光滑套管换热器原始数据及数据整理表

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实验五套管换热器传热实验

实验五套管换热器传热实验实验学时： 4 实验类型：综合实验要求：必修一、实验目的通过本实验的学习，使学生了解套管换热器的结构和操作方法，比较简单内管与强化内管的差异。

二、实验内容1、测定空气与水蒸汽经套管换热器间壁传热时的总传热系数。

2、测定空气在圆形光滑管中作湍流流动时的对流传热准数关联式。

3、测定空气在插入螺旋线圈的强化管中作湍流流动时的对流传热准数关联式。

4、通过对本换热器的实验研究，掌握对流传热系数i α的测定方法。

三、实验原理、方法和手段两流体间壁传热时的传热速率方程为 m t KA Q ∆= （1）式中，传热速率Q 可由管内、外任一侧流体热焓值的变化来计算，空气流量由孔板与压力传感器及数字显示仪表组成的空气流量计来测定。

流量大小按下式计算：10012t t PA C V ρ∆⨯⨯⨯=其中：0C —孔板流量计孔流系数，0.65；0A —孔的面积，2m ；（可由孔径计算，孔径m d 0165.00=） P ∆—孔板两端压差，kPa ；1t ρ—空气入口温度（即流量计处温度）下的密度，3/m kg 。

实验条件下的空气流量V （h m /3）需按下式计算：11273273t t V V t ++⨯=其中：t —换热管内平均温度，℃；1t —传热内管空气进口（即流量计处）温度，℃。

测量空气进出套管换热器的温度t ( ℃ )均由铂电阻温度计测量，可由数字显示仪表直接读出。

管外壁面平均温度W t ( ℃ )由数字温度计测出，热电偶为铜─康铜。

换热器传热面积由实验装置确定，可由（1）式计算总传热系数。

流体无相变强制湍流经圆形直管与管壁稳定对流传热时，对流传热准数关联式的函数关系为：),,(d l P R f Nu r e =对于空气，在实验范围内，r P 准数基本上为一常数；当管长与管径的比值大于50 时，其值对Nu 准数的影响很小，故Nu 准数仅为e R 准数的函数，因此上述函数关系一般可以处理成：me R B Nu ⋅=式中，B 和 m 为待定常数。

换热器厚度数据表

10.1 11.4 15.5 17.7
98(1097/990) 114(1080) 142(1097)
公称序公称直径压力 mm 号 MPa 1 1.6 9 1100 2.5 4 1 1.6 10 1200 2.5 4 1 11 1300 1.6 2.5 1 12 1400 1.6 2.5 1 13 1500 1.6 2.5 1 14 1600 1.6 2.5
JB/T4714-92,JB/T4717-92
换热器、换热器、冷凝器厚度设计数据表
公称序公称直径压力 mm 号 MPa 2.5 1 325 4 6.4 1 1.6 2 400(426) 2.5 4 6.4 1 1.6 3 500 2.5 4 6.4 1 1.6 4 600 2.5 4 6.4 园筒 ∮325×12 ∮325×12 ∮325×14 ∮426×12 ∮426×12 ∮426×12 ∮426×12 12 10 10 10 10 16 10 10 10 12 18 管箱厚度外头盖厚度浮头厚度壳体厚度封头封头封头园筒短节法兰厚度拱盖 ∮＝ ∮＝ ∮＝ ∮＝1 图样实际 (外园) 图样实际厚度(长度) ∮＝1 图样实际厚度(长度) ∮＝1 0.85 0.85 0.85 ∮325× ∮426× 46 10 10 5.9 6.5 8 8 12 5.1 5.5 381 12(390) 10(125) 54 ∮325× ∮426× 10 7 10 6.5 7 10 10 7.6 8.5 10 10 6.5 12 381 12(350) 10(115) ∮325× 12 12 12 12 8.5 9.6 8.5 9.6 12 10.5 11.7 12 14 14(340) 47 ∮426× 10(115) 4.6 4.8 8 8 8 8 10 4 4 8 8 4 5.2 480 12(370) ∮426× 48 10(120) 5.5 6 8 8 5.5 6 8 8 6.1 6.7 8 8 10 480 12(380) 54 ∮426× 10(120) 6.5 8 8 5.9 6.5 7.2 8 8 10 5.9 6.5 8 8 480 14(390) 68 16(340) 10(115) 7.6 8.5 10 10 8.6 10 10 8.8 9.8 10 12 12 7.6 480 89 22(320) 16(155) 16 18 10.5 11.75 12 14 13 14.8 16 10.5 11.75 12 14 480 50 10(110) 10(430) 8 8 10 8 8 5.3 5.7 4.9 5.2 8 8 4.9 5.2 580 58 12(440) 10(125) 8 6.1 6.7 8 8 6.8 7.4 8 8 10 6.1 6.7 8 580 67 12(410) 10(130) 6.5 7.2 8 8 6.5 7.2 10 10 12 8 8 7.3 8.1 580 82 18(440) 12(160) 8 9.8 10 12 8 9 10 12 9.9 11.2 12 12 16 580 108 28(490) 18(165) 13 14.8 16 16 13 14.8 16 16 15 17.2 18 18 22 580 58 10(420) 10(120) 5.3 5.7 8 8 5.3 5.7 8 8 5.7 6.2 8 8 10 680 62 12(420) 10(120) 6.8 7.4 8 8 6.8 7.4 8 8 7.4 8.2 10 10 12 680 77 10(140) 14(400) 7.3 8.1 10 10 10 8 8.9 10 10 14 10 7.3 8.1 680 101 22(430) 14(160) 9.9 11.2 12 12 9.9 11.2 12 12 11.1 12.6 14 14 14 680 130 20(180) 34(440) 15 17.2 18 18 18 17.1 19.6 20 20 26 18 15 17.2 680

气-汽对流传热综合实验

气-汽对流传热综合实验一、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中。

通过对本换热器的实验研究，可以掌握对流传热系数i α的测定方法，加深对其概念和影响因素的理解；并应用线性回归分析方法，确定关联式4.0PrRemA Nu =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0NuNu ，了解强化传热的基本理论和基本方式。

二、套管换热器实验简介㈠光滑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，空气走内管，蒸气走外管。

对流传热系数i α可以根据牛顿冷却定律，用实验来测定im i i 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；m t ∆—内壁面与流体间的温差，℃。

m t ∆由下式确定： 221t t t t w m +-=∆ （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 CpW Q mm i -= （4）其中质量流量由下式求得：3600m m 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。

对流传热实验

4．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，然后开启和关闭控制阀；
5. 实验操作时应注意安全，防止触电和烫伤； 6.测量时应逐步加大气相流量，记录数据。否则实验数值误差较大。
七、实验记录及数据处理
1.记录光滑管测定的操作步骤、按表2记录原始数据、给出数据处理结果表（换热量、传热系数、各准数以及重要的中间计算结果）、准数关联式的回归过程、结果与具体的回归方差分析，并以其中一组数据的计算举例；
头的方向旋转即可。
5
T

2
12
4
T
T
6 89
T
73
T
T
PT
10 1
11 φ 42 不锈钢管
1、550W旋涡风机 2、冷流体出口温度 3、冷流体入口温度 4、热流体出口温度 5、热流体入口温度 6、调节阀 7、普通套管换热器 8、0.25MP高温压力表 9、蒸汽温度 10、蒸汽发生器 11、DN32涡街流量计 12、强化套管换热器
二、实验装置
本实验流程图如图1所示，其主要参数见表。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。
五、实验操作
1.实验前的准备,检查工作. (1) 向电加热釜加水至液位计 2/3 处； (2) 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； (3) 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)加热一段时间后水沸腾,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 t(℃)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各数值。(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 6-10 个数值，最小,最大流量值一定要做； (6) 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 6-10 组实验数据； 3．实验结束 (1)关闭加热器开关，过 10 分钟后关闭鼓风机,并将旁路阀全开； (2) 切段总电源； (3) 若需几天后再做实验,则应将电加热釜中的水放干净；

传热综合实验实验报告

传热综合实验一、实验目的：1、掌握传热系数K 、传热膜系数α1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me AR Nu =中常熟A 、指数m 的值；3、通过对普通套管换热器和强化套管换热器的比较，了解工程上强化传热的措施；4、掌握孔板流量计的原理；5、掌握测温热电偶的使用方法。

二、实验原理（一）无量纲准则数对流传热准数关联式是无量纲准则数之间的方程，主要是有关Nu 、Re 、Pr 等数据组的关系。

雷诺准数μρdu =Re努赛尔特准数λαdNu =普兰特准数λμP C =Pr式中：d ——换热器内管内劲，m ；α——空气传热膜系数，W ·m -2·℃； ρ——空气密度,kg ·m -3；λ——空气的传热系数,W ·m -1·℃；p C ——空气定压比热，J ·kg -1·℃；μ——空气的动力粘度，Pa ·S 。

实验中用改变空气的流量来改变准数Re 之值。

根据定性温度计算对应的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。

（二）对流传热准数关联式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：nm C Nu Pr Re =系数C 、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孔板流量计的压差，空气的进、出口温度和换热器的壁温，根据所测的数据，经过差物性数据和计算，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me AR Nu =中常数A 、m 的值。

（三）线性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vPr 分别回归。

为了便于掌握这类方程的关联方法，可去n=0.4。

这样就简化成单变量方程。

两边取对数，得到直线方程Re lg lg Prlg4.0m C Nu+= 在双对数坐标系中作图，找出直线斜率，即为方程的指数m 。

换热器计算excel表

初选结构管间距s （m）管束中心处一排数管ne 72 管束外沿与壳体间距壳体内径Ds （m）长径比l/Ds 弓形折流板弓高h（m）折流板间距 B(m) 折流板数nB
换热器原理的计算
计算公式来自续表5-19 《换热器原理及计算》
0.025 0.02 71.07526759 6 9.730284632
35000 表5-2
均满足
35000 表5-2
375
0.9
Ao
0.0675
uo(m/s)
193.415638
△P1’
3170.94175
△P2'
4038.11341
△Po
14418.1103
12253.7873
1500 ρ w2<3300
1374.185668
1.2 <1.4 26355.44259
尺寸计算
[δ ]t
壳程接管直径d1 管程接管 d2 δ
总传热系数K Rsi Rso K K/K' 换热器的实际传热面积依Qi＝ Si△tm
2100<Re< 6069.676358 6000不用校正 38.08486237 1 0.907006351 μ w按照7.5℃取 2300<Re< 10000
hi
1051.45766
壳程压降
压强校核
计算公式来自管壁温度续表5-19《换热器原理及计管外壁热流密度q1 （W/m/ ℃）
3Φ 850983.7832 43.87192778 36 22 0.938
1.6 55.0234624
取壳程流速 m/s
15
单程管长 L（m）管程

对流传热系数的测定实验指导书

对流传热系数的测定实验指导书1 训练目的：1．1熟悉换热装置中的各种设备及名称、各类测量仪表及名称、控制阀门的作用、冷热流体进出口位置等。

1．2了解换热器的结构，掌握对装置的试压、试漏等操作技能。

1．3掌握传热系统的流程和开、停车步骤及常见事故的处理方法。

1．4学会对流传热系数的测定方法。

1．5测定空气在圆形直管内（或螺旋槽管内）的强制对流传热系数，并把数据整理成准数关系式。

1．6了解影响对流传热系数的因素和强化传热的途径。

2．实验内容：测定不同空气流量下空气和水蒸汽在套管换热器中的进出口温度，求得空气在管内的对流传热系数。

3 基本原理3．1准数关系式对流传热系数是研究传过程及换热性能的一个很重要的参数。

在工业生产和科学研究中经常采用间壁式换热装置来达到物料的冷却和加热目的，这种传热过程是冷热流体通过固体壁面（传热元件）进行的热量交换，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流传热所组成。

由单位传热速率议程式知，单位时间、单位传热面积所传递的热量为q=K（T－t）而对流传热所传递的热量，对于冷热流体可由牛顿定律表示q=a h·（T－T wl）或q=a·（t w2－t）式中q—传热量，W/℃；a—给热系数，W/㎡；T—热流体温度，℃；t—冷液体温度，℃；T w1、t w2—热冷液体的壁温，℃；下标：c—冷侧面h—热侧由于对流传热过程十分复杂，影响因素极多，目前尚不能通过解析法得到对流传热系数的关系式，它必须由实验加以测定获得各种因素下对流传热系数的定量关系。

为了减少实验工作量，采用因次分析法将有关的影响因素无因次化处理后组成若干个无因次数群，从而获得描述对流传热过程的无因次方块字程。

在此基础上组织实验，并经过数据处理得到相应的关系式，如流体在圆形（光滑）直管中做强制对流传热时传热系数的变化规律可用如下准数关联式表示N u=CR e m P r n=ad/λR e=duρ/µ=dw/AμNμ—努塞尔特准数；Re—雷诺准数；P r—普兰特准数；w—空气的质量流量，㎏/s；d—热管内径，m；A—换热管截面积，㎡；μ—定性温度下空气的粘度，P a·S；λ—定性温度下空气的导热系数，W/（m·℃）；a—对流传热系数，W/（㎡·℃）；当流体被加热时，n=0.4；被冷却时，n=0.3。

实验4 传热实验

实验4 传热实验 (Ⅰ) 换热系数K 的测定一、实验目的1. 测定单壳程单管程列管式换热器的总传热系数K ；2. 学会传热过程的调节方法。

二、基本原理1.传热速率方程式工业上大量存在的传热过程（指间壁式传热过程）都是由固体内部的导热及各种流体与固体表面间的给热组合而成。

传热过程的基本数学描述是传热速率方程式和热量衡算式。

热流密度q 是反映具体传热过程速率大小的特征量。

对q 的计算，需要引入壁面温度，而在实际计算时，壁温往往是未知的。

为实用方便，希望能避开壁温，直接根据冷﹑热流体的温度进行传热速率的计算。

在间壁式换热器中，热量习惯地由热流体传给壁面左侧﹑再由壁面左侧传导至壁面右侧﹑最后由壁面右侧传给冷流体。

在定态条件下，并忽略壁面内外的差异，则各环节的热流密度相等，即c w w w hw t t t T T T AQ q αλδα11-=-=-==（4-1）由（4-1）式可以得到阻力推动力=++-=cht T q αλδα11(4-2)由上式，串联过程的推动力和阻力具有加和性。

在工程上，上式通常写成：)(t T KA Q -= (4-3)式中c hK αλδα111++=(4-4)式（4-4）为传热过程总热阻的倒数，称为传热系数。

比较（4-1）和式（4-2）两式可知，给热系数A 同流体与壁面的温差相联系，而传热系数K 则同冷﹑热流体的温差相联系。

由于冷流体的温度差沿加热面是连续变化的，且此温度差与冷﹑热流体的温度成线性关系，故将（4-3）式中（T-t ）的推动力用换热器两端温差的对数平均温差来表示，即m t KA Q ∆= (4-5)2.热量衡算方程式)()(2112T T C q t t C q Q ph m h pc m c -=-= (4-6)3. 传热过程的调节在换热器中，若热流体的流量q mh 或进口温度T 1发生变化，而要求出口温度T 2保持原来数值不变，可通过调节冷却介质流量来达到目的。

套管换热器传热实验实验报告数据处理

套管换热器传热实验实验报告数据处理我们组做的是实验I :1， Q=m s1c 1 △t 1求K 得先求QQ=m s 1C 1△t 1 ,其中，C 1=所以得先求m s 1 , C 1， △t 1,◇1m s1=V s1ρ 要得求V s1，V s1=u 1A ，V s1 =C 0A 0ρρρ/o (2）-gR C 0为空流系数，C 0=0.855,A 0为空口面积，A 0的计算方法如下：A 0 =π4d 02, d 0=20.32 mm,故 A 0= π4 ×（20.321000 ）2=3.243293×10-4 m 2R 为压计差读数A=π4 d 2,d 为内管内径=20mm ，用内插法求解空气密度 ρ 值这样求得m s 1，◇2 C 1 的求法为先查表的相近温度下空气的C 值，然后用内插法求得对应平均温度对应的的C 1值◇3求△t 1=t△t 1,=t=t 1+ t22t 1 为进口温度 t 2 为出口温度进口温度t 1的求解方法由热电偶中的电位Vt ，按照公式求[]2000000402.00394645.0t t V E t t++=得Et ，再由852.4901004.810608.1105574.1543-⨯⨯+⨯=---tE t 求得t 1值出口温度t 2的求解方法由热电偶中的电位Vt ，按照公式[]2000000402.00394645.0t t V E t t++=求得Et ，再由852.4901004.810608.1105574.1543-⨯⨯+⨯=---tE t 求得t 2值由以上步骤求出 Q2 ，由Q=KA △t m 求出K 值 K=QA △t mQ 由第一步已经求出，A 为内管内径对应的面积，A=2πrL ,r=17.8mm=0.0178 m,A=2×3.14×0.0178×1.224=0.13682362 m 2 3 ,求Re ，Nu流体无相变强制湍流经圆形直管与管壁稳定对流传热时，对流传热准数关联式的函数关系为：(,,)lNu f Re Pr d=对于空气，在实验范围内，Pr 准数基本上为一常数；当管长与管径的比值大于50 时，其值对 Nu 的影响很小；则 Nu 仅为 Re 的函数，故上述函数关系一般可以处理成：m Nu aRe =式中，a 和 m 为待定常数。

换热器传热系数的测定数据记录及处理

123平均12318050495049.745.845.046.028*********.745.644.745.438050505050.044.945.445.048059596059.353.453.153.758059605959.352.753.653.468060596059.753.852.753.378069706969.362.262..562.088070706969.762.462.661.798070707070.062.562.162.6123456808080808080150505060606025050506060603505050606060平均50.050.050.060.060.060.0144.844.945.054.053.853.7244.844.644.953.853.353.3345.145.045.054.153.853.7平均44.944.845.054.053.653.660.080.096.060.080.096.0117.917.817.818.318.318.2217.917.817.918.418.318.2318.017.917.918.418.318.2平均17.917.817.918.418.318.2122.121.120.624.322.822.3222.221.120.724.422.822.2322.221.120.724.122.922.1平均22.221.120.724.322.822.2热水流量Vhm3/s 2.2E-05 2.2E-05 2.2E-05 2.2E-05 2.2E-05 2.2E-05热水定性温度Tm 摄氏度47.547.447.557.056.856.8冷水定性温度tm 摄氏度20.119.519.321.320.620.2玻璃导热系数W/(m*K) 1.09 1.09 1.09 1.09 1.09 1.09热水密度kg/m3988988988988988988冷水密度kg/m3998998998998998998热水比热Cp,h kJ/(kg*K) 4.174 4.174 4.174 4.174 4.174 4.174冷水比热Cp,c kJ/(kg*K) 4.183 4.183 4.183 4.183 4.183 4.183热水导热系数λh W/(m*K)0.6480.6480.6480.6480.6480.648冷水导热系数λc W/(m*K)0.60.60.60.60.60.6热水粘度μh Pa*s 0.000550.000550.000550.000550.000550.00055热水Pr 准数Prh 3.54 3.54 3.54 3.54 3.54 3.54冷水粘度μc Pa*s0.0010.0010.0010.0010.0010.001T 进/摄氏度T 进/摄氏度热水流量(L/h)T 出/摄氏度T 出/摄氏度冷水流量(L/h)t 进/摄氏度t 出/摄氏度编号编号热水流量(L/h)冷水Pr准数Pr c 6.97 6.97 6.97 6.97 6.97 6.97螺旋管内径mm666666螺旋管壁厚mm111111热水放出热量Qh W467.38473.49461.27552.91583.46589.57冷水吸收热量Qc W294.54303.05311.71410.51420.56445.29平均热量W380.96388.27386.49481.71502.01517.43换热面积A m20.030.030.030.030.030.03对数平均温差Δtm摄氏度27.4027.9428.2035.6736.2436.57实验总传热系数K e W/(m*K)463.49463.23456.81450.19461.71471.64热水流速u h m/s0.790.790.790.790.790.79热水雷诺数Re h849184918491849184918491冷水流速u c m/s0.024450.03260.039120.024450.03260.03912冷水雷诺数Re c879879879879879879热水对流传热系数αh W/(m*K)5048.455048.455048.455048.455048.455048.45冷水对流传热系数αc W/(m*K)100010001000100010001000总传热系数K(理论值)W/(m*K)472.70472.70472.70472.70472.70472.70偏差ΔK 1.95% 2.00% 3.36% 4.76% 2.32%0.2247%平均123平均123平均45.660.017.917.917.917.922.622.522.722.645.280.017.918.018.018.021.621.421.521.545.196.018.018.018.018.020.921.020.920.953.464.018.118.118.118.124.024.024.024.053.280.018.218.318.318.323.023.122.923.053.396.018.318.418.418.422.422.222.322.362.164.019.019.018.818.926.626.426.326.462.280.018.918.919.018.925.025.124.925.062.488.019.219.119.019.124.524.524.524.578980808070707070707070707070.070.070.062.061.861.661.661.561.462.161.961.661.961.761.560.080.090.018.818.618.518.818.618.518.918.718.518.818.618.526.524.523.726.324.423.626.624.323.726.524.423.72.2E-05 2.2E-05 2.2E-0566.065.965.822.721.521.11.09 1.09 1.099889889889989989984.174 4.174 4.1744.183 4.183 4.1830.6480.6480.6480.60.60.60.000550.000550.000553.54 3.54 3.540.0010.0010.001冷水流量(L/h)t 进/摄氏度/摄氏度t 出/摄氏度6.97 6.97 6.97666111742.30757.58775.91531.11534.97539.22636.71646.27657.560.030.030.0343.3044.3444.66490.16485.87490.76#####0.790.790.79 8491849184910.024450.03260.036688798798795048.455048.455048.45100010001000472.70472.70472.70##### -3.69%-2.79%-3.82%0.48%。

套管式换热器设计excel表格

套管式换热器设计Excel表格一、前言在工程领域中，换热器是一种常见的设备，它用于在不同介质之间传递热能。

而在换热器设计中，Excel表格是一种非常有效的工具，可以帮助工程师进行各种计算和数据分析。

本文将介绍如何使用Excel表格进行套管式换热器的设计。

二、套管式换热器的基本原理套管式换热器是一种常见的换热设备，它由内外两个管道组成，通过内外两个管道之间的热传导来实现换热。

其中，热源介质通过内管道流动，被换热介质通过外管道流动，通过内、外两个介质之间的热交换来实现换热的目的。

三、使用Excel表格进行套管式换热器设计的步骤1. 数据收集和整理需要收集和整理与换热器设计相关的数据，包括热源介质和换热介质的流量、温度、压力等参数，以及换热器的材料、尺寸等设计要求。

2. 基本参数计算利用Excel表格，可以进行热传导计算、传热系数计算等基本参数的计算，这些参数对于换热器的设计至关重要。

3. 换热面积计算通过Excel表格，可以根据所收集的数据和计算得到的基本参数，来计算换热器的换热面积。

换热面积是换热器设计中最重要的参数之一，它直接影响着换热效率和设备尺寸。

4. 压降计算换热器在工作过程中，会产生一定的压降。

通过Excel表格，可以进行换热介质和热源介质在换热器中的压降计算，从而确定合理的设计参数。

5. 材料选型和成本评估利用Excel表格，可以对不同的换热器材料进行评估和比较，从而选择合适的材料。

还可以通过Excel表格进行成本估算，从而为工程决策提供数据支持。

四、套管式换热器设计Excel表格的优势1. 灵活性利用Excel表格进行换热器设计，可以根据实际需求进行定制化设计，灵活性较高。

2. 数据可视化通过Excel表格，可以将设计过程中的数据进行图表展示，更直观地呈现设计结果。

3. 数据处理能力Excel表格具有较强的数据处理能力，可以进行复杂的计算和数据整合，极大地提高了工程设计的效率。

五、结语本文介绍了如何利用Excel表格进行套管式换热器的设计，从数据收集到最终设计参数的计算，都可以通过Excel表格来实现。

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：。

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。

换热器数据表

1
AU3
AU10/PN10/PN16 600 400 600 95 57 83 111 167 209 49 93 145 195 247 55 97 147 197 247 297 347 47 89 137 187 237 285 335 79 123 167
M16 550 350 550 M20 750 1050 1350 550 750 M24/M30 1050 1350 1650 550 750 1050 M24/M30 1350 1650 1950 2250 550 750 1050 M24/M30 1350 1650 1950 2250 750 1050 1350 M30 1800 211 1650
10
பைடு நூலகம்
AN5
AC15/PN10/PN16
800 1200 1500 650 900 1200
M20
750 1050 1350 550 750 1050
11
AN10
AC45/PN10/PN16
1500 1800 2100 2400 900 1200 1500
M24
1350 1650 1950 2250 750 1050 1350
2496*870
3.2
3.2
3.8
序号
新型号
老型号
导杆长度 3600 4000 1200 1500 1800 2100 2400 2800 3200 3600 4000 1200 1500 1800 2100 2400 2800 3200 3600 4000 1200 1500 1800 2100
最大片数 259 319 379 459 539 619 701 123 175 227 277 329 399 467 537 605 111 163 215 267 319 387 457 525 595 101 153 205 257 309 377 447

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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