对流传热系数的测定实验报告

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（4）
式中： ----热流量，J/s； , ----分别为热、冷流体的质量流量，kg/s ， ----分别为定性温度下热、冷流体的比热，J/(kg·℃) ， ----分别为热流体的进出口温度，℃ ， ----分别为冷流体的进出口温度，℃ ， ----分别为热、冷流体与固体壁面的对流传热系数，
浙江大学
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：
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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 ....................................... 5
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
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图中符号说明如下表：
符号
名称
单
备注
位
V
空气流量
m3/h 紫铜管规格Φ19×
t1
空气进口温度
℃
1.5mm
t2 普通管空气出口温度 ℃
有效长度 1020mm
t3 强化管空气出口温度 ℃ F1，F2 为管路切换阀
T1 蒸汽发生器内的蒸汽 ℃
门
温度
F3，F4 为不凝气排出
T2 普通管空气出口端铜 ℃
阀
管外壁温度
F5，F6 为冷凝水排出
T3 普通管空气进口端铜 ℃
阀
ห้องสมุดไป่ตู้
管外壁温度
T4 普通管外蒸汽温度 ℃
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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 中公认
形式的准数方程，并与教材
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
1.间壁式传热基本原理 .................................. 5 2.空气流量的测定 ...................................... 7 3.空气在传热管内对流传热系数 的测定 ................... 8
3.1 牛顿冷却定律法.................................. 8 3.2 近似法 ......................................... 9 3.3 简易 Wilson 图解法.............................. 10 4.拟合实验准数方程式 ................................. 11 5.传热准数经验式 ..................................... 11 四、操作方法与实验步骤 .................................. 13 五、实验数据处理 ........................................ 14 1.原始数据： ......................................... 14 2.数据处理 ........................................... 15 六、实验结果 ............................................ 19 七、实验思考 ............................................ 20
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。
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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。
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图 2 间壁式传热过程示意图 间壁式传热元件，在传热过程达到稳态后，有：
………………………………………………(1) 热流体与固体壁面的对流平均温差可由（2）式计算：
…………………………（2） 固体壁面与冷流体的对数平均温差可由（3）式计算：
……………………………（3） 热、冷流体的对数平均温差可由（4）式计算：
T5 强化管空气出口端铜 ℃
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管外壁温度 T6 强化管空气进口端铜 ℃
管外壁温度 T7 强化管外蒸汽温度 ℃
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。
， ----分别为热、冷流体的传热面积，
， 均温差，℃
----分别为热、冷流体与固体壁面的对数平
----以传热面积 为基准的总传热系数，
----平均传热面积，
----冷、热流体的対数平均温差，℃
由实验装置流程图可见，本实验的强化管或普通管换热，热流体 是蒸汽，冷流体是空气。
2.空气流量的测定
本装置主要研究汽-气综合换热，包括普通管和加强管。其中， 水蒸气和空气通过紫铜管间接换热，空气走紫铜管内，水蒸气走紫铜 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，是换热效果更明显。 1.间壁式传热基本原理
如图 2 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组成。