实验四气汽对流传热综合实验报告
中南大学化工原理实验④对流传热
0.0549 0.0713 0.0781 0.0899 0.0958
同一双对数坐标系中绘制光滑管、波纹管的 Nu～Re 的关系图：
双对数坐标系中螺纹管的Nu-Re的关系图 2.5 y = 2.3116x - 8.4856 2
1.5
lgNu
1 0.5 0 4.4
4.45
4.5 lgRe
4.55
4.6
1．实验前的准备 （1）向电加热釜加水至液位计上端红线处。 （2）检查空气流量旁路调节阀是否全开。 （3）检查普通管支路各控制阀是否已打开，保证蒸汽和空气管路的畅通。 （4）接通电源总闸，设定加热电压，启动电热锅炉开关，开始加热。
2．实验开始 （1）当蒸汽压力稳定后，启动旋涡气泵并运行一段时间，保证实验开始时空气 入口温度 t1 （℃）稳定。 （2）调节空气流量旁路阀的开度或主阀开度，使孔板流量计的压差计读数为所 需的空气流量值。 （3）稳定 5－8 分钟左右读取压差计读数，读取空气入口、出口的温度值 t1 、 t 2 （温度测量可采用热电偶或温度计） 、空气压力值 p1、空气入、出口之间压力差 p2、 蒸汽温度值 t3 及压力值 p3,孔板流量计读数 p4。 （4）调节空气流量，重复（3）与（4）共测 6－10 组数据（注意：在空气入、 出口之间压力差 p2 最大值与最小值之间可分为 6-10 段） 。 （5）实验过程，要尽可能保证蒸汽温度或压力稳定，在蒸汽锅炉加热过程（蒸 汽温度或压力变化较大）不要记录数据。 3．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）切断总电源。
0.4984 0.6028 0.7682 0.8273 0.8746
0.0951 0.1231 0.1856 0.2052 0.2217
对流传热综合实验
六、思考题
1）实验中冷流体和蒸汽的相对流向对传热效果有何 影响?
2）在计算空气质量流量时所用到的密度值与求雷诺 数时的密度值是否一致？它们分别表示什么状态 下的密度，应在什么条件下进行计算。
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？如果采用不同压强的 蒸汽进行实验，对α关联式有何影响？
给热系数的因素和强化传热的途径。
二、基本原理
传热过程达到稳定时
T
Q m1c p1 T1 T2 m2c p2 t2 t1 1 A1 T TW M 2 A2 tW t m
KAtm
TW
tW
t
图 4－1 间壁式传热过程示意图
三、实验装置流程
图一 空气-水蒸气换热综合实验流程图
由实验数据作图拟合曲线，确定常数A及m的值；
3）以 ln Nu/Pr 0.4 为纵坐标， lnRe 为横坐标，
将处理后的实验数据标绘在图上，并与经验式比较
Nu/Pr 0.4 0.023 Re0.8
5）比较普通管和强化管的给热系数的大小； 6）比较列管换热器在冷热介质流量相同的情况下，
并流和逆流时的给热系数的大小。
4）通过不锈钢软管，将蒸汽发生器出气管和装置进 蒸汽接口连接好。打开水汽排空阀，排出上次实 验余留的冷凝水，在整个实验过程中也保持一定 开度并注意开度适中。
5）在通水蒸汽前，也应将蒸汽发生器到实验装置之 间管道中的冷凝水排除，否则夹带冷凝水的蒸汽 会损坏压力表及压力变送器。
6）具体排除冷凝水的方法是：关闭蒸汽进口阀门， 打开冷凝水排空阀，当听到蒸汽通过的响声时关 闭冷凝水排除阀，方可进行下一步实验。
7）开始通入蒸汽时，蒸汽进口阀的开度不可太大， 务必让蒸汽徐徐流入换热器中，使系统由“冷态”
对流传热实验实验报告
实验三 对流传热实验一、实验目的1.掌握套管对流传热系数i α的测定方法，加深对其概念和影响因素的理解，应用线性回归法，确定关联式4.0Pr Re m A Nu =中常数A 、m 的值；2.掌握对流传热系数i α随雷诺准数的变化规律； 3．掌握列管传热系数Ko 的测定方法。
二、实验原理㈠ 套管换热器传热系数及其准数关联式的测定⒈ 对流传热系数i α的测定在该传热实验中，冷水走内管，热水走外管。
对流传热系数i α可以根据牛顿冷却定律，用实验来测定iii 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；t ∆—内壁面与流体间的温差，℃。
t ∆由下式确定： 221t t T t w +-=∆ （2） 式中：t 1，t 2 —冷流体的入口、出口温度，℃；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。
管内换热面积： i i i L d S π= （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 。
由热量衡算式：)(12t t Cp W Q m m i -= （4）其中质量流量由下式求得：3600mm m V W ρ=（5） 式中：m V —冷流体在套管内的平均体积流量，m 3 / h ； m Cp —冷流体的定压比热，kJ / (kg ·℃)； m ρ—冷流体的密度，kg /m 3。
m Cp 和m ρ可根据定性温度t m 查得，221t t t m +=为冷流体进出口平均温度。
t 1，t 2， T w ， m V 可采取一定的测量手段得到。
⒉ 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n m A Nu Pr Re =. （6）其中： i i i d Nu λα=， m m i m d u μρ=Re ， mmm Cp λμ=Pr 物性数据m λ、m Cp 、m ρ、m μ可根据定性温度t m 查得。
气汽传热实验报告
气汽传热实验报告实验目的：研究气体与汽体达到热平衡时的传热现象。
实验原理：在气氛中，气体与汽体的传热过程通常是以对流传热为主要方式。
对流传热是通过流体的对流传递热量的过程，其传热速率与传导传热的速率相比较大。
在实验中，我们以空气为气体，水蒸气为汽体，通过一个实验装置将这两种介质进行传热。
实验装置包括一个加热器和一个冷却器，它们分别与制冷装置和加热装置相连。
当实验开始时，加热器中的水被加热转化为水蒸气，水蒸气进入冷却器后被冷却成为液态水。
实验装置中的流量计和温度计可以测量气体和汽体的流量和温度。
实验过程：1. 将实验装置连接好，确保每一处连接都密封可靠。
2. 打开制冷装置和加热装置，开始循环。
3. 记录下气体和汽体的流量和温度，根据实际需要调整加热和冷却的功率。
4. 每隔一段时间记录一次流量和温度，直到达到热平衡状态。
实验数据处理：根据实验记录的数据，我们可以计算出气体和汽体的传热速率。
传热速率可以用下面的公式来计算：q = m * Cp * (Tout - Tin)其中，q为传热速率，m为流量，Cp为比热容，Tout为出口温度，Tin为入口温度。
通过计算得到的传热速率数据可以绘制成传热速率随时间的曲线图。
根据曲线图的特点可以分析传热过程的规律。
实验结果和讨论：根据实验数据和曲线图可以看出，传热速率在开始时较大，随着时间的推移逐渐减小并趋于稳定。
这是因为在开始时，气体和汽体的温差较大，传热速率会比较快。
随着时间的推移，气体和汽体之间的温差减小，传热速率也会相应减小。
当气体和汽体达到热平衡时，传热速率将趋于一定的稳定值。
此外，传热速率还受到其他因素的影响，比如流体的流速、传热表面的面积和传热介质的性质等。
通过调整实验装置中的参数，我们可以研究这些因素对传热速率的影响。
实验结论：在气汽传热实验中，我们通过研究气体和汽体达到热平衡时的传热现象，发现了传热速率随时间变化的规律。
随着时间的推移，传热速率逐渐减小并趋于稳定。
实验4传热(空气—蒸汽)
实验四：传热（空气—蒸汽）实验一、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、实验原理对流传热的核心问题是求算传热膜系数α，当流体无相变时对流传热准数关联式的一般形式为：(4-1)对于强制湍流而言，Gr准数可以忽略，故（4-2）本实验中，可用图解法和最小二乘法计算上述准数关联式中的指数m、n和系数A。
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。
本实验可简化上式，即取n=0.4（流体被加热）。
这样，上式即变为单变量方程再两边取对数，即得到直线方程：（4-3）在双对数坐标中作图，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，则可得到系数A，即：（4-4）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。
应用微机，对多变量方程进行一次回归，就能同时得到A、m、n。
对于方程的关联，首先要有Nu、Re、Pr的数据组。
其准数定义式分别为：实验中改变冷却水的流量以改变Re准数的值。
根据定性温度（冷空气进、出口温度的算术平均值）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。
牛顿冷却定律：（4-5）式中：α—传热膜系数，[W/m2·℃]；Ｑ—传热量，［Ｗ］；Ａ—总传热面积，[m2]；△tm—管壁温度与管内流体温度的对数平均温差，[℃]。
传热量Q可由下式求得：（4-6）W—质量流量，[kg/h]；Cp—流体定压比热，[J/kg·℃]；t1、t2—流体进、出口温度，[℃]；ρ—定性温度下流体密度，[kg/m3]；V—流体体积流量，[m3/s]。
三、实验设备四、实验步骤1.启动风机：点击电源开关的绿色按钮，启动风机，风机为换热器的管程提供空气2.打开空气流量调节阀：启动风机后，调节进空气流量调节阀至微开，这时换热器的管程中就有空气流动了。
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，℃。
实验报告-气-汽对流传热综合实验
实验报告-气-汽对流传热综合实验摘要：本实验旨在研究气汽对流传热特性，用实验数据确定理论模型参数，并分析能量守恒定律用于测定实验物体热量容量和总容量。
实验结果显示，气汽对流传热是由气流和质量流动引起的末端传热，在实验环境中表现为气汽对流传热。
由对实验数据的分析，可知通量和温度的关系，且表明了容量的大小与能量的守恒的相关性。
1、实验原理气汽对流传热是一种特殊的传热形式，发生在物体与气体或液体面之间，在其发生时，由于热量转移，而在这两表面之间发生气体或液体的运动，热流量是运动传递所引起的，从而造成介质两端的热量运动，从而形成传热。
2、实验步骤（1）实验仪器准备：实验仪器包括，气汽对流热传输实验台、调压罩、调压阀、进排气管、温度计、湿度计、压力表等设备。
（2）调试：把实验台上的调压阀打开，用手把调压罩拉落，手调温度计指针，在实验台上拉起温度拉丝，注意实验台传感器位置。
（3）启动实验：把实验装置测试面调节到预定温度，仔细测量压力、温度和湿度，即可进行实验。
3、实验结果（1）实验数据：通过实验台提供的实验数据发现，风口和吹出口的温度变化和压力变化存在一定的变化趋势，即在实验开始时，风口温度和吹出口温度都较高，压力较低；随着实验进行，它们相差越来越小，而压力也越来越增大。
（2）容量测定：借助观察实验数据，通过比较前后温度差以及定义的总容量、物体热量容量可以求得实验物体的热量容量和总容量的取值，说明实验物体的温度变化可以用叠加定律计算出来。
4、结论本实验证明，气汽对流传热是指在实验装置测试表面和空气之间形成的气体或液体流动传热。
实验结果表明，气汽对流传热对温度非常敏感，其传热。
实验报告-气-汽对流传热综合实验
气-汽对流传热综合实验1。
光滑套管换热器传热系数的测定数据记录与整理表传热管内径d i =0.020 m 有效长度L i =1。
00 m 冷流体：空气（管内）热流体：蒸汽（管外）2. 强化套管换热器传热系数及强化比的测定数据记录与整理表传热管内径d i =0.020 m 有效长度L i =1。
00 m 冷流体:空气（管内）热流体：蒸汽(管外）1孔板压差ΔP kPa 0。
15 0.67 1.15 1。
70 2.23 空气入口温度t1℃29。
0 30。
1 30。
9 31。
6 32.2 空气出口温度t2℃90。
7 85。
1 82.6 81.9 82.4 壁面温度T w℃99。
6 99。
7 99.8 99.9 99。
9 管内平均温度t m℃59。
9 57.6 56.8 56。
8 57。
3 空气密度ρm kg/ m3 1.060 1。
068 1。
071 1。
071 1.069 空气导热系数λm＊100 W/ m·℃ 2.895 2.879 2.874 2.874 2。
877 空气定压比热容Cpm kJ/ kg·℃1。
005 1.005 1.005 1。
005 1.005 空气粘度μm*10000Pa·s 2。
01 2.00 1.99 1。
99 2.00 空气进出口温度差Δt℃61。
7 55。
0 51。
7 50。
3 50。
2 平均温差Δt m℃39。
7 42.1 43.0 43.1 42。
6 20℃时空气流量V20m3/ h 8。
79 18。
58 24。
34 29.59 33.89 管内平均流量V m3/ h 9。
837 20.613 26。
902 32。
666 37。
432 平均流速u m/s 8.70 18。
22 23。
78 28。
88 33.09传热量Q W 179.60 338。
02 392.16 491。
27 560。
77 对流传热系数αi W/m2·℃71。
实验四 气汽对流传热综合实验报告
度近似相等,用 来表示。
管内换热面积:
(3)
式中, 为内管管内径, ; 为传热管测量段的实际长度, 。
由热量衡算式:
(4)
其中质量流量由右式求得: 式中, 为冷流体在套管内的平均体积流量,
流体的密度,
。
(5) ; 为冷流体的定压比热,
; 为冷
与 可根据定性温度 查得, 取一定的测量手段得到。 2、对流传热系数准数关系式的实验确定
实验外管外径 Do(mm)
测量段(紫铜内管)长度 L(m)
强化内管内插物
丝径 h(mm)
(螺旋线圈)尺寸
节距 H(mm)
加热釜
操作电压 操作电流
20、00 22、0
50 57、0 1、00
1 40 ≤200 伏 ≤10 安
2、实验的测量手段
(1)空气流量的测量 空气流量计由孔板与差压变送器与二次仪表组成。该孔板流量计在 20℃时标定的流量与压差
为冷流体进出口平均温度。
流体在管内做强制湍流,被加热状态,准数关联式的形式为:
可采
(6)
其中,
,
,
实验四 气汽对流传热综合实验报告
物性数据
可根据定性温度 查得。经计算可知,对于管内被加热的空气,普兰
特常数 变化不大,可认为就是常数,则关联式的形式简化为:
(7)
这样通过实验确定不同流量下的 与 ,然后用线性回归方法确定
3、 实验设备流程图
实验四 气汽对流传热综合实验报告
图 2 空气-水蒸气传热综合实验装置流程图 1-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
气汽对流传热综合实验数据处理
1234孔板压差ΔP(KPa)0.52 1.53 2.56 3.57空气入口温度t1(℃)25.626.126.526.8ρt1（kg/m3） 1.18 1.18 1.18 1.18空气出口温度t2(℃)72.766.166.167.5壁面温度Tw(℃)99.799.799.799.7管内平均温度t m(℃)49.1546.146.347.15ρm（kg/m3） 1.09 1.1 1.1 1.1λm(W/m·℃)0.0280.0280.0280.028 Cp m(J/kg·℃)1005100510051005μm(Pa·s)0.00001970.00001950.00001950.0000195空气进出口温差Δt(℃)47.14039.640.7平均温差Δt m (℃)50.5553.653.452.55 20℃时空气流量V20(m3/h)16.3728.0736.3142.88计量计处空气流量Vt1（m3/h)16.5228.3636.7143.38管内平均流量Vm（m3/h）17.9030.9740.0147.10平均流速um(m/s)15.8327.3835.3741.64传热量Q（W）381.29705.86908.481052.47αi(W/m2·℃)120.03209.56270.73318.71 Re17514.4030892.1839908.6146981.93Nu85.74149.69193.38227.65Pr0.710.700.700.70Pr0.40.870.870.870.87Nu/Pr0.498.49172.65223.04262.58孔板压差ΔP(KPa)0.20.7 1.2 1.7空气入口温度t1(℃)30.631.332.132.4ρt1（kg/m3） 1.165 1.161 1.158 1.158空气出口温度t2(℃)81.676.776.576壁面温度Tw(℃)100100100100管内平均温度t m(℃)56.15454.354.2ρm（kg/m3） 1.073 1.08 1.08 1.08λm(W/m·℃)0.2870.2860.2860.286 Cp m(J/kg·℃)1005100510051005μm(Pa·s) 1.94*10^-6 1.93*10^-6 1.93*10^-6 1.93*10^-6空气进出口温差Δt(℃)5145.444.443.6平均温差Δt m (℃)43.94645.745.8 20℃时空气流量V20(m3/h)10.1518.9924.8629.59管内平均流量V（m3/h）1120.4126.6731.7d i=0.02m L=1.00m 冷流体：空气（管内）流体：蒸汽（管外）平均流速u(m/s)9.7218.0423.5828.03传热量Q（W）168279.4457416.7αi(W/m2·℃)60.996.66124.3144.8 Re10752201902639031370 Nu42.4467.5986.92101.26 Pr0.6790.6780.6780.678 Nu/Pr0.449.5578.96101.54118.29 Nu036.9160.0873.9284.51 Nu/Nu0 1.15 1.13 1.18 1.21234孔板压差 ΔP(KPa)0.260.76 1.26 1.76空气入口温度t 1(℃)28.528.929.329.7ρt1（kg/m 3） 1.165 1.165 1.165 1.165空气出口温度t 2(℃)86.57873.972.6壁面温度Tw(℃)99.799.799.799.7管内平均温度t m (℃)57.553.4551.651.15ρm （kg/m 3）1.06 1.09 1.09 1.09λm (W/m ·℃)0.0290.02830.02830.0283Cp m (J/kg ·℃)1005100510051005μm (Pa ·s)0.0000201 1.96E-050.00001960.0000196空气进出口温差Δt(℃)5849.144.642.9平均温差Δt m (℃)42.246.2548.148.5520℃时空气流量V 20(m 3/h)10.1524.8633.6640.6d i =0.02m L=1.00m 冷流体：空气（管内） 流体：蒸汽（管外）计量计处空气流量10.3025.2334.1941.27Vt1（m3/h)管内平均流量Vm10.7626.6836.3243.84（m3/h）平均流速um(m/s)9.5223.5932.1138.75传热量Q（W）134.42375.55531.54647.61αi(W/m2·℃)50.69129.22175.86212.27 Re10037.0526239.6735710.2843104.86Nu34.9691.32124.28150.01Pr0.700.700.700.70Pr0.40.870.870.870.87 Nu/Pr0.440.40105.56143.66173.41 Re0.81611843.794039.355194.396056.71 Nu027.6060.4577.7490.64 Nu/Nu0 1.15 1.13 1.18 1.20。
气-汽对流传热实验
气-汽对流传热实验左上角控制面板 温度计 毫伏计 压差计 加热电压 开总电源 关总电源 加热开关 风机开关测温点切换旋扭0、普通管空气进口 1．普通管空气出口2．强化管空气进口 3．强化管空气出口4．蒸汽 毫伏计切换旋扭 （用于读取测壁温的热电偶读数） 0、普通管壁温 1．强化管壁温 蒸汽支路控制阀10 普通管套管换热旁路调节阀孔板流量强化管套管换热风机出口蒸汽支路控制阀11 空气支路控制阀9空气支路控制阀8气-汽对流传热实验装置一、实验步骤(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，电压调节电位器是否旋至最左端(逆时针方向)。
④检查普通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5～6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5～6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切断总电源。
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。
二、注意事项(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。
气气传热实验报告结论
一、实验背景气气传热是热力学和传热学中的重要研究内容，涉及到热量的传递、流体动力学以及流体与固体壁面之间的相互作用。
本实验旨在通过实验验证气气传热的基本原理，测定不同条件下气气传热的传热系数，并分析影响传热系数的主要因素。
二、实验目的1. 确定不同条件下气气传热的传热系数；2. 分析影响传热系数的主要因素；3. 验证气气传热的基本原理。
三、实验方法本实验采用实验法，通过搭建气气传热实验装置，在不同工况下进行实验，测量传热速率、流体温度以及壁面温度等参数，从而计算传热系数。
四、实验结果与分析1. 传热系数的测定实验中，通过测量空气进出口温度、空气流量以及壁面温度，利用传热基本方程计算传热系数。
实验结果表明，在不同工况下，气气传热的传热系数存在一定的差异。
2. 影响传热系数的因素（1）流体流速：实验结果表明，随着流体流速的增加，传热系数也随之增加。
这是因为流速的增加使得流体与壁面之间的接触面积增大，从而提高了传热效率。
（2）流体温度：实验结果表明，流体温度对传热系数的影响较大。
当流体温度较高时，传热系数较大；当流体温度较低时，传热系数较小。
这是因为温度差是驱动传热的主要因素，温度差越大，传热系数越大。
（3）壁面温度：实验结果表明，壁面温度对传热系数的影响较大。
当壁面温度较高时，传热系数较大；当壁面温度较低时，传热系数较小。
这是因为壁面温度与流体温度之间的温差越大，传热系数越大。
（4）流体物性：实验结果表明，流体的物性对传热系数有一定的影响。
不同物性的流体，其传热系数存在差异。
例如，水蒸气的传热系数大于空气的传热系数。
3. 气气传热基本原理的验证实验结果表明，气气传热过程符合传热基本方程。
在实验过程中，传热速率、流体温度以及壁面温度等参数均满足传热基本方程的要求，从而验证了气气传热的基本原理。
五、结论1. 本实验验证了气气传热的基本原理，确定了不同条件下气气传热的传热系数。
2. 实验结果表明，影响气气传热系数的主要因素包括流体流速、流体温度、壁面温度以及流体物性。
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。
气汽对流传热实验报告
气汽对流传热实验报告
实验目的：
探究气汽对流传热及其影响因素。
实验器材：
热水器、玻璃管、烧瓶、水、火柴、温度计。
实验过程：
1.将瓶底烧红后浸入水中，造成热水器内部产生气汽对流。
2.分别在烧瓶上方和下方的不同位置放置温度计，测量温度。
3.利用火柴将烧瓶中的气汽点燃，观察燃烧状况。
实验结果：
实验结果表明，气汽对流传热后，温度会产生不同程度的变化。
在烧瓶上方，温度升高较快并保持较高的温度，而在下方，温度升高缓慢且较为不稳定。
同时，在烧瓶中点燃气汽后，燃烧迅速而热量释放较大，温度急剧上升。
实验结论：
气汽对流传热会影响温度变化，而气体的燃烧会释放大量热量。
因此，了解气汽对流传热的影响因素有助于合理利用能源及避免安全事故的发生。
传热综合实验
气---汽对流传热综合实验班级：化学工程与工艺姓名：韩兴云学号：033112037 组别：甲4一、实验目的：1、测定光滑圆形直管管外蒸气冷凝，管内为空气强制对流时的传热系数——K值；2、学会用实验方法，讲所测实验数据整理成准数方程式3、了解并掌握热电偶和电位差计的使用，及其温度测量。
二、基本原理概述1、测定传热系数K。
根据传热速率方程式得：其中：传热速率Q，既可以用热流体得放热速率计算，也可以用冷流体的吸收速率计算。
传热推动力Δtm可用对数平均温度差计算。
逆流时，S＝лdl2、测定给热系数α在蒸汽－空气换热系统，若忽略管壁与污垢的热阻，则总传热系数与分传热系数的关系为：由于蒸汽冷凝给热系数远大于管壁对空气的给热系数，所以α1＝K3、求与Re的定量关系式。
由因次分析法可知，流体在圆形管中呈强制湍流时的给热系数，符合下列准数关联式：本实验就是通过调节空气的流量，测得对应的给热系数，然后将流量整理为Re，将给热系数整理为Nu。
再将所得的一系列Nu－Re数据，通过图解法或者回归分析法，求得待定系数A、n。
进而得到给热系数α与Re的经验公式。
三、装置与流程：来自鼓风机的空气通过调节阀1转子流量计2和换热管3，经换热后排空。
热量由缠绕在换热管表面的电热丝4供给；空气流量由转子流量计2测定；进、出口空气温度由温度计读取，其进口压强由U形管液柱压差计显示；壁温由热电偶测量。
四、实验数据及处理：表一普通套管换热器原始数据表二强化套管换热器原始数据表三普通套管换热器实验数据处理表t2 /℃67.1 66.4 65.7 65.7 66.5 67.8 68.2t /℃48.8 49.6 49.6 50.4 52 54.3 54.9ρ/(kg/m3) 1.097 1.094 1.094 1.092 1.086 1.079 1.077 Cp/(J/kg·k)1005λ/(w/m·k)0.02816 0.02821 0.02821 0.02827 0.02838 0.02854 0.02858 μ/(Pa·s)19.5 19.6 19.6 19.6 19.7 19.8 19.8Pr0.4 0.866Vt0/(m3/h) 15.57 23.62 29.64 34.49 38.42 42.11 42.99 V/(m3/h) 16.51 24.92 31.2 36.21 40.23 43.94 44.81 Tw/℃109.2 109.5 109.5 109.5 109.5 109.5 109.5 Δtm/℃60.4 59.9 59.9 59.1 57.5 55.2 54.6Q/w 185.6 255.7 306.8 338.9 354.9 358.7 358.4 α/(w/m2·℃)48.9 67.9 81.5 91.3 98.2 103.4 104.5 Nu 34.7 48.1 57.8 64.6 69.2 72.5 73.1u/(m/s) 14.6 22.03 27.58 32.01 35.57 38.85 39.62 Re 16426.9 24592.7 30788.3 35668.3 39217.3 42342.6 43101.8 lnNu 3.55 3.87 4.06 4.17 4.24 4.28 4.29 lnRe 9.71 10.11 10.33 10.48 10.58 10.65 10.67由Nu=ARemPr0.4 , 可得lnNu=lnA+mlnRe+0.4lnPr所以以lnNu——lnRe作图，可得一直线，直线的斜率是m,截距是lnA+0.4lnPr作图，可得m=0.78，lnA+0.4lnPr=-3.9922，所以A=0.0195即Nu=0.0195Re0.78Pr0.4表四强化套管换热器实验数据处理表Nu 103.7 98.7 91.1 81.5 70.5 51.7u/(m/s) 35.89 32.96 29.12 25.06 20.55 13.77 Re 37854.1 35102.4 31402.8 27262.2 22397.4 15007.9 lnNu 4.64 4.59 4.51 4.40 4.25 3.95 lnRe 10.54 10.47 10.35 10.21 10.02 9.62由Nu=BRem, 可得lnNu=lnB+mlnRe所以以lnNu——lnRe作图，可得一直线，直线的斜率是m,截距是lnB.作图得，m=0.75 , lnB=-3.30677所以B=0.0366即 Nu=0.0366Re0.75强化比的计算：同一流量下，强化管的努塞尔准数Nu与普通管的努塞尔准数Nuo之比，即Nu/Nuo.当流量等于40.60m3/h时，Nu=103.7, 当流量等于40.23m3/h时, Nuo=69.2.所以强化比=103.7/69.2=1.50实验数据处理过程：以普通管第一组数据为例孔板流量计压差ΔP=0.60kPa,进口温度t1=30.4℃，出口温度t2=67.1℃，壁面温度热电势4.59mV.已知数据及有关常数：(1)传热管内径di及流通段面积Fdi=20.0mm=0.0200mF=л(di2)/4=3.142*0.02002 /4=0.0003142m2(2)传热管有效长度L及传热面积Si L=1.00mSi=лLdi=3.142*1.00*0.0200=0.06284m2(3) t1为孔板处空气的温度，为由此值查得空气的平均密度ρ当t1=30.4℃时，ρ= kg/m3(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 /℃t= （t1 +t2）/2=(30.4+67.1)/2=48.8 ℃查得：测量段上空气的平均密度ρ=1.097 （kg/m3）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=0.02816 (w/m·k)测量段上空气的平均黏度μ=19.5 (μPa·s)测量段上空气的平均普朗特准数的0.4 次方为：Pr0.4=0.866（5）空气流过测量段上平均体积V(m3/h)的计算：Vto=20.243*(ΔP)0.5139=15.57(m3/h)V=Vto*(273+t)/(273+ t1)=16.51(m3/h)(6) 冷热流体间的平均温度差Δtm/℃的计算：Tw=1.2705+23.518*4.59=109.2℃Δtm= Tw-t=109.2-48.8=60.4℃(7) 其余计算传热速率Q=V*ρ*Cpi*Δt/3600=15.57*1.097*1005*(67.1-30.4)/3600=185.6 wα=Q/(Δtm Si)=185.6/(60.4*0.06284)=48.9 (w/m2·℃)传热准数N u=α*di/λ=48.9*0.0200/0.0283=34.7测量段上空气的平均流速u=V/(F*3600)=16.51/(0.0003142*3600)=14.60(m/s)雷诺准数Re=di*u*ρ/μ=0.0200*14.60*1.097/0.0000195=16426.9(8)作图，回归得到准数关联式Nu=ARemPr0.4中的系数绘制两个实验的Nu—Re的关系图：。
气汽传热
98.1
98.05
空气平均流量V（m3/h）
10
15
20
25
30
40
平均流速u（m/s）
8.85
13.27
17.69
22.12
26.54
35.39
λm(W/kg.℃)
0.02826
0.02826
0.02826
0.02826
0.02826
0.02826
Cpm(kJ/kg.℃)
1.017
1.017
19985.70
24982.13
29978.55
39971.40
Nu
24.42
35.57
46.27
54.83
64.53
82.55
Nu/Pr0.4
445.11
648.15
843.19
999.18
1175.90
1504.34
lgRe
4.00
4.17
4.30
4.40
4.48
4.60
lg（Nu/Pr0.4）
2.65
2.81
2.93
3.00
3.07
3.18
直线斜率m=0.8711
LgA=-0.8286得A=0.148
计算举例：
以流量为10m3/h为例
冷空气进出口温度为（t（进）+t（出））/2=（24+69.5）/2=46.75℃
查表空气密度为1.103kg/m3定压热容Cpm=1.017kJ/kg.℃
1.017
1.017
1.017
1.017
μm(Pa.s)
0.0000196
0.0000196
气汽传热实验报告
气汽传热实验报告气汽传热实验报告引言气汽传热是热力学领域中的重要研究方向之一。
通过实验研究气体和汽体的传热特性，可以深入了解传热机理，为工程应用提供依据。
本报告旨在通过实验数据和分析，探讨气汽传热的基本原理和影响因素。
实验方法本次实验采用了传统的热传导法，即通过测量传热介质的温度变化来计算传热速率。
实验装置由加热器、传热试件、传热介质以及温度传感器组成。
首先，将加热器与传热试件连接，通过加热器提供热量。
然后，在传热试件的两侧分别安装温度传感器，用于测量传热介质的温度变化。
最后，将传热介质注入传热试件，开始实验。
实验结果与分析在实验过程中，我们分别调节了传热介质的流量和温度，记录了传热介质进出口的温度差以及传热试件两侧的温度变化。
根据实验数据，我们得出以下结论：1. 流量对传热速率的影响通过改变传热介质的流量，我们发现传热速率与流量呈正相关关系。
当流量增加时，传热介质在传热试件中的停留时间减少，导致传热速率增加。
这是因为更多的传热介质能够带走更多的热量，加快传热过程。
2. 温度差对传热速率的影响我们还发现传热速率与传热介质进出口的温度差呈正相关关系。
当温度差增加时，传热速率也随之增加。
这是因为温度差越大，热量的传递速率也越快。
因此，在实际应用中，我们可以通过增大温度差来提高传热效率。
3. 传热介质的选择在实验中，我们使用了不同的传热介质，包括水和空气。
我们发现，相同条件下，水的传热速率要高于空气。
这是因为水的热导率较高，能够更有效地传递热量。
因此，在实际工程中，我们应根据具体情况选择适当的传热介质，以提高传热效率。
结论与展望通过本次实验，我们深入了解了气汽传热的基本原理和影响因素。
我们发现流量、温度差以及传热介质的选择都对传热速率有重要影响。
在未来的研究中，可以进一步探究其他影响因素，如传热介质的压力和粘度等，以及不同传热方式的比较。
此外，还可以通过数值模拟和优化设计，提高传热效率，满足工程应用的需求。
4气-汽对流传热实验
气—汽对流传热膜系数测定一、实验目的1. 掌握对流传热膜系数α 的测定方法，加深对其概念和影响因素的理解；2、掌握用最小二乘法确定关联式Nu=ARe m Pr 0.4中常数A 、m 的值； 二、 实验原理对于流体在圆形直管中作强制湍流时的对流传热膜系数的准数关联式可以表示成：Nu = A Re m Pr n系数A 、指数m 和n 则需由实验加以确定。
通过实验测得不同流速下的压差，空气的进、出口温度和换热器的壁温（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、外壁温度与壁面的平均温度近似相等），根据所测的数据，经过查物性数据和计算，可求出不同流量下的Nu 和Re ，然后用线性回归方法（最小二乘法）确定关联式Nu = A Re m Pr n 中常数A 、m 的值。
线形回归: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A ，即用图解法，根据实验点确定直线位置，有一定的人为性。
而用最小二0.4mP rR eN u A =0.4lglg lg R eP rN u A m =+乘法回归，可以得到最佳关联结果。
三、实验装置气—汽对流传热系数测定装置流程图设备参数；四、实验操作方法和步骤3.1 实验前准备工作1）检查装置上各部件是否齐全、完好。
熟悉装置上各个设备、仪表和部件的使用方法，了解有关注意事项。
2）连接好自来水管线，向蒸汽发生器内供水至液位计指定水位。
3）开启电源总开关和加热开关，检查各个温度值显示是否正常，记下室温值。
同时启动旋涡气泵，管线接口处（尤其是进口处）不能有漏气。
3.2实验操作1）调节加热电流，其中一组为常热电流，维持在6A，另一组为可调电流，加热时为4A。
实验四 传热综合计算机数据采集和过程控制实验
4.4传热综合计算机数据采集和过程控制实验一、实验目的⒈ 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。
⒉ 应用线性回归分析方法，确定圆管内强制湍流对流传热关联式Nu=ARe m Pr 0.4中常数A 、m 的值。
⒊ 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，测定其准数关联式Nu=BRe m 中常数B 、m 的值和强化比Nu/Nu 0，了解强化传热的基本理论和基本方式。
4．了解热电偶测温技术以及传热过程计算机数据采集和过程控制技术。
1 普通套管换热器传热系数及其准数关联式的测定⒈ 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，用实验来测定。
因为i α<<o α ,所以传热管内的对流传热系数≈i α 热冷流体间的总传热系数()/i m i K Q t S =∆⨯ （W/m 2·℃）,即im i i S t Q ⨯∆≈α （4-13）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； m t ∆—对数平均温差，℃。
对数平均温差由下式确定： 1212()()()ln()w i w i m w i w i t t t t t t t t t ---∆=-- （4-14）式中：t i1，t i2—冷流体的入口、出口温度，℃；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，近似等于热流体的平均温度。
管内换热面积：i i i L d S π= （4-15）式中：d i —内管管内径，m ；L i —传热管测量段的实际长度，m 。
由热量衡算式：)(12i i pi i i t t c W Q -= （4-16） 其中质量流量由下式求得：3600i i i V W ρ=（4-17）式中：V i —冷流体在套管内的平均体积流量，m 3 / h ； c pi —冷流体的定压比热，kJ / (kg ·℃)； ρi —冷流体的密度，kg /m 3。
气汽换热传热膜实验报告
一、实验目的1. 理解气汽换热传热膜的基本原理；2. 掌握气汽换热传热膜实验的操作方法；3. 研究气汽换热传热膜中传热系数与流速、温差等因素的关系；4. 分析气汽换热传热膜在工程中的应用。
二、实验原理气汽换热传热膜实验是研究流体在换热过程中，通过传热膜进行热量传递的实验。
在气汽换热传热膜中，传热过程主要分为三个环节：热流体与冷流体之间的对流传热、传热膜内的热传导和流体与固体壁面之间的热交换。
对流传热系数（Nu）是衡量对流传热能力的物理量，其计算公式为：Nu = α L / δ其中，α 为对流传热系数，L 为特征长度，δ 为传热膜厚度。
实验中，通过测量气汽换热传热膜中传热系数与流速、温差等因素的关系，可以得出以下结论：1. 传热系数与流速呈正相关，即流速越大，传热系数越大；2. 传热系数与温差呈正相关，即温差越大，传热系数越大；3. 传热系数与流体物性有关，不同流体传热系数不同。
三、实验仪器与设备1. 套管换热器：由内管、外管和中间的环形空间组成，内管用于通入热流体，外管用于通入冷流体；2. 转子流量计：用于测量流体流量；3. 热电阻温度计：用于测量流体进出口温度；4. 计算器：用于数据处理和计算；5. 数据采集仪：用于采集实验数据。
四、实验步骤1. 将套管换热器安装在实验台上，连接好相关仪器设备；2. 调节转子流量计，使热流体和冷流体的流量稳定；3. 开启热流体和冷流体的循环系统，使流体在套管换热器中流动；4. 分别测量热流体和冷流体的进出口温度；5. 记录实验数据，计算传热系数；6. 改变流速、温差等参数，重复上述步骤，进行多组实验。
五、实验结果与分析1. 传热系数与流速的关系：实验结果表明，传热系数与流速呈正相关，随着流速的增加，传热系数逐渐增大。
这是因为在较高流速下，流体流动更加剧烈，传热膜厚度减小，传热面积增大，从而提高了传热系数。
2. 传热系数与温差的关系：实验结果表明，传热系数与温差呈正相关，随着温差增大，传热系数逐渐增大。
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化学实验教学中心实验报告化学测量与计算实验Ⅱ实验名称：气-汽对流传热综合实验报告学生姓名：学号：院（系）：年级：级班指导教师：研究生助教：实验日期：交报告日期：一、实验目的1.掌握对流传热系数????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????=????????????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-水蒸气强化套管换热器的实验研究，测定其强化比????????0?，了解强化传热的基本理论和基本方式。
二、实验原理本实验采用套管换热器, 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。
本实验装置采用两组套管换热器，即光滑套管换热器及强化套管换热器。
（一）光滑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????的测定在该实验中，空气走内管，蒸汽走外管。
对流传热系数????可以根据牛顿冷却定律，用实验测定????=???? ?????× ????（1）式中，????为管内流体对流传热系数，??(m2?℃)?；????为管内传热速率，??；????管内换热面积，ｍ2；?????为内壁面与流体间的温差，℃。
?????由右式确定：?????=????-??1+??22（2）式中，??1和??2分别为冷流体的入口、出口温度，℃；????为壁面平均温度，℃。
应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、外壁温度和壁面温度近似相等，用????来表示。
管内换热面积：????=π????????（3）式中，????为内管管内径，m ；????为传热管测量段的实际长度，m 。
由热量衡算式：????=??????????(??2-??1)（4）其中质量流量由右式求得：????=????????3600（5）式中，????为冷流体在套管内的平均体积流量，??3???；??????为冷流体的定压比热，kJ (kg?℃)?；????为冷流体的密度，kg m 3?。
??????和????可根据定性温度????查得，????=??1+??22为冷流体进出口平均温度。
??1、??2、????、????可采取一定的测量手段得到。
2.对流传热系数准数关系式的实验确定流体在管内做强制湍流，被加热状态，准数关联式的形式为：????=??????????????（6）其中，????=????????????，????=????????????????，????=??????????????物性数据????、??????、????、????可根据定性温度????查得。
经计算可知，对于管内被加热的空气，普兰特常数????变化不大，可认为是常数，则关联式的形式简化为：????=????????????0.4（7）这样通过实验确定不同流量下的????与????，然后用线性回归方法确定A 、ｍ的值。
（二）强化管换热器传热系数、准数关联式及强化比的测定强化传热又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，更有效地利用能源和资金。
强化传热的方法有多种，本实验装置是采用在换热器内管插入螺旋线圈的方法来强化传热的。
螺旋线圈的结构图如图1所示，螺旋线圈由直径3mm以下的铜丝和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????=B??????的经验公式，其中B和m的值因螺旋丝尺寸不同而不同。
采用和光滑套管同样的实验方法确定不同流量下得Rei和????，用线性回归方法可确定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，它的形式是：????????0?，其中????是强化管的努塞尔准数，????0是普通管的努塞尔准数，显然，强化比????????0?>1，而且它的值越大，强化效果越好。
三、实验流程设备主要技术数据1.设备主要技术数据见下表：表1 实验装置结构参数实验内管内径d i（mm）实验内管外径d o（mm）实验外管内径D i（mm）50实验外管外径D o（mm）测量段（紫铜内管）长度L（m）强化内管内插物（螺旋线圈）尺寸丝径h（mm）1节距H（mm）40加热釜操作电压≤200伏操作电流≤10安2.实验的测量手段（1）空气流量的测量空气流量计由孔板与差压变送器和二次仪表组成。
该孔板流量计在20℃时标定的流量和压差的关系为：5.020)(694.22P V （8）其中，20V 为20℃下的体积流量，m 3/h ；???为孔板两端压差，??????；??1为空气入口温度（及流量计处温度），℃。
由于换热器内温度的变化，传热管内的体积流量需进行校正：????=??20×273+????273+??1（9）（2）温度的测量空气进出口温度采用Cu50铜电阻温度计测得，由多路巡检表以数值形式显示（1-普通管空气进口温度，2-普通管空气出口温度；3-强化管空气进口温度，4-强化管空气出口温度）。
壁温采用热电偶温度计测量，光滑管的壁温由显示表的上排数据读出，强化管的壁温由显示管的下排读数读出。
（3）电加热釜是产生水蒸汽的装置,使用体积为7升(加水至液位计的上端红线),?内装有一支的螺旋形电热器,当水温为30℃时,用200伏电压加热,约25分钟后水便沸腾,为了安全和长久使用,建议最高加热(使用)电压不超过200伏(由固态调压器调节)。
（4）气源(鼓风机)又称旋涡气泵,XGB─2型,由无锡市仪表二厂生产,电机功率约 KW(使用三相电源),在本实验装置上,产生的最大和最小空气流量基本满足要求,使用过程中,?输出空气的温度呈上升趋势。
3. 实验设备流程图图2 空气-水蒸气传热综合实验装置流程图1-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）关闭通向强化套管的阀门11，打开通向光滑套管的阀门10，当光滑套管换热器的放空口12有水蒸气冒出时，可启动风机，此时要关闭阀门8，打开阀门9。
在整个实验过程中始终保持换热器出口处有水蒸气冒出。
（2）启动风机后用放空阀5来调节流量，调好某一流量后稳定5-10分钟后，分别测量空气的流量，空气进、出口的温度及壁面温度。
然后，改变流量测量下组数据。
一般从小流量到最大流量之间，要测量5～6组数据。
（3）做完光滑套管换热器的数据后，要进行强化管换热器实验。
先打开蒸汽支路阀11，全部打开空气旁路阀5，关闭蒸汽支路阀10，打开空气支路阀9,关闭空气支路阀8，进行强化管传热实验。
实验方法同步骤（2）。
3.实验结束后，依次关闭加热电源、风机和总电源。
一切复原。
五、注意事项（1）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。
（2）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，两蒸汽支路阀门之一必须全开。
在转换支路时，应先开启需要的支路阀，再关闭另一侧，且开启和关闭阀门必须缓慢，防止管线截断或蒸汽压力过大突然喷出。
（3）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，然后开启和关闭支路阀。
（4）调节流量后，应至少稳定3~8分钟后读取实验数据。
（5）实验中保持上升蒸汽量的稳定，不应改变加热电压，且保证蒸汽放空口一直有蒸汽放出。
六、实验数据记录与处理（一）光滑套管换热器传热系数及其准数关联式的测定1.实验数据记录与整理表（计算过程在下面第2步）表2 光滑管换热器原始数据及数据整理表传热管内径????：m有效长度：m冷流体：空气（管内）流体：蒸汽（管外）组数1234孔板压差 ?P (KPa)空气入口温度??1 (℃)接上表空气入口温度??2 (℃)壁面温度???? (℃)管内平均温度???? (℃)???? (kg m3?)??????(??????)??????J(kg?K)?1005100510051005 ???? ( ???????)空气进出口温差4336??? (℃)平均温差 ????? (℃)20℃时空气流量?)??20 (m3??管内平均流量?)???? (m3??平均流速???? (?????)传热量Q (W)??????(m2?℃)?????????????????????0.4?2.实验数据的计算过程（以第1列数据为例）孔板流量计压差 ???=0.22KPa、空气入口温度??1=30.9℃、空气出口温度??2= 73.9℃、壁面温度????=99.7℃已知数据及有关常数:（1）传热管内径???? (mm)及流通截面积???? (m2)????＝20.0(mm )＝０.0200 (m )????=π????2/4=3.142×0.2002/4=0.0003142m2（2）传热管有效长度L(ｍ)及传热面积????(m 2)L ＝１.00（ｍ)管内换热面积：????=π????????=3.142×1.00×0.0200＝０.06284 (m 2)（3）空气平均物性常数的确定先算出空气的定性温度????，????=??1+??22=52.4℃在此温度下空气的物性数据如下：平均密度????=1.085kg m 3?；平均比热??????=1005J (kg?K )?；平均导热系数????=0.0285??(m ?K )?；平均粘度????＝０.0000197 (???????)；（4）空气流过换热器内管时的平均体积流量????和平均流速????的计算在20℃时标定的孔板流量计体积流量：64.10)22.0(694.22)(694.225.05.020P V (??3???)因为流量计处的温度不是20℃，需进行校正，传热管内的体积流量????：????=??20×273+????273+??1=10.64×273+52.4273+30.9=11.40 (??3???)平均流速????：????=????3600×????=11.393600×0.0003142=10.08 (m /s)（5）壁面和冷热流体间的平均温度差?????的计算:?????=????-??1+??22=99.7-30.9+73.92=47.3℃（6）传热速率??=????????3600??????(??2-??1)=11.39×1.085×1005×（73.9-30.9)3600=148.45 (??)（7）管内传热系数????=?????????×????=148.3547.3×0.06284=49.94??(m 2?℃)?（8）传热准数：????=????????????=49.91 ×0.02000.0285=35.05雷诺准数：????=????????????????=10.07×0.0200×1.0850.0000197=11099.26普兰特常数：????=??????????????=1005×0.00001970.0285=0.695其他组数据的处理方法同上，处理结果见上表2。