三空气-水对流给热系数测定
对流给热系数测定实验报告
对流给热系数测定实验报告实验名称:对流换热系数的测量实验一、实验目的1.测量圆形水平直管外的水蒸气凝结换热系数α0和圆形水平直管内冷流体（空气或水）的强制对流换热系数αi2.观察水蒸汽在圆直水平管外壁上的冷凝状况。
3掌握热电阻测温方法。
4掌握计算机自动控制和流量调节的方法。
5了解涡轮流量传感器和智能流量积算仪的工作原理和使用方法。
6了解电动调节阀压力传感器和变频器的工作原理和使用方法。
7掌握化工原理实验软件库的使用。
二、实验装置流程图及实验流程简述2途经阀○6、阀○7由蒸汽分布管进入套管换热器的环隙通道，冷凝水蒸汽自蒸汽发生器○9.阀门○ 8号污水排入沟渠。
水从阀门流出○4或电动调节阀○5、12控制的旋涡气泵产生的空气依次经过阀○冷流体水或来自由变频器○13.10进入套管式热交换器、涡轮流量计的内管○ 水或空气流量调节阀○ 加热后排入下水道或通风口。
三、简述实验操作步骤及安全注意事项空气-蒸汽系统1.开启电源。
依次打开控制面板上的总电源、仪表电源。
1.调整手动调节阀○ 10以最大化空气量。
2.启动涡流空气泵○9、阀○8，排除套管环隙中积存的冷凝水，然后适当关小3.排蒸汽管道的冷凝水。
打开阀○8.注意阀门○ 8不能开得太大，否则会有严重的蒸汽泄漏。
阀门○6，蒸汽从蒸汽发生器○2沿保温管路流至阀○7；慢慢打开阀○7，4.调节蒸汽压力。
打开阀○蒸汽开始流入套管环空，并加热内管的外表面。
控制蒸汽压力稳定在0.02MPa，不超过0.05mpa，否则蒸汽不够用。
5.测量不同流量下的相应温度。
当巡检仪在控制面板上显示的11个温度、压力数据和智能流量积算仪显示的空气流量稳定时，记录所有温度、压力6，分别取最大空气流量的1/2及1/3，分别记录下相应流量下的流量数据。
然后再调节阀○稳定的温度和压力数据，使共有3个实验点。
7和阀门○ 6、关闭仪器电源和主电源。
6.实验结束后，关闭蒸汽阀○水~水蒸汽系统操作步骤和方法与空气-蒸汽系统基本相同，只是冷流体由空气变为冷水，并且仍然选择了三个实验点。
空气-水蒸汽对流给热系数测定
热流体与固体壁面的对数平均温差可由式（4—2）计算，
T
TW
m
T1
TW1 T2 TW 2
ln T1 TW1
T2 TW 2
（6-2）
式中：TW1 － 热流体进口处热流体侧的壁面温度，℃；
TW2 － 热流体出口处热流体侧的壁面温度，℃。
固体壁面与冷流体的对数平均温差可由式（4—3）计算，
tW
空气-水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．掌握给热系数测定的实验数据处理方法。 3．观察水蒸气在水平管外壁上的冷凝现象。 4．了解热电阻测温的方法。
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 6-1 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。
对于空气在管内强制对流被加热时，可将式（6-9）改写为，
1 2
1 0.023
4
0.8
d 1.8 2
2
1 Pr20.4
2 qm2
0.8
（6-9） （6-10）
令，
m
1 0.023
4
0.8
d 1.8 2
（6-11）
X
2
1 Pr20.4
2 qm2
0.8
（6-12）
Y
1 2
C
RS 2
bd 2 d m
实验测定 m2 、 t1、t2、T1、T2 、并查取 t平均
1 2
t1
t2 下冷流体对应的 c p2 、换热面积
A，
即可由上式计算得总给热系数 K。
空气-水蒸气对流给热系数测定实验报告
空气-水蒸气对流给热系数测定实验报告本实验使用臭氧编码器，通过悬浮思路分析，利用不同的匀速度下不同的温度差分析空气-水蒸气的对流换热系数，帮助我们理解空气-水蒸汽对流的过程。
本文将对实验的设备、方法、结果及分析进行详细介绍。
一、实验设备1. 实验室气体混合系统2. 实验室压力传感器4. 实验室水蒸气浸润计6. 实验室数据采集器二、实验方法1. 设计实验2. 实验片段将实验室气体混合系统、压力传感器、温度传感器、水蒸气浸润计和湿度传感器等设备设置在实验室中，同时使用数据采集器对数据进行实时记录。
在实验中，我们首先设置了一个不同的温度差，然后观察它们在不同的匀速度下的换热系数。
通过计算，我们可以得到不同匀速下不同温度差的换热系数。
三、实验结果及分析通过实验结果和数据分析，我们得到不同温度差和匀速度下的换热系数。
1. 换热系数随着温度差的增加而增加我们可以看到，在温度差越大的情况下，热传导的能力也越强。
颗粒与颗粒之间的间距越小，热量间的转移就越快，因此换热系数也越高。
当温度差在一定的范围内，换热系数与温度差的平方成正比。
我们还可以看到，在匀速越大的情况下，换热系数也会越大。
当匀速越大时，颗粒间的热传导也会越快，从而使换热系数更大。
综合以上分析，我们可以得到空气-水蒸汽的对流换热系数与温度差和匀速度密切相关。
当温度差和匀速度越大时，换热系数也会越大。
同时，通过这些实验结果，我们可以更好地理解空气-水蒸汽对流的过程。
四、实验结论通过本次实验，我们可以得出以下结论：1. 空气-水蒸汽的对流换热系数与温度差成正比，当温度差越大时，换热系数也会越大。
因此，我们可以通过控制空气-水蒸汽的温度差和匀速度来控制其换热系数，从而更好地理解热传导过程。
实验三空气纵掠平板时局部换热系数的测定
实验三 空气纵掠平板时局部换热系数的测定一、实验目的1、了解实验装置的原理;测量系统及测试方法..2、通过对实验数据的整理;了解沿平板局部换热系数的变化规律..3、分析换热系数变化的原因;以加深对对流换热的认识.. 二、实验原理强制对流换热是工程实际中最常遇到的传热学问题;有着广泛的应用..并且;强制对流换热系数是设备换热效率的重要指标;因此;测定对流换热系数有着工程实际意义..“热对流”是指流体中温度不同的各部分相互混合的宏观运动所引起的热量传递现象..由于引起流体宏观运动的原因不同;可以区分为自然对流换热和强制对流换热..严格地说;强制对流换热中不能排除自然对流换热的作用;只是因为它的影响远小于前者而不予考虑..流体纵掠平板是对流换热中最典型的问题;本实验通过测定空气纵掠平板时的局部换热系数;掌握对流换热的基本概念和规律..局部换热系数α由下式定义： )t (t qf -=α W/m 2/·℃ 其中： q — 物体表面某处的热流密度 W/m 2t — 相应点的表面温度 ℃ t f — 气流的温度 ℃1-风道 2-平板 3-不锈钢片 4-热电偶 5-电源导板 6-热电偶换接件图3-1 试验装置本试验装置上所用试件是一平板;纵向插入一风道中;板表面包履一簿层金属片;利用电流流过金属片对其加热;可以认为金属片表面具有恒定的热流密度..测定流过金属片的电流和其上的电压降即可准确地确定表面的热流密度..表面温度的变化直接反映出表面换热系数的大小.. 三、试验装置及测量系统图3-1为试验段简图;试验段从风道1中间插入一可滑动的板2;板表面包一层金属片3;金属片内表面设有热电偶4;沿纵向轴向不均匀地布置22对热电偶;它们通过热电偶接插件6与测温电位差计相联;片3的两端经电源导板与低压直流电源联结..图3-2为试验装置的原理图;整流电源1提供低压直流大电流;电流通过串联在电路中的标准电阻5上的电压降来测量;标准电阻5就安装在整流电源1内;其两端的输出线已连接好;电压降的大小用电位差计测量..片3两端的电压降亦用电位差计测量..为简化测量系统;测量平板壁温t 的热电偶参考温度不用摄氏零度;而用冷空气流的温度t f ;即其热端6设在板内;冷端7则放在风道气流中;所以热电偶反映的为温差t ―t f 的热电势Et ―t f ..为了能用一台电位差计测量热电偶毫伏值;标准电阻5上的电压降及片3两端的电压降;所测信号经过一转换开关再接入电位差计;在测量片两端电压降时;电路中接入一分压箱8分压箱8就安装在转换开关内..用毕托管12通过倾斜式微压计11测量掠过平板的气流动压;以确定空气流速..1、 低压直流电源2、风源3、试验段风道4、平板试件5、标准电阻6、热电偶热端7、热电偶冷端 8、分压箱 9、转换开关 10、电位差计 11、微压计12、毕托管图3-2 空气纵掠平板时局部换热系数的试验装置及测量系统四、试验步骤1、将整流电源1的输出线按正负极要求连接到平板试件3的结线端子上;用二条导线将平板试件3的结线端子连接到转换开关第一对输入端子上;用以测量平板试件3两端的电压降..2、将标准电阻5两端的输出线连接到转换开关第二对输入端子上;用以测量标准电阻5两端的电压降..3、将热电偶的热端即接插件和冷端按接线图要求连接到转换开关第三对输入端子上;通过旋转接插件旋钮;用以测量22对热电偶产生的热电势..4、用导线将转换开关的输出端子与电位差计未知端子相连接;通过旋转转换开关旋钮;分别测量平板试件3两端的电压降；标准电阻5两端的电压降；22对热电偶产生的热电势..5、调节检流计上的调零装置将检流计的指针调在零位置;打开电位差计电源开关;根据电压降的大小选择适当的倍率..首先旋转调零旋钮;使检流计的指针指在零位置；再将电键开关“K”扳向标准位置;旋转电流调旋钮;使检流计的指针指在零位置；再将电键开关“K”扳向未知位置;节RP旋转二个测量盘使检流计的指针再次指在零位置..二个测量盘读数之和乘上使用倍率;等于被测量的电压电动势值..测量完毕;倍率开关应放在“断”位置;电键开关“K”应放在中间位置..6、用乳胶管将毕托管全压管既长尾巴管与倾斜式微压计“＋”极相连接;毕托管静压管即尾巴管与倾斜式微压计“－”极相连接..调整毕托管使全压测孔一定要正对着气流方向..根据测量压力的大小把倾斜式微压计斜管固定到某一倍率上;调整倾斜式微压计底盘上的调节选钮;使水平泡处于正中位置;把开关扳向校准位置;左右旋转顶帽把管内酒精柱调到零或某一整数;再把开关扳向测压位置..倾斜式微压计就可以测量压力了..7、关闭风门;接通风机电源开关;待电机运转稳定后;再将风门调到所需开度..8、将平板放在适当位置上;整流电源调节手柄旋转至最小位置..再接通整流电源;并逐步提高输出电压调节手柄旋转至所需位置;对平板缓慢加热;控制片温在80℃以下;可用手抚摸至无法忍受时为止..9、待热稳定后开始测量;从板前缘开始按热电偶编号;用电位差计测出其温差电势Et-t;测量过程中;加热电流、电压及气流动压变动较小;可选f择在整个实验过程的开始、中间、结束三个时间段测量三组数据取平均值；实验开始和实验结束各测一次室温;取其平均值作为室温..10、实验结束后;先将整流电源调节手柄旋转至最小使输出电压为零;再关闭整流电源..关闭电位差计电源..待风机将平板吹冷后再关闭风机电源..最后再整理实验设备.. 五、基本参数及有关计算公式板长 L=0.33m 板宽B=80×10-3m金属片宽 b =65×10-3m 金属片厚δ=1×10-3m 金属片总长 l =2L=0.66m热电偶编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 离板前缘距离X mm 02.5 57.5 1015202532.5 40热电偶编号 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 离板前缘距离X mm5060 7590 110130160190220260300 1、金属片壁温t ：所用测温热电偶为一康铜;以室温作为参考温度时;热端温度在50 ~ 80 ℃范围内变化时;热端冷端每1度温差产生的热电势输出可近似为0.043mv;因此测得反映温差t ―t f 的热电势Et ―t f mv;即可求出温差;即 t ―t f = Et ―t f /0.043℃..2、流过金属片的电流I ：标准电阻为150A/75mv;所以测得标准电阻上每1mv 电压降等于2A 电流流过;即I=2×V 1 A 其中：V 1—标准电阻两端的电压降mv3、金属片两端的电压降V ：V=T ×V 2×10-3 V其中：T=201—分压箱倍率 V 2—经分压箱后测得的电压降mv4、空气流过平板的速度u ：由毕托管测得气流动压头Δh; mmH 2O 柱;可按下式计算速度 h9.812u ∆⨯=ρm/s 其中：ρ—空气密度kg/m 35、局部对流换热系数αx在下列假设下：①电热功率均匀分布在整个片表面②不计片向外界辐射散热的影响③忽略片纵向导热的影响局部对流换热系数αx 可按下式计算： )t 2Lb(t I V f x -=α W/m 2℃6、局部努谢特数N ux 与雷诺数R ex 其中：X —离平板前缘的距离 m λ—空气的导热系数 W/m ℃γ—空气的运动粘性系数 m 2/s用来流与壁温的平均值作为定性温度;即2t t f + ; 2t t t min max +=式中：t max 和t min 为平板上壁温的最大值和最小值..六、实验注意事项1、箱式风源：禁止人员试验时在风口处走动..2、硅整流电源：启动电源之前先将电源调节手柄旋至零位;使之进入准备状态..3、接线：电源、测量系统上都标有正、负标记红为正;黑为负;注意不要接错..4、转换开关：转换开关上共有5档 ①标记V 为测量工作电压之用 ②标记A 为测量工作电流之用③、④、⑤标记mv 为测量温差电势之用5、毕托管：毕托管安装时注意其垂直度;尾部长管测全压;短管测静压..6、平板试验件：①工作电源：平板试件最大允许工作电流：I max ≤29A ②冷端：冷端接线如上图所示： 7、启动顺序：启动和停止工作时必须注意操作顺序;按实验步骤进行..试验结束时;将硅整流电源调节手柄恢复到零位;先关掉硅整流电源;再将风机门开到最大位置;等加热件冷却下来后再把风机关掉.. 七、实验要求1、预习实验指导书;编制数据记录与计算用的表格..1、金属片两端电压降V 2：——————、————————、————————⨯0.2mv2、标准电阻电压降V 1：——————、————————、————————⨯0.2mv3、空气动压头h ∆：——————、————————、————————⨯0.4⨯0.8mm O H 2 4室温f t ：——————、————————℃ 5、 实验数据记录与处理表格 序号 热电势⨯0.2mv 温差℃ 冷端温度℃ 表面温度℃ 局部换热系数α 雷诺数R ex 努谢特数N ux 备注 1热端温度= 定性232、绘制αx—X的关系曲线或在双对数纸上绘制N ux ~ R ex关系曲线3、分析沿平板对流换热的变化规律;并将实验结果与有关参考书上给出的准则方程进行比较..。
对流给热系数的测定(数据处理)
实验三 对流给热系数的测定一、实验目的1、观察水蒸气在换热管外壁上的冷凝现象，并判断冷凝类型；2、测定空气（或水）在圆直管内强制对流给热系数i α；3、应用线性回归分析方法，确定关联式Nu=ARe m Pr 0.4中常数A 、m 的值。
4、掌握热电阻测温的方法。
二、基本原理在套管换热器中，环隙通以水蒸气，内管管内通以空气或水，水蒸气冷凝放热以加热空气或水，在传热过程达到稳定后，有如下关系式：V ρC P (t 2－t 1)＝αi A i (t w －t)m （1-1）式中： V ——被加热流体体积流量，m3/s ； Ρ——被加热流体密度，kg/m3； C P ——被加热流体平均比热，J/(kg ·℃)；αi ——流体对内管内壁的对流给热系数，W/(m2·℃)； t 1、t 2——被加热流体进、出口温度，℃；A i ——内管的外壁、内壁的传热面积，m2；(T －T W )m ——水蒸气与外壁间的对数平均温度差，℃； 22112211ln )()()(w w w w m T T T T T T T T Tw T -----=- （1-2）(t w －t)m ——内壁与流体间的对数平均温度差，℃；22112211ln )()()(t t t t t t t t t t w w w w m w -----=- （1-3）式中：T 1、T 2——蒸汽进、出口温度，℃；T w1、T w2、t w1、t w2——外壁和内壁上进、出口温度，℃。
当内管材料导热性能很好，即λ值很大，且管壁厚度很薄时，可认为T w1＝t w1，T w2＝t w2，即为所测得的该点的壁温。
由式（1-3）可得：m w P i t t A t t C V )()(012--=ρα （1-4）若能测得被加热流体的V 、t 1、t 2，内管的换热面积A i ，以及水蒸气温度T ，壁温T w1、T w2，则可通过式（1-4）算得实测的流体在管内的（平均）对流给热系数αi 。
空气-水蒸气对流给热系数测定实验报告
空气-水蒸气对流给热系数测定实验报告
实验目的：测定空气-水蒸气对流给热系数。
实验原理：空气-水蒸气对流给热系数是指在给定条件下，单位时间内单位面积的对流热流量。
在实际应用中，了解对流给热系数的大小对于设计和优化热传递设备非常重要。
实验装置：实验装置包括一个加热管、一个水槽以及一个温度计。
通过控制加热管的电压和水槽的温度，可以得到不同的条件下空气-水蒸气对流的热传递情况。
实验步骤：
1. 将实验装置准备好，确保加热管和温度计的位置正确。
2. 首先将加热管的电压调整到一个固定值，记录加热管上的电压和电流。
3. 启动水槽并将水温调整到一个适当的温度。
4. 将温度计放置在实验装置中，记录下来水的初始温度。
5. 开始记录时间和温度，每隔一段时间记录一次温度值。
6. 进行多组实验，每组实验可以改变加热管的电压或者水槽的温度，以得到不同的实验数据。
实验数据处理：
1. 将实验数据整理成表格。
2. 根据实验数据绘制温度-时间曲线。
3. 计算出空气-水蒸气对流的热传递系数。
4. 对不同实验条件下得到的热传递系数进行比较和分析。
实验结果：
根据实验数据计算得出的空气-水蒸气对流给热系数为X（单位）。
实验讨论：
根据实验结果可以得出结论：在给定的实验条件下，空气-水
蒸气对流给热系数为X，说明X。
实验结论：
通过本实验测定得到空气-水蒸气对流给热系数为X（单位），实验结果具有一定的参考价值，并为相关热传递设备的设计和优化提供了理论依据。
对流传热系数的测定
对流传热系数的测定北京理工大学化学学院董女青1120102745一、实验目的1、掌握对流传热系数的测定方法，测定空气在圆形直管内的强制对流传热系数, 验证准数关联式。
2、了解套管换热器的结构及操作，掌握强化传热的途径。
3、学习热电偶测量温度的方法。
二.实验原理冷热流体在间壁两侧换热时，传热基本方程及热衡算方程为：Q = KAAtm = m^Cp (t入一t出)换热器的总传热系数可表示为：1 1 b 1—------- 1 ---- 1 ----K a ：入a 0 式中：Q—换热量，J/sK—总传热系数，J/(m' s)A—换热面积，m：At m-平均温度差，°CCp—比热，J/ (kg • K)nu—质量流量，kg/sb—换热器壁厚，ma i、a o—内、外流体对流传热系数，J/(m? • s)依据牛顿冷却定律，管外蒸汽冷凝，管内空气被加热，换热最亦可表示为：Q = a jAj(t w - t) = a 0A0 (T — T w)式中:t w.凡一管内(冷侧)、管外(热侧)壁温，t、T-管内(冷侧)、管外(热侧)流体温度测定空气流量、进出口温度、套管换热面积，并测定蒸汽侧套管壁温，由于管壁导热系数较大且管壁较薄，管内壁温与外壁温近似柑等，根据上述数据即可得到管内对流传热系数，由丁•换热器总传热系数近似等丁•关内对流传热系数，所以亦可得到套管换热器的总传热系数。
流体在圆形直管强制对流时满足下述准数关联式：Nu = O.O237?e°-8Pr0-33式中：Nu-努塞尔特准数，Nu=^,无因次Re—雷诺准数，Re = ^,无因次P L普兰特准数，Pr =耳,无因次测定不冋流速条件下的对流传热系数，在双对数坐标屮标绘加he关系得到一条直线，直线斜率应为0. &三、实验内容1、测定不同空气流星下空气和水蒸汽在套管换热器换热时内管空气的对流传热系数，推算总传热系数。
2、在双对数坐标中标绘M L R決糸,验证准数关联式。
试验三空气-水对流给热系数测定
实验三空气－水对流给热系数测定一、实验目的1. 测定套管换热器中空气—水系统的传热系数；2. 测定不同的热空气流量时，Nu与Re之间的关系，并得到准数方程式；二、基本原理1. 测定传热系数K根据传热速率方程式（1）（2）实验时，若能测定或确定Q、t m和A，则可测定K。
（1）传热速率在不考虑热损失的条件下（3）式中：—空气的质量流量，kg/s，，为空气的容积流量，m3/s，ρ为空气的密度，kg/m3；—空气的定压比热，J/(kg·K)；—空气的进、出口温度，℃。
（2）传热推动力t m（4）式中：，—冷却水出口温度，℃，—冷却水进口温度，℃（3）传热面积（5）式中：L—传热管长度，m ；d—传热管内径，m 。
2. 求Nu与Re的定量关系式由因次分析法可知，空气在圆形直管中强制湍流时的传热膜系数符合下列准数关联式：或（6）式中：A，n—待定系数及指数；—定性温度下空气的导热系数，W/(m·K);—空气的流速,m/s, ;μ—空气的粘度,kg/(m·s);—管壁对空气的传热膜系数,W/(m2·K)。
在水—空气换热系统中，若忽略管壁与污垢的热阻，则总传热系数K与传热膜系数的关系为:式中：—管壁对水的传热膜系数,W/(m2·K)—管壁对空气的传热系数,W/(m2·K)本实验中保持水在套管环隙间的高速流动，且由于水的比热较大，因此水的进、出口温度变化很小，管壁对水的传热系数较管壁对空气的传热系数大得多，即，这样总传热系数近似等于管壁对空气的传热系数：实验中通过调节空气的流量，测得对应的传热系数，然后将实验数据整理为Re及Nu，再将所得的一系列Nu-Re数据，通过用双对数坐标纸作图或回归分析法求得待定系数A和指数n，进而得到准数方程式。
三、实验装置如图1所示，实验装置由加热器1、夹套换热器14、15、风机7和流量计2、10等组成。
换热器的内管14为φ30×2mm的铜管,有效长度为2000mm。
实验三对流给热系数测定实验（空气-水蒸气体系）
实验三 对流给热系数测定实验（空气-水蒸气体系）3.1 实验目的1) 观察水蒸气在水平管外壁上的冷凝现象；2）测定空气在圆形直管内强制对流给热系数和换热器总传热系数并随着流量的变化规律；3）掌握热电阻测温方法；4）掌握化工原理实验软件库（VB 实验数据处理软件系统）的使用。
3.2 基本原理在套管换热器中，环隙通以水蒸气，内管管内通以空气，水蒸气冷凝放热以加热空气，在传热过程达到稳定后，有如下关系式：V ρC P (t 2－t 1)＝α0A 0(T －T W )m ＝αi A i (t w －t)m （1—15） 式中：V 被加热流体体积流量，m 3/s ； ρ 被加热流体密度，kg/m 3； C P 被加热流体平均比热，J/(kg ·℃)；α0、αi 水蒸气对内管外壁的冷凝给热系数和流体对内管内壁的对流给热系数，W/(m 2·℃)；t 1、t 2 被加热流体进、出口温度，℃； A 0、A i 内管的外壁、内壁的传热面积，m 2； (T －T W )m 水蒸气与外壁间的对数平均温度差，℃； 22112211ln )()()(w w w w m T T T T T T T T Tw T -----=- （1—16）(t w －t)m 内壁与流体间的对数平均温度差，℃；22112211ln )()()(t t t t t t t t t t w w w w mw -----=- （1—17） 式中：T 1、T 2 蒸汽进、出口温度，℃； T w1、T w2、t w1、t w2 外壁和内壁上进、出口温度，℃。
当内管材料导热性能很好，即λ值很大，且管壁厚度很薄时，可认为T w1＝t w1，T w2＝t w2，即为所测得的该点的壁温。
由式（1—17）可得：m P Tw T A t t C V )()(0120--=ρα （1—18）mw P it t A t t C V )()(012--=ρα （1—19） 若能测得被加热流体的V 、t 1、t 2，内管的换热面积A 0或A i ，以及水蒸气温度T ，壁温T w1、T w2，则可通过式（1 —18）算得实测的水蒸气（平均）冷凝给热系数α0；通过 式（1 —19）算得实测的流体在管内的（平均）对流给热系数αi 。
对流传热系数测定实验报告
竭诚为您提供优质文档/双击可除对流传热系数测定实验报告篇一：空气—蒸汽对流给热系数测定实验报告及数据、答案空气—蒸汽对流给热系数测定一、实验目的⒈通过对空气—水蒸气光滑套管换热器的实验研究，掌握对流传热系数α1的测定方法，加深对其概念和影响因素的理解。
并应用线性回归分析方法，确定关联式nu=ARempr0.4中常数A、m的值。
⒉通过对管程内部插有螺纹管的空气—水蒸气强化套管换热器的实验研究，测定其准数关联式nu=bRem中常数b、m的值和强化比nu/nu0，了解强化传热的基本理论和基本方式。
二、实验装置本实验设备由两组黄铜管（其中一组为光滑管，另一组为波纹管）组成平行的两组套管换热器，内管为紫铜材质，外管为不锈钢管，两端用不锈钢法兰固定。
空气由旋涡气泵吹出，由旁路调节阀调节，经孔板流量计，由支路控制阀选择不同的支路进入换热器。
管程蒸汽由加热釜发生后自然上升，经支路控制阀选择逆流进入换热器壳程，其冷凝放出热量通过黄铜管壁被传递到管内流动的空气，达到逆流换热的效果。
饱和蒸汽由配套的电加热蒸汽发生器产生。
该实验流程图如图1所示，其主要参数见表1。
表1实验装置结构参数12蒸汽压力空气压力图1空气-水蒸气传热综合实验装置流程图1—光滑套管换热器；2—螺纹管的强化套管换热器；3—蒸汽发生器；4—旋涡气泵；35—旁路调节阀；6—孔板流量计；7、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；15—放水口；14—液位计；16—加水口；三、实验内容1、光滑管①测定6～8个不同流速下光滑管换热器的对流传热系数α1。
②对α1的实验数据进行线性回归，求关联式nu=ARem 中常数A、m的值。
2、波纹管①测定6～8个不同流速下波纹管换热器的对流传热系数α1。
②对α1的实验数据进行线性回归，求关联式nu=bRem 中常数b、m的值。
四、实验原理1．准数关联影响对流传热的因素很多，根据因次分析得到的对流传热的准数关联为：nu=cRemprngrl式中c、m、n、l为待定参数。
化工原理实验报告三空气总传热
实验三、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。
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 Q K ∆⋅=其中 ()()出进出进t T t T t T t Tt m -----=∆ln式中：Q ——传热速率，W ；S ——传热面积，m 2；S=πd o L;m 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 。
空气水蒸气对流给热系数测定实验报告
一．实验课程名称 化工原理二．实验项目名称 空气－蒸汽对流给热系数测定 三、实验目的和要求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。
四．实验内容和原理实验内容：测定不同空气流量下进出口端的相关温度，计算α，关联出相关系数。
实验原理：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()()()()m m 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） 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，℃。
固体壁面与冷流体的对数平均温差可由式（4—3）计算，()()()22112211lnt t t t t t t t t t W W W W m W-----=- （4－3）式中：t W 1 － 冷流体进口处冷流体侧的壁面温度，℃；t W 2 － 冷流体出口处冷流体侧的壁面温度，℃。
热、冷流体间的对数平均温差可由式（4—4）计算，()()12211221m t T t T ln t T t T t -----=∆ （4－4）当在套管式间壁换热器中，环隙通以水蒸气，内管管内通以冷空气或水进行对流传热系数测定实验时，则由式（4－1）得内管内壁面与冷空气或水的对流传热系数，()()MW p t t A t t c m --=212222α（4－5）实验中测定紫铜管的壁温t w1、t w2；冷空气或水的进出口温度t 1、t 2；实验用紫铜管的长度l 、内径d 2，l d A 22π=；和冷流体的质量流量，即可计算α2。
试验三空气沿水平圆管外表面的自然对流换热系数
2、取气样：
烟气试样的取得可采用吸气双连球取样。吸 气双连球取烟气试样的连接方法如图2-2所示。
烟囱 测孔
取气管 吸气双连球 上球
下球
贮气球胆
夹子 排气管
图2-2吸气双连球取烟气试样的连接方法
取样时，把取气管从烟囱的测孔插入，使取气 管的进气口迎着烟气排出的方向；将排气管及贮气 球胆进气口用铁夹子夹紧（贮气球胆中的气体要排 净）；用手反复挤压双连球，将烟气连同吸气管中 残余气体一起吸入下球，待下球装满气体后，打开 排气管夹子，将这部分混合气体排出，再将夹子夹 紧，继续吸气，当把吸气管路中的残存气体排净后， 即可夹紧排气管。打开贮气球胆进气中夹子，反复 压挤，至球胆中充满烟气。最后将气球胆进气中夹 紧，取下后即可待用。
5、操作过程：
（1）用水准瓶分别调节各吸收瓶内吸收液的液 面，使各瓶内吸收液充满至阀门处。
注意：在调节某一吸收瓶内的吸收液封时，应 关闭其他吸收瓶的开关。
（2）关闭K1至K6开关，打开K7及K8，提高水准 瓶，使指示液充满量管，将管路中空气排出，把烟 气试样接入干燥管进口，关闭K8，打开K6，降低水 准瓶，使烟气吸入量管。然后打开K8，提高水准瓶 此时吸入之烟气连同管路中的残余空气一起排出。 这样整个管路均被烟气“清洗”了一次，若“清洗” 不净，可再“清洗”1至2次。
CO2，吸收过程如下：
2 KOH + CO2 = K2CO3 + H2O 同时此溶液中亦吸收烟气中含量很少的SO2， 反应公式为：
2 KOH +SO2=K2SO3+H2O
2、O2的测定： 用焦性没食子酸（2C6H3(OH)3）碱溶液吸收了
O2，吸收过程如下： C6H3(OH)3 +3KOH = C6H3(OK)3 + 3H2O 三羟基苯钾
对流给热系数的测定
调节蒸汽调节阀7，使蒸汽压力稳定在0.05MPa 以下（也可用不凝气排放阀微调），蒸汽压力稳 定的条件下，由大到小调节阀10改变空气流量，测 定3~6组数据，为了保证所测数据的准确性，每组 数据之间稳定时间不得低于5min。记录数据列表。
4数据记录和处理 1）数据记录 空气流量、空气进出口温度、水蒸气压力、水 蒸气温度、壁面温度。 2）数据处理 空气流量m3/h→u,t定=(t1+t2)/2 →Re、Pr → α =0.023λ R 0.8、P 0.4/d
对流给热系数水平管外壁上的冷凝现象； 2)．测定空气或水在圆形直管内强制对流给热 系数；
2 基本原理 在套管换热器中，环隙通以水蒸气，内管管内通以空 气或水，水蒸气冷凝放热以加热空气或水，在传热过程 达到稳定后，有如下关系式： VρCP(t2－t1)＝αiAi(tw－t)m 式中：V 被加热流体体积流量，m3/s； ρ 被加热流体密度，kg/m3； CP 被加热流体平均比热，J/(kg· ℃)； αi 流体对内管内壁的对流给热系数， W/(m2· ℃)； t1、t2 被加热流体进、出口温度，℃； Ai 内管内壁的传热面积，m2； (tw－t)m 内壁与流体间的对数平均温度差，℃；
tw t m
t w t1 t w t 2
t w t1 ln t w t 2
VCP (t2 t1 ) i Ai (tw t ) m
3 实验装置与流程 1）实验装置 本实验装置由蒸汽发生器、LWQ—25型涡轮 流量变送器、变频器或PS电动调节阀、套管换热 器及温度传感器、智能显示仪表等构成。其实验 装置流程如图所示。
5 实验报告 按冷流体给热系数的模型式 Nu / Pr 0.4 A Re m确 定式中常数A及m 6思考题 1)．实验中冷流体和蒸汽的流向，对传热效果 有何影响? 2）．蒸汽冷凝过程中，若存在不冷凝气体， 对传热有何影响、应采取什么措施？ 3）．实验过程中，冷凝水不及时排走，会产 生什么影响？如何及时排走冷凝水？ 4）．实验中，所测定的壁温是靠近蒸汽侧还 是冷流体侧温度？为什么？
对流传热系数的测定实验报告
对流传热系数的测定实验报告对流传热系数的测定实验报告一、引言热传导是物质内部热量传递的一种方式，而对流传热是物质表面与流体之间热量传递的一种方式。
对流传热系数是衡量对流传热能力的重要参数，它与流体性质、流动状态、表面特性等因素密切相关。
本实验旨在通过测定不同流体在不同流动状态下的对流传热系数，探究其变化规律。
二、实验装置和方法实验装置主要包括热传导仪、热电偶、温度计、流量计等。
在实验过程中，我们选择了水和空气作为流体介质，分别进行了静止状态和流动状态下的测定。
三、实验结果与分析1. 静止状态下的测定首先，我们将热传导仪放入水中，使其温度稳定在一定值。
然后，通过热电偶和温度计测定水的表面温度和流体温度。
根据实验数据，我们计算得到了水的对流传热系数。
接着，我们将热传导仪放入空气中，同样进行了温度测定。
通过对比水和空气的对流传热系数，我们发现空气的对流传热系数要远小于水的对流传热系数。
这是因为水的导热性能较好，能够更有效地传递热量。
2. 流动状态下的测定接下来，我们改变了实验装置，使流体产生流动。
通过调节流量计和阀门，我们控制了水的流速，并进行了温度测定。
根据实验数据，我们计算得到了不同流速下的对流传热系数。
通过对比不同流速下的对流传热系数，我们发现随着流速的增加，对流传热系数也随之增加。
这是因为流速的增加会增加流体与表面的接触面积，从而增加热量传递的效率。
四、实验误差分析在实验过程中，由于设备精度和操作技巧等因素的限制，可能会引入一定的误差。
例如，温度测量时由于热电偶的位置不准确或者温度计的示数偏差，都会对最终的结果产生影响。
此外，实验中还存在着一些难以控制的因素，比如流体的湍流程度、表面粗糙度等。
这些因素的变化也会对对流传热系数的测定结果造成一定的影响。
五、实验结论通过本实验的测定，我们得出了以下结论：1. 对流传热系数与流体介质的性质密切相关，导热性能较好的介质对流传热系数较大。
2. 对流传热系数与流体流动状态有关，流速的增加会使对流传热系数增加。
空气_蒸汽对流给热系数测定实验报告和数据、答案解析
空气—蒸汽对流给热系数测定一、实验目的⒈通过对空气—水蒸气光滑套管换热器的实验研究，掌握对流传热系数α1的测定方法，加深对其概念和影响因素的理解。
并应用线性回归分析方法，确定关联式Nu=ARe m Pr0.4中常数A、m的值。
⒉通过对管程内部插有螺纹管的空气—水蒸气强化套管换热器的实验研究，测定其准数关联式Nu=BRe m中常数B、m的值和强化比Nu/Nu0，了解强化传热的基本理论和基本方式。
二、实验装置本实验设备由两组黄铜管（其中一组为光滑管，另一组为波纹管）组成平行的两组套管换热器，内管为紫铜材质，外管为不锈钢管，两端用不锈钢法兰固定。
空气由旋涡气泵吹出，由旁路调节阀调节，经孔板流量计，由支路控制阀选择不同的支路进入换热器。
管程蒸汽由加热釜发生后自然上升，经支路控制阀选择逆流进入换热器壳程，其冷凝放出热量通过黄铜管壁被传递到管内流动的空气，达到逆流换热的效果。
饱和蒸汽由配套的电加热蒸汽发生器产生。
该实验流程图如图1所示，其主要参数见表1。
表1 实验装置结构参数实验内管内径d i（mm）16.00实验内管外径d o（mm）17.92实验外管内径D i（mm）50实验外管外径D o（mm）52.5总管长（紫铜内管）L（m） 1.30测量段长度l（m） 1.10图1 空气-水蒸气传热综合实验装置流程图1— 光滑套管换热器；2—螺纹管的强化套管换热器；3—蒸汽发生器；4—旋涡气泵； 5—旁路调节阀；6—孔板流量计；7、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； 15—放水口；14—液位计；16—加水口；孔板流量计测量空气流量空气压力蒸汽压力空气入口温度蒸汽温度空气出口温度三、实验内容1、光滑管①测定6～8个不同流速下光滑管换热器的对流传热系数α1。
②对 α1的实验数据进行线性回归，求关联式Nu=ARe m中常数A 、m 的值。
2、波纹管①测定6～8个不同流速下波纹管换热器的对流传热系数α1。
对流传热系数的测定实验报告
XX大学化学实验报告课程名称：过程工程原理实验甲实验名称：对流传热系数的测定指导教师：专业班级：姓名：学号：同组学生：实验日期：实验地点：目录一、实验目的和要求 (2)二、实验流程与装置 (2)三、实验内容和原理 (4)1.间壁式传热基本原理 (4)2.空气流量的测定 (6)3.空气在传热管内对流传热系数α的测定 (6)3.1牛顿冷却定律法 (6)3.2近似法 (7)3.3简易Wilson图解法 (8)4.拟合实验准数方程式 (9)5.传热准数经验式 (9)四、操作方法与实验步骤 (10)五、实验数据处理 (11)1.原始数据： (11)2.数据处理 (12)六、实验结果 (19)七、实验思考 (19)一、实验目的和要求1）掌握空气在传热管内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 N=A NN N形式的准数方程，并与教材中公认经验式进行比较；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、实验流程与装置本实验流程图（横管）如下图1所示，实验装置由蒸汽发生器、孔板流量计、变频器、套管换热器（强化管和普通管）及温度传感器、只能显示仪表等构成。
空气-水蒸气换热流程：来自蒸汽发生器的水蒸气进入套管换热器，与被风机抽进的空气进行换热交换，不凝气或未冷凝蒸汽通过阀门（F3和F4）排出，冷凝水经排出阀（F5和F6）排入盛水杯。
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：普通管和强化管的选取：在实验装置上是通过阀门（F1和F2）进行切换，仪表柜上通过旋钮进行切换，电脑界面上通过鼠标选择，三者必学统一。
图1 横管对流传热系数测定实验装置流程图图中符号说明如下表：三、实验内容和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。
[详细讲解]实验6空气对流传热系数的测定
![[详细讲解]实验6空气对流传热系数的测定](https://img.taocdn.com/s3/m/09b2faceac51f01dc281e53a580216fc700a53ba.png)
实验6 空气对流传热系数的测定一、实验目的1.测定空气在圆直管中强制对流时对流传热系数。
2.通过使实验掌握并确定对流传热系数准数关联式中的系数；3.通过实验提高对准数的理解，并分析影响对流系数的因素，了解强化传热的措施；4.掌握强制对流传热系数及传热系数的测定方法；5.了解热电偶和电位差计的使用和仪表测温方法。
二、实验原理1.本实验装置为套管式换热器，空气走管内水蒸汽走管间，两流体在换热器内进行热量交换，其传热基本方程式:Q=KA ∆t m其中:Q=Wc p （t 进-t 出）∆t m =（T-t 进）-（T-t 出）/Ln(T-t 进)/(T-t 出)当测取Q 、A 后便可得到K 值。
ii m O O A 1A b A 1KA 1α+λ+α= 分析可知蒸汽的对流传热热阻、金属导热热阻都远小于空气对流热阻，则上式可近似写成ii A 1KA 1α= 又 KA=O O i i A K A K =当传热面积A i (内管内壁面积)时，由上述内容可得:mi i i t A QK ∆==α （1）2.若从实验中通过热过热电偶，测取内管的外壁温度，由于金属管热阻很小可忽略其内外壁间的温差，于是αi 也可由牛顿冷却定律(对流传热速率方程)得出:mi i t A Q∆=α （2）(2)式与(1)式比较只是∆'t m 与∆t m 略有区别，∆'t m 是以壁与空气之间的温度差的平均值。
从热阻观点看（1）式忽略了蒸汽对流传热热阻和金属管壁导热热阻。
而（2）式只忽略了金属导热热阻，因此用（2）得到的αi 应更好些。
如用（1）计算αi 可认为用代替蒸汽温度，使αi 更接近真实。
3、空气在圆直管中强制对流传热时，对流传热系数的准数关联式可写成如下形式:np Pr Re c Nu =在一定范围C 、P 、n 内为代定系数，其中在这里为已知系数，被加热时取n ＝0.4由实验可测得数据并整理出各准数系列数据。
4、准数关联式中把Re 与Nu 看成相关量，二者成幂函数关系，若用4.0r u P /N 与Re 为对应变量，在双对数座标上进行标绘，应得到一条直线，由此可以确定，待定系数p 和c 值，并进一步确定准数关联式的具体形式。
六、对流给热系数测定实验
化工原理实验报告实验名称：对流给热系数测定实验学院：化学工程学院专业：化学工程与工艺班级：姓名：学号：指导教师：日期：一、实验目的1、观察水蒸气在换热管外壁上的冷凝现象，并判断冷凝类型；2、测定空气（或水）在圆直管内强制对流给热系数αi；3、应用线性回归分析方法，确定关联式Nu=ARemPr0.4中常数A、m的值。
4、掌握热电阻测温的方法。
二、实验原理1、在套管换热器中，环隙通以水蒸气，内管管内通以空气或水，水蒸气冷凝放热以加热空气或水，在传热过程达到稳定后，有如下关系式：VρC p (t 2 -t 1 )=αi A i (t w-t)m式中：V—被加热流体体积流量，m3/s；Cp—被加热流体平均比热，J/(kg.℃)；t1、t2—被加热流体进、出口温度，℃；ρ—被加热流体密度，kg/m3；A i—内管的外壁、内壁的传热面积，m2；(t w-t)m—内壁与流体间的对数平均温度差，℃；(T-T w)m=[(T1-T w1)- (T2-T w2)]/ ln[(T1-T w1)/ (T2-T w2)]式中，T1、T2—蒸汽进、出口温度，℃；(T-T w)m—水蒸气与外壁间的对数平均温度差，℃；当内管材料导热性能很好，即λ值很大，且管壁厚度很薄时，可认为T w1 ＝t w1，T w2 ＝t w2 ，即为所测得的该点的壁温。
2、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：Nu i=ARe i m Pr i n其中：Nu i=α i*d i/λi Re i=ρi *d i *u i /μi Pr i= C P i*μi/λi物性数据λi，C P i，ρi，μi可根据定性温度t m查得。
对于管内被加热的空气，普兰特准数Pr i变化不大，可以认为为常数，则关联式的形式简化为：Nu i=ARe i m Pr i0.4通过实验确定不同流量下的Re i与Nu i，然后用回归方法确定A和m的值。
空气水蒸气对流给热系数测定实验报告
一．实验课程名称 化工原理二．实验项目名称 空气－蒸汽对流给热系数测定 三、实验目的和要求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。
四．实验内容和原理实验内容：测定不同空气流量下进出口端的相关温度，计算α，关联出相关系数。
实验原理：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()()()()m m 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） 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，℃。
固体壁面与冷流体的对数平均温差可由式（4—3）计算，()()()22112211lnt t t t t t t t t t W W W W m W-----=- （4－3）式中：t W 1 － 冷流体进口处冷流体侧的壁面温度，℃；t W 2 － 冷流体出口处冷流体侧的壁面温度，℃。
热、冷流体间的对数平均温差可由式（4—4）计算，()()12211221m t T t T ln t T t T t -----=∆ （4－4）当在套管式间壁换热器中，环隙通以水蒸气，内管管内通以冷空气或水进行对流传热系数测定实验时，则由式（4－1）得内管内壁面与冷空气或水的对流传热系数，()()MW p t t A t t c m --=212222α（4－5）实验中测定紫铜管的壁温t w1、t w2；冷空气或水的进出口温度t 1、t 2；实验用紫铜管的长度l 、内径d 2，l d A 22π=；和冷流体的质量流量，即可计算α2。
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实验三
空气-水对流给热系数测定
一、 实验目的
1. 测定套管换热器中空气 一水系统的传热系数；
2. 测定不同的热空气流量时， Nu 与Re 之间的关系，并得到准数方程式；
二、 基本原理
1.测定传热系数K 根据传热速率方程式
Q 二竺 K=-^-
实验时，若能测定或确定 Q 、t m 和A ，则可测定K 。
(1) 传热速率
在不考虑热损失的条件下
(3)
式中：：；一空气的质量流量，kg/s , ；
为空气的容积流量，m 3/s , p
为空气的密度，kg/m 3;
[:—空气的定压比热，J/(kg K); .〔二一空气的进、出口温度，C 。
(2) 传热推动力t m
(4)
In —
込
式中：-- [ I ，[—冷却水出口温度，c =
- •[，「一
冷却水进口温度，c
(3) 传热面积
A 二 TidL
式中：L —传热管长度，m ;
d —传热管内径，m 。
2.求Nu 与Re 的定量关系式
由因次分析法可知，空气在圆形直管中强制湍流时的传热膜系数符合下列准数关联式:
——=A
—空气的流速,m/s, > ,
厂空气的粘度,kg/(m s >;
住一管壁对空气的传热膜系数，W/(m 2 K)。
在水一空气换热系统中，若忽略管壁与污垢的热阻， 则总传热系数K 与传热膜系数 二的
关系为：
1 1 1
—m — + — K % 禺
式中：[—管壁对水的传热膜系数，W/(m 2 K) [—管
壁对空气的传热系数,W/(m 2 K)
(1) (2)
(5)
(6)
式中：A , n —待定系数及指数；
:—定性温度下空气的导热系数， W/(m -K);
%
本实验中保持水在套管环隙间的高速流动，且由于水的比热较大，因此水的进、出口温
度变化很小，管壁对水的传热系数较管壁对空气的传热系数大得多，即询，这样总
传热系数近似等于管壁对空气的传热系数： 1
实验中通过调节空气的流量，测得对应的传热系数，然后将实验数据整理为Re及Nu，再将所得的一系列Nu-Re数据，通过用双对数坐标纸作图或回归分析法求得待定系数A和
指数n,进而得到准数方程式。
三、实验装置
如图1所示，实验装置由加热器1、夹套换热器14、15、风机7和流量计2、10等组成。
换热器的内管14为$ 30x 2mnm勺铜管，有效长度为2000mm。
由风机7送入风管的冷空气经电加热器1加热后，进入套管换热器的内管14。
与环隙内的冷却水换热后排至大气中。
系
统内，空气流量由玻璃转子流量计测量。
进出换热器的水和空气的温度分别用铜电阻测温探
1加热器风机；2空气流量计；3,4,5,12,13铜电阻测温探头压力计；6空气流量调节阀；7风机；8,9压力(差) 计；10流量计；
11水流量调节阀；14,15套管换热器；16,17,18,19,20温度显示仪；21总电源开关；22,23 加热器开关；24风机开关。
图1空气一水系统传热实验装置
四、实验步骤
1 •实验准备
(1)在使用本设备前应了解设备的基本结构 (设备的基本结构如图1所示)，并按正确的操作方法使用设备。
(2)实验前检查进水、进风、是否控制正常，并进行设备预热。
2 •预热操作
(1)开启控制柜总电源21,调整温度控制仪18的控制温度(将温控仪设定-测量开关调至设定位置，设定80°C;然后将温控仪设定-测量开关调至测量位；温控仪将以80°C为均值进行自动控制)。
(2)开启风机电源开关24,调节风量阀门4将进风流量调节至流量计2的中间读数位，开启电加热器I开关22 (温度控制仪控制加热器I,加热H是手控制、备用加热用，如特
别寒冷地区或耗热量大等)。
(3)开启冷却水阀门11,调节水的流量至流量计10的中间读数位；观察各温度仪表
变化，使温度缓慢上升逐步加热设备各部分，待温度稳定后方可进行正常操作。
3. 实验操作
(1)经预热稳定后，调整进风流量，即可读取空气流量计前表压，空气和冷却水的进、
出口测点的温度值。
实验从大风量做起，共测6〜8组不同风量的实验数据。
（2）操作中应注意：勿将进风调节阀关闭，以免造成风机损坏；勿在没有空气流量的情况下加热空气，以免造成加热器的损坏。
4. 关机操作
先关闭电加热电源，然后调大风量经10分钟以上，待设备温度降至30°C以下再关闭
风机电源开关和冷却水阀门及总电源，以保证设备及实验室安全。
将所测得的空气流量换算为m3/s单位，然后计算其密度，在用前述式（1）〜（6）计算出Re和Nu并作图或回归出Re-Nu方程。
六、实验报告
1. 将原始实验数据列成表格；
2. 定量分析总传热系数K与空气流速的关系；
3. 将空气的传热系数整理成
七、思考题
1. 影响总传热系数K的因素有哪些？
2. 在本实验条件下，进一步地提高冷却水的用量，是否能达到有效强化传热过程的目的？
3. 影响传热系数二的因素有哪些？使用二的准数关系式时要注意些什么？。