传热综合实验
传热强化综合实验报告
传热强化综合实验报告实验目的：本次实验旨在通过传热强化实验，探究不同条件下的传热性能，并比较不同强化措施对传热增强的效果。
实验原理：传热强化是通过改变传热体的流动状态、增加表面粗糙度或改变传热介质等手段，从而提高传热效果的一种方法。
而传热方式中的对流传热是我们关注的重点。
对流传热强化可通过增加传热流体的流速、使用导热油等传热介质、在传热表面加上某些结构等方式实现。
在本实验中，我们将通过改变流速和加入强化结构的实验装置，探究传热强化的效果。
实验步骤：1. 准备实验装置，包括传热体、传热介质供给装置、流量控制装置等。
2. 将传热体放入实验装置，并连接传热介质供给装置和流量控制装置。
3. 设置实验参数，如不同流速、不同强化结构等。
4. 打开传热介质供给装置和流量控制装置，使传热介质通过传热体，并保持一定的流速。
5. 在实验过程中记录传热介质的进出口温度差值、传热体表面温度等数据，并定期记录时间和实验参数。
6. 完成一组实验后，停止实验装置的运行，并将实验数据进行整理和记录。
实验结果：根据实验数据整理，我们得到了如下结果：（具体数据和结果展示要根据实际实验情况进行描述）1. 由实验数据观察，当流速增大时，传热效果会相应增强。
进出口温度差值和传热体表面温度差值随着流速的增加呈现正相关关系。
2. 同时，通过加入强化结构也能明显提高传热效果。
在加入强化结构后，进出口温度差值和传热体表面温度差值均较未加入强化结构时有所增加。
3. 不同的强化结构对传热性能的影响也有所差异。
我们对比了几种不同结构的传热体进行了实验，发现某种特定的结构能够在相同流速下实现更好的传热效果。
讨论与分析：通过本次实验，我们得出了流速和加入强化结构对传热性能的影响。
高流速和合适的强化结构都能提高传热效果，但不同的强化结构可能有不同的效果，因此在实际应用中需要根据具体条件选择适合的强化结构。
结论：通过传热强化综合实验，我们验证了流速和加入强化结构对传热性能的影响。
学生实验：气汽传热综合实验
实验三气-汽传热综合实验-、实验目的1.掌握传热系数K的测定原理；2.掌握传热系数K的测定方法及数据处理。
、实验原理根据传热基本方程，已知传热设备的结构尺寸，只要测得传热速度，以及各有关温度，即可算出传热系数。
三、套管换热器实验简介（一）实验装置的功能和特点本实验装置是由光滑套管换热器和强化内管的套管换热器组成的，以空气和水蒸汽为传热介质，可以测定对流传热系数，用于教学实验和科研。
通过对本换热器的实验研究，可以掌握对流传热系数:i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二ARe m Pr0.4中常数A m的值；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N^N u，了解强化传热的基本理论和基本方式。
实验装置的主要特点如下：⑴ 实验操作方便，安全可靠。
⑵ 数据稳定可靠，强化效果明显，用图解法求得的回归式与经验公式很接近。
⑶水、电的耗用小，实验费用低。
⑷传热管路采用管道法兰连接，不但密封性能好,?而且拆装也很方便。
⑸ 箱式结构，外观整洁，移动方便。
（二）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:i的测定在该传热实验中，空气走内管，蒸气走外管。
对流传热系数:i可以根据牛顿冷却定律，用实验来测定Q i•% S:i(i)式中：期一管内流体对流传热系数,Q i —管内传热速率，W ; S i —管内换热面积，m 2;-■:t m —内壁面与流体间的温差，C 。
式中：t i , t 2 —冷流体的入口、出口温度，C ；t w —壁面平均温度，C ；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： S j =-：di L j( 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：Q i 二 W m CP mt -匕)(4)其中质量流量由下式求得：式中：V m —冷流体在套管内的平均体积流量，m 3 / h ；Cp m —冷流体的定压比热，kJ / (kg •C )；3「m —冷流体的密度，kg /m 。
传 热 综 合 实 验
传 热 综 合 实 验一、实验目的1.通过对本换热器的实验研究，可以掌握对流传热系数αi 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=ARemPr 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、实验原理对于流体在圆形直管中作强制湍流时的对流传热系数的准数关联式可以表示成：n m C Nu Pr Re = （1）系数C 与指数m 和n 则需由实验加以确定。
对于气体，Pr 基本上不随温度而变，可视为一常数，因此，式（1）可简化为：m A Nu Re = （2）式中： λαd Nu 2=μρdu =Re 通过实验测得不同流速下孔板流量计的压差，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确定关联式m A Nu Re =中常数A 、m 的值。
三、 设备主要技术数据 1. 传热管参数:表1 实验装置结构参数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。
空气流量由公式[1]计算。
（第1套）6203.00)(113.18P V t ∆⨯=………………………………………………………………[1] （第2套）6203.00)(113.18P V t ∆⨯=………………………………………………………………[1] 其中，0t V - 20℃ 下的体积流量，m 3/h ；P∆-孔板两端压差，Kpa1tρ-空气入口温度（及流量计处温度）下密度，kg/m 3。
(m3/h)与压差之间的关系。
(2) 要想得到实验条件下的空气流量V (m 3/h)则需按下式计算: 02732730t tV V t ++⨯= (2)其中，V -实验条件（管内平均温度）下的空气流量，m 3/h ；t -换热器管内平均温度，℃；t 1-传热内管空气进口（即流量计处）温度，℃。
传热综合实验
6.6 实验注意事项
（1）检查热水箱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。 （3）调节流量后，应至少稳定 3~8 分钟后读取实验数据。 （4）热水箱温度不要调节过高，以免损坏设备。建议热水箱温度在 60-80℃ 范围。
度。t1，t2，T1，T2， Vm 可采取一定的测量手段得到。
6.4 实验装置
1. 实验装置面板图
图-1 传热过程综合实验面板图
3
2. 实验装置流程示意图
图-2
传热综合实验装置流程图
1-套管换热器空气进口温度；2-套管换热器空气进口阀；3-列管换热器热水出口温度； 4-列管换热器空气入口阀；5-列管换热器空气入口温度；6-空气流量；7-空气旁路调节阀； 8-套管换热器；9-列管换热器；10-列管换热器壁面温度；11-套管换热器空气出口温度； 12-套管换热器热水进口阀；13-列管换热器空气出口温度；14-列管换热器热水进口温度； 15-热水流量；16-列管换热器热水进口阀；17-热水调节阀；18-离心泵；19-风机； 20-热水箱内温度；21-加热器；22-热水箱；23-排水阀
其中质量流量由下式求得：
（6-12）
Wm
Vm m 3600
（6-13）
式中： Vm ——冷流体在套管内的平均体积流量，m3 / h； ℃)； Cpm ——冷流体的定压比热，kJ / (kg·
m ——冷流体的密度，kg /m3。
Cpm 和 m 可根据定性温度 tm 查得， t m
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”
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。
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
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。
传热综合实验实验报告数据处理
传热综合实验实验报告数据处理传热是物质内部或不同物质之间热量传递的过程，是热力学中的重要概念之一。
为了更好地理解传热现象，学习传热的基本规律和特性，我们进行了传热综合实验。
实验目的：通过实验研究不同材料的导热性能，探究传热的规律，加深对传热知识的理解。
实验仪器和材料：1.导热仪：用于测量不同材料的导热系数。
2.热平衡仪：用于测量不同材料的热平衡状态。
3.热导率测定装置：用于测量材料的热导率。
4.不同材料样品：如金属、塑料、木材等。
实验步骤：1.准备不同材料的样品，并测量其初始温度。
2.将样品放入导热仪中，测量不同时间下样品的温度变化，并记录数据。
3.将样品放入热平衡仪中，观察不同材料的热平衡状态，并记录数据。
4.使用热导率测定装置，测量不同材料的热导率，并记录数据。
实验结果和数据处理：根据实验所得数据，我们进行了数据处理和分析，得出了以下结论：1.不同材料的导热系数存在明显差异。
金属材料具有较高的导热系数，而塑料和木材等非金属材料的导热系数较低。
这是因为金属材料中的自由电子具有很高的导热能力，而非金属材料中的分子运动受限，导致热的传递较慢。
2.不同材料的热平衡状态存在差异。
通过观察热平衡仪中的样品，我们可以发现金属材料的热平衡状态较快，而非金属材料的热平衡状态较慢。
这是由于金属材料的导热性能好，能够迅速将热量传递到周围环境，而非金属材料的导热性能较差，导致热平衡状态的达到需要更长的时间。
3.不同材料的热导率也存在差异。
热导率是材料传导热量的能力的物理量，是描述材料导热性能的重要指标。
通过测量不同材料的热导率，我们可以得出不同材料导热性能的大小关系，并进一步验证了导热系数的差异。
通过以上实验和数据处理，我们深入了解了传热的规律和特性。
不同材料的导热性能受材料本身的性质和结构等因素影响，这对于工程领域的材料选择和热传导问题的解决具有重要意义。
在实际应用中，我们可以根据不同需求选择合适的材料，以达到更好的热传导效果。
传热综合实验的误差分析,趋势分析,影响因素分析
传热综合实验的误差分析,趋势分析,影响因素分析
传热综合实验的误差分析：
1. 实验仪器误差：由于仪器本身的精度限制,可引入实验误差。
2. 实验环境误差：如温度、湿度、气压等环境参数的不同会对实验结果造成影响。
3. 实验操作误差：实验过程中的不规范操作、读数不准确等因素也可能会造成实验误差。
4. 数据处理误差：对数据的处理方式及处理时所使用的算法等也可能会造成误差。
趋势分析：
通过实验结果的连续观测,可以发现实验数据的变化规律,这种数据变化规律可以通过趋势分析来反映。
趋势分析的主要方法主要包括回归分析法、滑动平均法、指数平滑法等。
影响因素分析：
影响因素分析即通过对实验结果进行数据处理和分析,确定主要影响因素的分析方法。
在传热综合实验中,影响因素可以包括温度、流速、介质性质等因素。
通过对这些因素的分析,可以更好地理解实验数据的成因及规律。
传热综合实验报告
传热综合实验报告传热综合实验报告引言：传热是物质内部或不同物质之间热能传递的过程。
在工程领域中，传热的研究对于提高能源利用效率、改善工艺流程等方面具有重要意义。
本实验旨在通过实际操作，探究传热的基本原理和实际应用。
实验目的：1. 了解传热的基本概念和原理；2. 掌握传热实验的基本操作方法；3. 分析传热实验结果，探讨传热机制。
实验步骤：1. 实验前准备：准备实验所需材料和仪器设备，包括热导率测量仪、传热模型等；2. 实验一：热导率测量。
通过热导率测量仪测量不同材料的热导率，包括金属、塑料等；3. 实验二：传热模型实验。
选择一个传热模型，如平板散热器，将其加热并记录温度变化；4. 实验三：传热管实验。
将传热管加热并测量不同位置的温度，分析传热过程。
实验结果与分析：1. 热导率测量结果表明，不同材料的热导率存在较大差异。
金属材料的热导率较高，而塑料等非金属材料的热导率较低。
这与金属的晶体结构和电子传导机制有关；2. 传热模型实验结果显示，随着加热时间的增加，模型表面的温度逐渐升高，表明传热过程中热能从高温区传递到低温区；3. 传热管实验结果表明，在传热管的两端，温度差异较大，而在中间位置，温度差异较小。
这说明传热管的传热效果在两端较好，而在中间位置传热效果较差。
实验讨论：1. 通过热导率测量实验，我们了解了不同材料的热导率特性。
这对于材料选择和工程设计中的热传导问题具有指导意义；2. 传热模型实验结果表明，传热是一个由高温区向低温区传递热能的过程。
这与热力学第二定律相符合；3. 传热管实验结果提示我们，在传热过程中，传热效果会受到材料、管道长度等因素的影响。
因此，在实际工程应用中，需要考虑传热效果的优化。
结论：通过本次传热综合实验，我们对传热的基本原理和实际应用有了更深入的了解。
热导率测量结果表明不同材料的热导率存在差异，传热模型实验结果显示了传热的基本过程，传热管实验结果提示了传热效果受到多种因素影响。
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。
传热综合实验
其中Qi=WiCpi(t2-t1)，Wi= ；Δtm= ，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。
实验条件：装置号 内管内径/壁厚/外径=20.0/1.0/22.0mm
入口温度ti1/°C
出口温度to1/°C
壁温tW/°C
孔板流量计ΔP/kPa
管路压降 ΔP1/kPa
1
2
3
4
5
6
备注：
表2-2 2号管换热器实验数据记录表
实验条件：装置号 内管内径/壁厚/外径=20.0/1.0/22.0mm
入口温度ti2/°C
0.06644
奴塞尔数Nu×10-3
0.08762
0.08226
0.07762
0.06859
0.05902
0.04666
雷诺数Re×10-4
5.0077
4.5964
4.1329
3.5589
2.8982
1.9361
普朗特数Pr×10
6.96813
6.96936
6.97044
6.97139
6.97184
3．必须保证空气管线的畅通。即在接通风机电源之前，三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、关闭控制阀。
4．调解流量后，应至少稳定5~8分钟后读取实验数据。
5．实验中保持上升蒸汽的稳定，不应改变加热电压，且保证蒸汽放空口一直有蒸汽放出。
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
化工传热综合实验.doc
化工传热综合实验.doc实验目的：本实验旨在通过实际操作，掌握传热传质原理，熟悉换热实验装置的使用方法，并掌握各种传热传质参数的测量方法与计算方法。
实验原理：本实验分为传热和传质两个部分。
传热部分主要涉及热对流、热辐射和热传导的传热原理和计算方法；传质部分主要涉及扩散、对流和反应等传质原理和计算方法。
(1) 传热部分传热是物质的热运动。
在传热现象中，热量的能量转移到了温度低的物体中。
传热的方式有三种，分别为热传导、热对流和热辐射。
热传导是指热量通过物体内部的分子扩散传递的过程。
在恒定温度梯度下，热传导的热流密度与横截面积呈正比、与热到达面的温度梯度呈负比。
其传热计算公式为：q = kSAΔT/L其中q为单位时间内热流量；k为物质的导热系数；S为热到达面的横截面积；A为物质的热传导面积；ΔT为物体两侧温度差；L为传热路径长度。
热对流是指热量通过流体的对流传递的过程。
对流传热通常包括强迫对流和自然对流两种。
强迫对流需要外界带动，自然对流用物体本身的温度差使流体在纵向上上升或下降，并形成流场。
其传热计算公式为：热辐射是指热量通过电磁波辐射传递的过程。
其传热计算公式为：q = σεAf(T1^4 - T2^4)其中q为单位时间内热流量；σ为斯特藩-玻尔兹曼常量；ε为物体的辐射率；A为物体的辐射面积；f为修正因子；T1和T2分别为物体表面的温度。
传质是指物质间的质运动。
在传质过程中，物质从高浓度区向低浓度区移动。
传质的方式有三种，分别为扩散、对流和反应。
扩散是指气体、液体或固体中不同浓度物质间分子的自发性运动。
扩散通常在两个平衡浓度较大的区域之间进行，并伴随着浓度梯度的减小。
扩散通常用菲克定律表示：J = -D(dC/dx)其中J为扩散的通量；D为扩散系数；C为物质浓度；x为扩散距离。
对流则是指物质在流体中的流动所导致的传质过程。
对流传质分为强迫对流传质和自然对流扩散，其通量公式分别为：J = C0v其中C0为气体或液体的初始浓度；v为气体或液体的体积流量；C为气体或液体在流体中的浓度；C和D为浓度和扩散系数之间的线性比例系数。
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：。
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。
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 =。
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t mi —管内流体空气与管内壁面的平均温差，℃。
平均温差由下式确定：
t mi
(t w t i1 ) (t w t i 2 ) (t t i1 ) ln w (t w t i 2 )
（2-2）
式中：ti1，ti2—冷流体的入口、出口温度，℃； tw—壁面平均温度，℃；
因为换热器内管的材质，可认为内壁温度、外壁温度和壁面平均温度 近似相等，用 tw 来表示。 管内换热面积：
日期：
指导教师签字：
八、实验报告内容
1、写出实验数据整理表（换热量、传热系数、各准数及重要的中间 计算结果）并以一组数据的计算举例。
2、在坐标纸上绘出 Nu-Re 的关系图。
3、与另外一实验小组的不同类型换热管的数据进行比较，然后对实验结 果进行分析讨论。
日期：
成绩：
指导教师签字：
Pri
c 、ρi、μi 可根据定性温度 tm 查得。经过计算可知，对 于管内被加热的空气，普兰特准数 Pri 变化不大，可以认为是常数，则关 联式的形式简化为：
Nui A Re i Pri0.4
m
（2-7）
这样通过实验确定不同流量下的 Rei 与 Nu i ，然后用线性回归方法确定 A 和 m 的值。 （二） 强化套管换热器传热系数、 准数关联式及强化比的测定 （选作） 在本实验中， 采用 （一） 中的实验方法确定不同流量下的 Rei 与 Nu i ， 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： Nu Nu 0 ，其中 Nu 是强化管的努塞 尔准数，Nu0 是普通管的努塞尔准数，显然，强化比 Nu Nu 0 ＞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。
二、实验原理
（一）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 的测定 对流传热系数 i 可以根据牛顿冷却定律，用实验来测定。即
i
（2-1）
Qi t m S i
式中： i —管内流体对流传热系数，W / (m2·℃)； Qi—管内传热速率，W； Si—管内换热面积，m2；
tm cpi 和 ρi 可根据定性温度 tm 查得，
度。 ⒉ 对流传热系数准数关联式的实验确定
t i1 t i 2 为冷流体进出口平均温 2
流体在管内作强制湍流，处于被加热状态，准数关联式的形式为
Nui A Re i Prin .
其中： Nui
m
（2-6） ，
ud i di ， Re i i i i i i
三、实验装置
实验流程图见图 2-1。 如图 2-1 所示，本装置的主体由五根平行的套管换热器组成，内管分别 为不锈钢光滑管、波节管、扁管、螺丝管、铜光滑管。外管为不锈钢管， 两端用不锈钢法兰固定。实验的蒸汽发生釜为电加热釜，用 200 伏电压加 热。蒸汽上升管路，使用蒸汽支路控制阀分别控制气体进入五个套管换热 器。 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，由另一端蒸汽出口自然喷出，达到 逆流换热的效果。
六、实验纪录
换热器型： 测量段长： 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 内径： 外径： 流量计读数 KPa 入 口 温 度℃ 冷流体 ： 热流体 ： 出 口 温 度℃ 壁温℃
七、思考题
1、空气管路中为什么装旁通阀、空气流量如何调节？ 2、本实验壁温是靠近蒸汽温度还是靠近空气温度，为什么？ 3、影响传热系数的因素有哪些？
1——蒸汽发生器 调解法 控制阀
2——液位计
3——放水阀
4——漩涡气泵
5——旁路
6——孔板流量计 图 2-1
7——放水口
8 、9、10、11、12——蒸汽支路
13、14、15、16、17——空气支路控制阀 空气—水蒸汽传热综合实验装置流程图
五、使用本实验设备应注意的事项
1．加热水量调解阀不能全关，当水位低于报警点时会发出蜂鸣声，并不 能加热。 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，五个蒸 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。即在接通漩涡泵电源之前，五个空气支路 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。
S i d i Li
式中：di—内管管内径，m； Li—传热管测量段的实际长度，m。 由热量衡算式：
（2-3）
Qi Wi c pi (t i 2 t i1 )
（2-4） 其中质量流量由下式求得：
Wi
（2-5）
Vi i 3600
式中：Vi—冷流体在套管内的平均体积流量，m3 / h； cpi—冷流体的定压比热，kJ / (kg·℃)； ρi—冷流体的密度，kg /m3。
四、实验方法及步骤
1、向电加热釜加水。 2、打开加热电源开关,设定加热电压(不得大于 200V), 开始加热。
3、将本次实验不用的支路的调节阀全部关掉。 4、水沸腾后，水蒸汽进入套管换热器外管，蒸汽排出口有恒量蒸汽排出 后，标志着实验可以开始。整个实验过程中始终保持换热器出口处有水蒸 气。 5、 、加热十分钟后，启动旋涡气泵并用调节阀来调节流量,在一定的流量下 稳定 3—5 分钟后分别测量空气的流量，空气进、出口的温度、换热器内 管壁面的温度均由仪表显示得到。然后,在改变流量稳定后，再分别测量空 气的流量、 空气进、 处口的温度和壁面温度后继续实验。 共测 6-8 组数据。 6、关闭加热器开关。 5 分钟后关闭鼓风机，并将旁路阀全开。 切断电源。 7、强化管实验内容同上。 （选作） 。
机械工程与自动化学院
化工实验技术指导书
张文慧 编
姓名 同组人
东北大学机械工程与自动化学院实验中心 真空与过程装备实验室 2014 年 5 月
传热综合实验
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 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。 2、掌握强化转热，提高传热系数 α 的方法。 通过对管程内部插有波节管、螺丝管、扁管的空气—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 Pr0.4 中常数 B、m 的值和强化 比 Nu/Nu0，了解强化传热的本理论和基本方式（选作） 。