的温度、流量、压力数据等，可得出介质的传热性能参数；四、实验注意事项（1）实验者必须具备基本的实验技能，正确操作和安装实验设备；（2）务必严格按照实验设计方案执行实验操作，掌握各种测量仪器的使用方法、精度和准确性；（3）实验过程中出现异常情况，要及时排除并进行记录，以保证实验数据的真实性；（4）实验结束后要认真整理实验设备，清洗干净所有仪器，保证设备干净整洁，方便下一次实验的开展。
第五章 传热142页PPT
Q t1 t4 t4 t0
3
bi iA
i1
1 A
t1tLeabharlann t03 bii1
iA
1 A
总推动力 总热阻
牛顿冷Q 却 A 定 t4 律 t0：
《化工原理》电子教案/第五章
Q
t0
t4
11
四、一维圆筒壁稳态热传导
1、无限长单层圆筒壁一维稳态导热（无内热源） 特点：属一维导热，A常数， Q为常数， q常数
目录
第三节 对流传热
一、实验法求 二、各种情形下的经验式
（一）无相变 1、管内层流 2、管内湍流 3、管外强制对流 4、自然对流
（二）有相变 1、冷凝 2、沸腾
对流传热系数小结
的数量级
1
化工原理》电子教案/目录
目录
第四节 间壁式换热器的传热
一、换热器简介 二、间壁式换热器的传热过程分析 三、间壁式换热器的传热过程计算
0
r
bi i Ami
i1
教材更正：
b1 b2 b3
P141例5-4中每米管长的热损失计算式左边应
为Q，不应为Q/L，单位应为W，不应为W/m。
15
《化工原理》电子教案/第五章
四、一维圆筒壁稳态热传导
思考2： 气温下降，应添加衣服，应把保暖性好的衣服穿在里面好，还是穿在
层流流动的物质内部
机理： 气体---靠分子或原子的无规则若运动；
固体---金属靠自由电子，非金属靠晶格的震动 液体---两种观点（见教材）
热量入
管内层流
❖对流传热
自 然 对 流 强 制 对 流
发 生 在流 体内 部 流体有宏观位移
牛顿冷 Q 却 A 定 t1t律 2 ：
传热试验技术ppt高教知识
[W]
[W]
平均换热量： Q Q1 Q2
[W]
2Байду номын сангаас
热平衡误差： Q1 Q2 100%
Q
对数传热温差：
t
tmax tmin ln tmax
tmin
[℃]
传热系数：
k= Q
[W]
Ft
全面分析
34
3 实验装置
全面分析
35
4 实验步骤
设定热水温度
开动水泵
加热
开动风机 等待
换热达到稳定 逆流实验
全面分析
20
4 实验步骤
装上受体腔体端盖
设定热源、传导左、传导右调温旋钮等温
等待
系统进入恒温
记录三组温度
实验结束
取下受体，装上黑体端盖
全面分析
21
5 实验要求
(1)求出待测物体表面的黑度； （2）分析产生误差的原因。
全面分析
22
实验四 角系数的测定
1 实验目的
(1) 理解角系数的物理意义，了解角系数的测量方法； (2) 掌握角系数测量仪的原理及操作使用方法。
全面分析
32
实验七 空气—水式换热器性能测试实验
1 实验目的
(1) 熟悉空气-水换热器性能的测试方法 ； (2) 掌握气-水翅片管、光管换热器，在顺排、叉排、逆
流、顺流各种情况下换热器的结构特点及其性能的差 别。
全面分析
33
2 基本原理
热流体放热量： Q1=m1Cp1 t1 t1
冷流体吸热量： Q2 =m2Cp2 t2 t2
对于由热源 、传导圆筒、待测物体3个物体表面组成
的封闭系统。在其它条件完全相同的条件下，通过对比实
综合传热演示实验报告
综合传热演示实验报告引言传热是热力学中的重要概念之一，涉及到热量的传递、储存和转换。
传热可以通过传导、对流和辐射等方式进行。
为了更好地理解传热过程，我们进行了一次综合传热演示实验。
实验目的1. 通过实验观察和测量传热过程中的温度变化；2. 掌握传热的基本规律；3. 理解传热在日常生活中的应用。
实验原理传热是热量从高温区域向低温区域传递的过程。
热可以通过传导、辐射和对流进行传递。
本次实验主要涉及到传导和对流两种方式。
传导传导是通过物质的直接接触和相互振动来传递热量的过程。
一个物体的温度分布不均时，高温区域的分子以较大的速度振动，从而传递给低温区域的分子，使得整个物体的温度逐渐均匀。
对流对流是通过流体的运动来传递热量的过程。
当一个物体加热时，周围的空气被加热并膨胀，密度变小，从而产生浮力迫使周围的冷空气下沉，形成对流。
对流传热是高温区域的气流与低温区域的物体直接接触，通过传导进行热量交换。
实验材料和设备- 烧杯- 温度计- 热水- 冷水- 烤盘- 塑料管- 流体介质（例如植物油等）实验步骤1. 在烧杯中加入适量的热水；2. 在另一个烧杯中加入适量的冷水；3. 将温度计放入热水中，记录初始温度；4. 同时将温度计放入冷水中，记录初始温度；5. 将烤盘加热，并将烤盘上放置烧杯，将热水加热至一定温度；6. 在加热的同时，将烧杯里的冷水倒入塑料管中，并通过塑料管将其喷射到热水中；7. 观察热水的温度变化，并记录每隔一段时间的温度；8. 分别观察传热情况和过程。
实验结果实验过程中，我们观察到了热水的温度逐渐增加，而冷水的温度逐渐降低。
在冷水喷射到热水中的过程中，热水的温度上升速度明显加快。
这是因为冷水的加入增加了热水的表面积，从而增强了对流传热过程。
实验分析通过这个实验，我们可以得出以下结论：1. 热量在传递过程中，会从高温区域向低温区域传递。
这是一个自然趋势，也就是热的互相扩散的结果；2. 传热过程中，温度差越大，传热速率越快，而温度差越小，传热速率越慢；3. 对流传热比传导传热更加迅速，因为对流传热涉及到流体的运动，能够加速热量的传递。
【20170424】传热综合实验讲义(学生版)-jidx要点
7.4 传热综合实验(20170424版本)7.4.1实验目的与要求1.通过实验，加深对传热理论的理解，提高研究和解决传热实际问题的能力；2.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。
3.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。
4.学会并应用线性回归分析方法，确定传热管关联式4.0Pr Re mA Nu =中的常数A 和m 的数值，强化管关联式4.00Pr Re mB Nu =中B 和m 数值。
5.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方式。
6.通过变换列管换热器换热面积实验测取数据计算总传热系数K ，加深对其概念和影响因素的理解。
7.认识套管换热器（光滑、强化）、列管换热器的结构及操作方法，测定并比较不同换热器的性能。
7.4.2实验原理在工业生产中，间壁换热是经常使用的换热方式。
热流体借助于传热壁面，将热量传递给冷热体，以满足生产工艺的要求。
影响换热器传热速率的参数有传热面积、平均温度差和传热系数三要素。
为了合理选用或设计换热器，应对其性能有充分的了解。
除了查阅文献外，换热器性能实测是重要的途径之一。
传热系数是度量换热器性能的重要指标。
为了提高能量的利用率，提高换热器的传热系数以强化传热过程，在生产实践中是经常遇到的问题。
冷热液体间的传热过程是由热流体对壁面的对流传热、间壁的热传导、以及壁面对冷流体的对流传热这三个传热子过程组成。
如7.4-1所示。
在忽略了换热管内外两侧的污垢热阻后，以冷流体一侧传热面积为基准的传热系数计算式为：oo i m ii A A A A K αλδα++=11(7.4-1) 式中：K ——以冷流体一侧传热面积为基准的总传热系数，)/(2℃⋅m W ；图7.4-1 间壁式传热过程示意图i α——冷流体侧的对流传热(膜)系数，)/(2℃⋅m W ；o α——热流体侧的对流传热(膜)系数，)/(2℃⋅m W ；λ——换热管材料的导热系数，)/(2℃⋅m W ； i A ——冷流体侧的传热面积，2m ； δ——换热管的壁厚，m ；m A ——换热管的对数平均面积，2m ；7.4.2.1 普通套管换热器传热(膜)系数测定及准数关联式的确定 (1)对流传热(膜)系数i α的测定：对流传热(膜)系数i α可以根据牛顿冷却定律，通过实验来测定。
综合传热实验
综合传热实验一、实验目的综合传热实验是将干饱和蒸汽通过一组实验铜管，管子在空气中散热而使蒸汽冷凝为水，由于钢管的外表状态及空气流动情况的不同，管子的凝水量亦不同，通过单位时间凝水量的多少，可以：1、观察和分析影响传热的诸多因素；2、计算出每根管子的总传热系数K值。
二、装置简介实验装置示意图见图11.3－1：图11.3－1 综合传热实验装置示意图1．电热蒸汽发生器 2．蒸汽出口测温琴键开关 3．琴键开关转换开关 4。
蒸汽入口测温琴键开关 5．温度显示仪表 6．蒸汽出口 7．电接点压力表 8．安全阀。
9。
连接软管分汽缸 10．排水放气阀 11．φ25翅片管 12．φ25铜光管13．φ25.9铝管 14．24×26铜方管 15．φ30铜管 16．凝结刻度储水器 17．放水阀 18．支架台 19．岩棉保温管 20．水位计 21．自动加热开关组 22．风机开关实验台由电热蒸汽发生器、一组表面状态不同(铜光管、铝光管、管外加铝翅片以及不同保温材料的保温管)的六根铜管、分汽缸、冷凝管、冷凝水蓄水器(可计量)及支架等组成。
强制通风时，配有一组可移动的风机(图中未绘出)，用它来对管子吹风。
因而，实验台可进行自然对流和强迫对流的传热实验。
通过实验，可对各种不同影响传热因素进行分析，从而建立起影响传热因素的初步认识和概念。
三、实验方法及步骤1、打开电热蒸汽发生器上的供汽阀，然后从底部的给水阀门(兼排污)，往蒸汽发生器的锅炉加水，当水面达到水位计的三分之二高处时，关闭给水阀门。
2、打开蒸汽发生器上的电加热器(手动)开关，指示灯亮，内部的电锅炉加热。
待电接点压力表达到要求压力时(事先按需要用螺丝扳手调定)，电接点压力表动作(断电)。
此时，由电接点压力表控制继电器，使加热器按一定范围进行加热，以供实验所需的蒸汽量。
3、打开配气管上所有阀门(或按实验需要打开其中几个阀门)和玻璃蓄水器下方的放水阀。
然后，打开供汽阀缓慢向测试管内送汽，(送汽压力略高于实验压力)，预热整个实验系统，并将系统内的空气排挣。
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、
化工原理传热综合实验
一、实验目的1. 通过对简单套管换热器的实验研究，掌握对流传热系数α i的测定方法，加深对其概念和影响因素的理解。
2. 应用线性回归分析方法，确定关联式 Nu=AR mePr 0.4中常数 A 、 m 的值。
二、实验原理 ( 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??= ??× ??× ??Tm( 1-1 )所以对于总传热系数 ??= ???×? ??× (??2-T 1)/(??× ??Tm) (1-2)式中： Q 热量 (W)；S 传热面积(m 2) ；△ T m -- 冷热流体的平均温差 ( ℃ ) ； △ ????= ??w-Tm实验时间 2020 年 5 月 14 日 传热综合实验(一) 成绩 _____ 指导老师 _______________________K 总传热系数(W/(m2·℃)) ；CP 比热容(J/(kg · K)) ；W -- 空气质量流量(kg/s) ；△T=T2-T1 冷物流温度差(℃ )。
换热器的面积：????= ??????? ( 1-3) 式中：d i—内管管内径，m；L i —传热管测量段的实际长度，m；平均空气质量流量????=??????36001-4)2× ???????1= ?0?× ??0 × √2× ????????1体积流量??1式中： c 0 孔板流量计孔流系数， c 0=0.65；A0 孔的面积， m 2； d 0 孔板孔径， m ；??? -?--- 孔板两端压差， Pa ；传热准数 ??ui= ????id ?i ?普朗特准数 ??ri=???p ?i??????（ 2）换热器简介套管式换热器：是用管件将两种尺寸不同的标准管连接成为同心圆的套管。
传热、传质综合实验指导书
1. 裸管和绝热管传热实验一、实验目的蒸汽管道置于空间时，管表面由于自然对流和热辐射向周围空间散发出热量。
这种传热现象造成蒸汽输送管道的热损失，反之，在日常生活中的暖气设备却利用这种传热过程进行室内取暖。
前者为了减少热损失，应尽量抑制传热过程；后者却需设法强化这种热量传递过程。
研究蒸汽管道向周围无限空间的热量传递过程，有着很大的实际意义。
无论在理论上或实验上，许多学者都进行过大量的研究。
但是，对这种传热过程规律性的认识，主要还是依靠实验研究。
为了抑制蒸汽管道的热损失，需研究各种绝热保温的方法和绝热性能良好的保温材料，这种研究也是基于实验观察和测量。
本实验采用一组垂直安装的蒸汽管，其中有裸蒸汽管、固体材料保温的蒸汽管和空气或真空夹层保温的蒸汽管，实验测定这三种蒸汽管的热损失速度、裸蒸汽管向周围无限空间的给热系数、固体保温材料的导热系数和空气（或真空）夹层保温管的等效导热系数。
通过实验加深对传热过程基本原理的理解，进而掌握解决机理复杂的传热过程的实验研究和数据处理方法。
二、实验原理1．裸蒸汽管如图1所示，当蒸汽管外壁温度T w 高于周围空间温度T a 时，管外壁将以对流和辐射两种方式向周围空间传递热量。
在周围空间无强制对流的状况下，当传热过程达到定常状态时，管外壁以对流方式给出热量的速率为Q c = αc A w (T w －T a ) (1) 式中：A w — 裸蒸汽管外壁总给热面积，m 2；αc － 管外壁向周围无限空间自然对流时的给热系数，W · m – 2 · K – 1。
管外壁以辐射方式给出热量的速率为 ])100()100[(4a 4w w R T T A C Q -=ϕ (2)式中：C － 总辐射系数； φ － 角系数。
若将(2)式表达为与(1)式类同的形式，则(2)式可改写为Q R = αR A w (T w －T a ) (3)图1 裸蒸汽管外壁向空间给热的温度分布对比(2)(3)两式可得aw 4a4wR ])100()100[(T T T T C --=ϕα (4)式中αR 称为管外壁向周围无向空间辐射的给热系数，W · m – 2· K – 1。
实验四、换热上课讲义
实验四、换热实验五 换热器传热系数的测定实验（气——汽对流传热）一、实验目的1、通过对本换热器的实验研究，掌握对流传热系数αi 测定方法，加深对其概念和影响因素的理解。
2、通过实验应用线性回归分析方法，确定关联式N U =ARe mPr 0.4中常数A 、m 的值。
3、通过对管程内部插有螺旋线圈的空气—水蒸汽强化套管换热器的实验研究，测定其准数关联式N U =BRe m Pr 0.4中常数B 、m 的值和强化比N U ／N U0。
4、了解强化传热的基本理论和基本方式。
5、掌握换热器的操作方法。
二、实验内容1、测定5~6个不同空气流速下普通套管换热器的对流传热系数αi 。
2、应用线性回归的方法，求普通套管换热器准数关联式N U =ARe mPr 0.4中常数A 、m 的值。
3、测定5~6个不同空气流速下强化套管换热器的对流传热系数αi 。
4、应用线性回归的方法，求强化套管换热器准数关联式中N U =BRe m Pr 0.4常数B 、m 的值。
5、同一流量下，根据所得准数关联式N U =ARe m Pr 0.4求N U0,计算传热强化Nu ／Nu 0。
6、在同一流量下分别求取普通套管换热器、强化套管换热器的总传热系数K 0。
三、实验原理1、对流传热系数αi 的测定：im ii S t Q ∆=α （4-1） 式中：αi —管内流体对流传热系数， w/（m 2·℃）; Q i —管内传热速率，w ； S i —管内传热面积， m 2；Δt m —管内流体空气与管内壁面的平均温度差，℃；传热速率： 3600tCp V Q at at i ∆⨯⨯⨯=ρ （4-2）式中： V —空气流过测量段上平均体积，m 3/h ；ρat —测量段上空气的平均密度， kg/m 3；Cp at —测量段上空气的平均比热，J/(kg •K)；Δt —传热管出口温度与空气进口温度之差， ℃；m t ∆—内壁面与流体间的温差，℃。
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7.4 传热综合实验(20170424版本)7.4.1实验目的与要求1.通过实验，加深对传热理论的理解，提高研究和解决传热实际问题的能力；2.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。
3.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。
4.学会并应用线性回归分析方法，确定传热管关联式4.0Pr Re mA Nu =中的常数A 和m 的数值，强化管关联式4.00Pr Re mB Nu =中B 和m 数值。
5.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方式。
6.通过变换列管换热器换热面积实验测取数据计算总传热系数K ，加深对其概念和影响因素的理解。
7.认识套管换热器（光滑、强化）、列管换热器的结构及操作方法，测定并比较不同换热器的性能。
7.4.2实验原理在工业生产中，间壁换热是经常使用的换热方式。
热流体借助于传热壁面，将热量传递给冷热体，以满足生产工艺的要求。
影响换热器传热速率的参数有传热面积、平均温度差和传热系数三要素。
为了合理选用或设计换热器，应对其性能有充分的了解。
除了查阅文献外，换热器性能实测是重要的途径之一。
传热系数是度量换热器性能的重要指标。
为了提高能量的利用率，提高换热器的传热系数以强化传热过程，在生产实践中是经常遇到的问题。
冷热液体间的传热过程是由热流体对壁面的对流传热、间壁的热传导、以及壁面对冷流体的对流传热这三个传热子过程组成。
如7.4-1所示。
在忽略了换热管内外两侧的污垢热阻后，以冷流体一侧传热面积为基准的传热系数计算式为：oo i m ii A A A A K αλδα++=11(7.4-1) 式中：K ——以冷流体一侧传热面积为基准的总传热系数，)/(2℃⋅m W ；图7.4-1 间壁式传热过程示意图i α——冷流体侧的对流传热(膜)系数，)/(2℃⋅m W ；o α——热流体侧的对流传热(膜)系数，)/(2℃⋅m W ；λ——换热管材料的导热系数，)/(2℃⋅m W ； i A ——冷流体侧的传热面积，2m ； δ——换热管的壁厚，m ；m A ——换热管的对数平均面积，2m ；7.4.2.1 普通套管换热器传热(膜)系数测定及准数关联式的确定 (1)对流传热(膜)系数i α的测定：对流传热(膜)系数i α可以根据牛顿冷却定律，通过实验来测定。
m i i i t A Q ∆⨯⨯=α (7.4-2) im ii A t Q ⨯∆=α (7.4-3)式中：i α—管内流体对流传热系数，)/(2℃⋅m W ； i Q —管内传热量，W ；i A —管内换热面积，2m ；m t ∆—管壁面与主流体之间的平均温度差，℃。
平均温度差由下式确定：)()(ln )()(1212t t t t t t t t t W W W W m-----=∆ (7.4-4)式中：1t —冷流体的入口温度，℃；2t —冷流体的出口温度，℃； W t —壁面平均温度，℃；因为换热器内管为紫铜管，其导热系数较大，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W t 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 iL d A π= (7.4-5)式中：i d —传热管内管内径，m ；i L —传热管测量段的实际长度，m 。
由热量衡算式： )(12t t c w Q pi i i-= (7.4-6)其中质量流量由下式求得： 3600ii i V w ρ=(7.4-7)式中：i V —冷流体在套管内的平均体积流量，m 3/h ； ip C —冷流体的定压比热容，kJ/(kg·℃)；i ρ—冷流体的密度，kg /m 3。
i p C 和i ρ可根据定性温度m t 查得，221t t t m +=为冷流体进出口平均温度。
1t ，2t ，m 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圆管内作强制湍流，被加热状态，在54102.1~100.1Re ⨯⨯=i ，120~7.0Pr =i ，管长与管内径之比为d l ≥60的情况下，准数关联式的形式为：n i m i i A Nu Pr Re = (7.4-8)其中： iii i d Nu λα=， (7.4-9) iii i i d u μρ=Re (7.4-10)iipi i c λμ=Pr (7.4-11)i Nu ――努赛尔准数，描述对流传热系数的大小； i Re ——雷诺准数，表征流体流动状态；i Pr ——普朗特准数，表征流体物性的影响；i α——流体与固体壁面的对流传热(膜)系数，)/(2℃⋅m W ； i λ——流体的导热系数，)/(2℃⋅m W ；i p C ——流体的比热容，)/(℃⋅kg J ； i u ——流体在管内流动的平均速度，s m /； i d ——换热管的内径，m ；i μ——流体的粘度，s Pa ⋅；i ρ——流体的密度，3/m kg 。
流体的物性数据i λ、ip C 、i μ、i ρ可根据定性温度m t 查得。
对于管内被加热的空气n=0.4则关联式的形式简化为：4.0Pr Re imi i A Nu = (7.4-12) 这样通过实验确定不同流量下的Re i 与i Nu ，然后用线性回归方法确定A 和m 的值。
7.4.2.2强化套管换热器传热系数、准数关联式及强化比的测定强化传热技术，可以使初设计的传热面积减小，从而减小换热器的体积和重量，提高了现有换热器的换热能力，达到强化传热的目的。
同时换热器能够在较低温差下工作，减少了换热器工作阻力，以减少动力消耗，更合理有效地利用能源。
强化传热的方法有多种，本实验装置采用了螺旋线圈的方式进行强化传热的。
螺旋线圈的结构图如图7.4-2所示，螺旋线圈由直径3mm 以下的钢丝按一定节距绕成。
将金属螺旋线圈插入并固定在管内，即可构成一种强化传热管。
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。
由于绕制线圈的金属丝直径很细，流体旋流强度也较弱，所以阻力较小，有利于节省能源。
螺旋线圈是以线圈节距H 与管内径d 的比值以及管壁粗糙度（h d /2）为主要技术参数，且长径比是影响传热效果和阻力系数的重要因素。
科学家通过实验研究总结了形式为n m A Nu Pr Re =的经验公式，其中A 和m 的值因强图7.4-2 螺旋线圈强化管内部结构化方式不同而不同。
在本实验中，确定不同流量下的Re i 与i Nu ，用线性回归方法可确定强化管内传热的经验关联式4.0Pr Re im io oi oA Nu =的o A 和o 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，它的形式是：0Nu Nu ，其中Nu 是强化管的努塞尔准数，Nu 0是普通管的努塞尔准数，显然，强化比0Nu Nu ＞1，而且它的值越大，强化效果越好。
需要说明的是，如果评判强化方式的真正效果和经济效益，则必须考虑阻力因素，阻力系数随着换热系数的增加而增加，从而导致换热性能的降低和能耗的增加，只有强化比较高，且阻力系数较小的强化方式，才是最佳的强化方法。
7.4.2.3列管换热器总传热系数K 的计算总传热系数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，通过传热速率方程式计算K 值。
传热速率方程式是换热器传热计算的基本关系。
该方程式中，冷、热流体温度差△T 是传热过程的推动力，它随着传热过程冷热流体的温度变化而改变。
传热速率方程： m T ∆⨯⨯=o o o A K Q (7.4-13) 热量衡算： )t -(t C 12⨯⨯=w p Q o (7.4-14) 总传热系数： m12T )t -(t C ∆⨯⨯⨯=o o A w p K (7.4-15)对数平均温差 ()())()(ln T 21122112t T t T t T t T m-----=∆ (7.4-16)式中： o Q --传热量，W ；o A --以管外表面为基准的传热面积，m 2；m T ∆--冷热流体的平均温差，℃；o K --以管外表面为基准的总传热系数，W/(m 2·℃)；p C --流体的比热容， J/(kg·℃)； w --空气质量流量， kg/s ；1T --蒸汽进口温度，℃； 2T --蒸汽出口温差，℃； 1t --空气进口温度，℃； 2t --空气出口温度，℃；列管换热器的换热面积 o o o A L d n π⋅= 式中：d 0--列管换热器内管外径（m ）； L o --列管长度（m ）； N--列管根数。
7.4.3实验装置及流程7.4.3.1实验装置流程本实验的装置流程如图7.4-3所示。
图7.4-3 传热实验装置流程示意图1-列管换热器空气进口阀；2-套管换热器空气进口阀；3-板式换热器空气进口阀；4-压差传感器；5-转子流量计；6-空气旁路调节阀；7-漩涡气泵；8-储水罐；9-排水阀；10-液位计；11-蒸汽发生器；12-散热器；13-套管换热器；14-套管换热器蒸汽进口阀；15-列管换热器；16-列管换热器蒸汽进口阀;17-玻璃观测段;18-不凝器放空阀；19-U 型管；20-调节阀。
7.4.3.2实验设备主要技术参数本实验装置的主要技术参数如表7.4-1所示。
表7.4-1 实验装置结构参数7.4.3.3实验装置面板布置本实验装置控制柜的面板布置如图7.4-4所示。
图7.4-4 传热过程综合实验面板图7.4.4实验内容及实验操作步骤7.4.4.1 实验内容α。
1.测定11~15组不同流速下简单套管换热器的对流传热系数i2.测定11~15组不同流速下强化套管换热器的对流传热系数iα。
3.测定11~15组不同流速下空气全流通列管换热器总传热系数k。
4.测定11~15组不同流速下空气半流通列管换热器总传热系数k。
5.对iα的实验数据进行线性回归，确定关联式Nu=ARe m Pr0.4中常数A、m的数值。
6.通过关联式Nu=ARe m Pr0.4计算出Nu、Nu0，并确定传热强化比Nu/Nu0。
7.4.4.2实验操作步骤1.实验前的准备及检查工作：(1)向储水罐8中加入蒸馏水至液位计上端处。
(2)检查空气流量旁路调节阀6是否全开。
(3)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。