化工传热综合实验装置
化工传热综合实验
化工传热综合实验装置说明书天津大学化工基础实验中心2011．7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，从而减小换热器的体积和重量，提高现有换热器换热能力，减小换热阻力，降低换热器动力消耗，使换热器在较低温差下就可以工作，从而有效地利用能源，节省资金。
强化传热的方法有多种，本实验装置采用的是在换热器内管插入螺旋线圈的方法来达到强化传热的目的。
螺旋线圈内部结构如图-1所示，线圈由直径3mm 以下的铜丝和钢丝按一定节距绕成。
在普通套管换热器内将金属螺旋线圈插入并固定，即构成强化传热管。
靠近管壁区域，流体一方面受到螺旋线圈的作用而发生旋转，一方面还周期性地受到线圈螺旋金属丝的扰动，使湍流程度增大，减小层流内层厚度，从而达到强化传热的目的。
由于绕制线圈的金属丝直径很细，流体旋流强度较弱，所以流动阻力小，有利于节省能源。
螺旋线圈以线圈节距H 与管内径d 的比值为技术参数，另外，管长与管径之比（管径比）是影响传热效果和阻力系数的重要因素。
强化传热的机理较为复杂，经过多年实验研究，人们总结出了mB Nu Re 的经验公式，其中B 和m 值的大小因螺旋丝尺寸不同而变化。
按照实验方法操作，确定不同流量下Rei 与Nu 的数值，再通过线性回归最终确定B 和m 的数值。
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指标，它的形式是：Nu /Nu 0，其中Nu 是强化管的努塞尔准数，Nu 0是普通管的努塞尔准数，显然，强化比Nu /Nu 0＞1，且比值越大，强化效果越好。
1.传热综合实验装置流程图见图-2，仪表面板示意图见图-3。
图-1 螺旋线圈内部结构图-2 空气-水蒸气传热综合实验装置流程图1-液位计；2-储水罐；3-排水阀；4-蒸汽发生器；5-强化套管蒸汽进口阀； 6-光滑套管蒸汽进口阀；7-光滑套管换热器；8-内插有螺旋线圈的强化套管换热器；9-光滑套管蒸汽出口；10-强化套管蒸汽出口；11-光滑套管空气进口阀；12-强化套管；空气进口阀；13-孔板流量计；14-空气旁路调节阀；15-旋涡气泵2.实验装置主要技术参数1.传热管结构参数见附表一表一：传热管结构参数图-3 实验仪表面板图2.空气流量计(1)孔板压力传感器及数字显示仪表组成空气流量计。
SG-HG16 化工传热综合实验装置
SG-HG16 化工传热综合实验装置SG-HG16 化工传热综合实验装置技术指标说明装置特点1、整个装置美观大方，结构设计合理，整体感强，具备强烈的工程化气息，能够充分体现现代化实验室的概念。
2、设备整体为自行式框架结构，并安装有禁锢脚，便于系统的拆卸检修和搬运。
3、本给热系数测定实验装置以空气和水蒸汽为介质，采用水蒸汽-空气换热体系，数据测量准确，实验效果理想，自动化程度高。
4、整套实验装置可根据用户要求，选择采用光滑管与强化换热管，进行两种换热形式的效果对照。
5、采用工业化自动蒸汽发生器提供蒸汽源，操作简洁、方便，更为安全。
6、蒸汽发生器设计有安全水封，消除安全阀失灵带来的安全隐患。
7、整套设备除去特殊材料外均采用工业用304全不锈钢材料制作，整体进行精细抛光处理，体现整个装置的工艺完美性。
8、装置设计可360度观察，实现全方位教学与实验。
装置功能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、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=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。
3、求取简单套管换热器、强化套管换热器的对流传热系数αi总传热系数Ko。
4、了解热电偶、热电阻温度计的使用。
设计参数普通传热管：空气流量:4-40m3/h，空气温度：常温-60℃，常压操作。
雷诺准数Re:104—5*104，努塞尔准数Nu：40-120，普兰德准数Pr：0.7。
对流传热系数αi：50-150 W/m2·℃。
强化传热管：空气流量：4-40m3/h，空气温度：常温-60℃，常压操作。
雷诺准数Re：104—5*104，努塞尔准数Nu：40-120，普兰德准数Pr：0.7。
对流传热系数αi：100-200 W/m2·℃；强化比：1.3--2.0。
化工传热综合实验装置
化工传热综合实验装置说明书化学与生物工程学院环境工程实训室2016．11一、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iα的测定方法，加深对其概念和影响因素的理解。
2.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， 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。
3.学会并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.由实验数据及关联式Nu=ARe m Pr 0.4计算出Nu 、Nu 0，求出强化比Nu/Nu 0，加深理解强化传热的基本理论和基本方式。
二、实验内容：1.测定5-6组不同流速下简单套管换热器的对流传热系数i α。
2.测定5-6组不同流速下强化套管换热器的对流传热系数i α。
3.对i α的实验数据进行线性回归，确定关联式Nu=ARe m Pr 0.4中常数A 、m 的数值。
4.通过关联式Nu=ARe m Pr 0.4计算出Nu 、Nu 0，并确定传热强化比Nu/Nu 0。
三、实验原理：1.普通套管换热器传热系数测定及准数关联式的确定： （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律，通过实验来测定。
因为i α<<o α ,所以传热管内的对流传热系数≈i αK ，K （W/m 2·℃）为热冷流体间的总传热系数，且 ()i m i s t Q K ⨯∆=/ 所以： im ii 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； mi t ∆—管内平均温度差，℃。
平均温度差由下式确定： m w mi t t t -=∆ （2）式中：m t —冷流体的入口、出口平均温度，℃； 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，所以t w 近似等于热流体的平均温度。
(A-10)化工传热综合实验
换热器传热系数测定实验装置说明书天津大学化工基础实验中心2014.08一、实验目的：1.了解套管换热器和列管换热器的结构，掌握对流传热系数i α和总传热系数的测定方法，加深对其概念和影响因素的理解。
2.学会并应用线性回归分析方法，确定传热管关联式Nu=ARe m Pr 0.4中常数A 、m 数值。
二、实验内容：1.测定不同流速下套管换热器的对流传热系数i α。
2.测定不同流速下列管换热器的总对流传热系数K 。
3.对i α实验数据进行线性回归，确定关联式Nu=ARe m Pr 0.4中常数A 、m 的数值。
三、实验原理：1.套管换热器传热系数测定及准数关联式的确定： （1）对流传热系数i α的测定在该传热实验套管换热器中，空气走内管，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（空气）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。
实验七 传热综合实验
2.若从实验中通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，于是也可由牛顿冷却定律(对流 传热速率方程)得出:
Q i A i t m
需测：
空气的流量
空气进入传热管的温度t1 ( ℃ ) 空气走出传热管的温度t2 ( ℃ ) 传热内管外壁温度
三、设备主要技术数据
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7～10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,加热电压可以保持不变,
也可随空气流量的变化作适当的调节。
七、数据处理
1、将实验数据整理成和Re的对应关系，并在双对 数座标上绘出图线，求出斜率和截距，进而得出 准数关联式。 2、将计算中有关重要参数整理，列表并做适当分析。
四、实验装置
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 附图：空气-水蒸气传热综合实验装置流程图
3．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。
化工原理实验教学研究室
4．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。 5．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。
传热实训单元装置说明书及操作规程20120314
化工专业技能操作实训装置UTS系列产品操作规程传热操作实训装置（UTS-CR)编制：校对：审核：批准：河北工程大学化学化工系二○一四年四月目录第1章装置说明 01.1流程简介(附工艺流程示意图) 0第2章生产技术指标 (2)2。
1各项工艺操作指标 (2)2。
2主要控制回路 (2)第3章实训操作 (3)3.1开车前准备 (3)3.2开车 (3)3。
3停车操作 (8)3.3正常操作注意事项 (8)3。
5设备维护及检修.............................................................................. 错误!未定义书签。
附录 .................................................................................................................. 错误!未定义书签。
一、仪表说明......................................................................................... 错误!未定义书签。
二、阀门编号对照表............................................................................... 错误!未定义书签。
三、传热操作实训操作报表 (10)化工专业技能操作实训装置U T S系列产品操作规程——传热操作实训装置第1章装置说明1。
1流程简介(附工艺流程示意图）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。
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。
介质C：来自外管网的自来水.介质D:水经过蒸汽发生器R601汽化,产生压力为≤0。
传热单元综合实训装置操作指导书doc资料
综合传热实训装置实训操作指导书江苏昌辉成套设备有限公司2014.9目录一：前言 (3)二、实训目的 (4)三、实训原理 (4)（一）数据计算...................................................................... 4...（二）绘制热性能曲线，并作比较...................................................... 5.. 四、传热单元操作实训装置介绍............................................................ 5...（一）装置介绍...................................................................... 5...（二）换热器结构.................................................................... 6...1、套管式换热器................................................................. 6...2、管壳式换热器（列管换热器）................................................... 6..3、板式换热器................................................................... 7...4、U型换热器 ........................................................................ ..8（三）工艺流程...................................................................... 9...1、实训设备配置 (11)2、仪表及控制系统一览表........................................................ 1..23、能耗一览表.................................................................. 1..2.五、实训步骤........................................................................... 1..3..（一）.......................................................................... 开机准备1..3.（二）.......................................................................... 正常开机1..3.（三）.......................................................................... 正常关机1..8.（四）.......................................................................... 正常关机（按下表记录实验数据）................................................................. 1..9、八、亠一、刖言职业教育的根本是培养有较强实际动手能力和职业精神的技能型人才，而实训设备是培养这种能力的关键环节。
传热综合性实验装置在化工原理教学中的应用
１ ７ ｌ ６ ｌ ，
图 １ 空气对 流传热 系数测定实验装置图 １ 风机 ；． ． ２ 孔板流量计 ；． ３ 空气进 口阀；． ４ 旁路阀 ；． 汽套管 ； ５蒸 ６ 内管 ；． ． ７ 温度计 ；＋ ８ 温度计 ；． ９ 蒸汽压强表 ；０ 蒸汽入 口阀；１ 视镜 ； １． １． １． ２ 空气旁路 ；３放空阀 ；４ 安全阀；５ 单管压差计 ； ． １． １． １． ｌ 孔板前表压计 ； ６ １ ． 差 计 ；８ 转换 开关 ；９ 电位 差 计 ；０ 水 瓶 ；１ 疏 水 器 ； ７压 １． １． ２． ２．
１ 新 旧装 置 的 对 比
更 换 新 传 热 装 置 之前 使 用 的 传 热 实 验 装 置 流 程 如 图 １ 示 。 所
实验装置为套管式换热器 ， 管外通 入水蒸气 ， 管内通入空气 ， 水蒸 气 由电加热锅炉提供 ， 蒸气冷凝后 产生的冷却水直 接排 出。温度 采 用 温 度 计 和 热 电偶 测 定 ， 电位 差计 配合 热 电 偶测 温 。 由 Ｊ 新传热装置采用了北京化工大学开发 的传热实验装置如 图 ２ 所示 。锅炉也采用 电加热 ， 旧装置都采用 空气与水蒸气进 行换 新 热 。与 旧装 置相 比， 新装置体积比旧装置小很多 ， 旧装置的锅炉体 积为 ０ １２ｎ ， ．１ ｌ 新装置锅炉的体积仅为 ０ ０５ｍ 。新装置锅 炉体 ．０ 积小 占地面积小 ， 加热时间短 ， 蒸气产生速度快 ， 能耗低 ， 实验过程 中产 生 的冷 凝水 回到 锅 炉 循 环 使 用 。 旧装 置 因锅 炉 大 ， 热 时 间 加 太长 ， 耗能过大 ， 冷凝水也没有实现循环使 用。使 用新 装置后 ， 旧 装置并没有全部拆掉 ， 实验过程 中 ， 讲解 时新 旧装 置做对 比， 可以 加强学生对设备的节能 ， 原料 的循环利用等工程观工 学院 ，吉林 吉林 １２２ ） ３０２
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。
YUY-HY143综合传热实验装置
YUY-HY143综合传热实验装置装置功能：1、通过实验验证圆形直管内强制对流传热的经验关联式(Dittus-Boelter关联式）。
2、测定管外蒸气冷凝给热系数与总传热系数，与管内给热系数比较。
3、测定螺纹管强化传热系数，与光滑管比较。
4、观察分析管外蒸气冷凝状况,区別滴状冷凝和膜状冷凝。
5、冷凝液可循环回收，最大程度得减少蒸汽发生器补充蒸馏水的量。
6、全触摸集成化控制，高稳定数据传输，硬件加密。
7、装置可实现移动终端扫码，获取装置工艺视频介绍。
技术参数：1、测定流霣范围:4-40m³/h、管内雷诺数Re范围1.0~2.1x104,拟合精度R可达0.999;努塞尔准数Nu:40-120,普兰德准数Pr:0.7。
对流传热系数αi:50-200W/m2.℃。
2、每个套管有四个温度测点可以同时得到管外蒸汽对流传热系数和管内对流传热系数的计算值和实测值。
3、普通套管换热器:内套管（Φ22x2mm）为:铜质光滑管;有效长度1200mm,高硼硅视镜，蒸汽管道Φ76x4nnm,外保温。
4、强化套管换热器:内套管(Φ22x2mm)为:铜质波纹管;有效长度1200mm,高硼硅视镜，蒸汽管道cp76x4mm,外保温。
5、蒸汽发生器:304卫生级不锈钢，容积20L,最大压力≥0.5MPa,加热功率2*2.0KW。
2组加热,1组固定+1组可调;带防爆水封及冷凝液回收装置。
消除安全阀失灵带来的安全隐患。
6、蒸汽气液分离器:304卫生级不锈钢，容积5L,配疏水阀。
7、孔板流量计，孔板喉径:Φ25mm,风压传感器O-1OKPa。
8、蒸汽压力测里:压力传感器，测量范围:0-0.25MPa,精度0.5级。
9、中央处理器:执行速度0.64μs,内存容量16K,功能:数据处理运算。
10、采用一体机平板触摸电脑，全程数字化触摸屏控制操作。
HMI:投射式触控技术，5000万次触摸点，内存2G,功能：中央处理器数据显示控制。
11、额定电压:380V,总功率:5kw,12、外形尺寸:2000x580x1800mm(长x宽x高），外形为可移动式设计，带刹车轮，高品质铝合金型材框架，无焊接点，安装拆卸方便，水平调节支撑型脚轮。
浙江大学化工原理(过程控制)实验报告_传热综合实验2
实验报告课程名称：__过程工程原理实验（甲）I__ 指导老师：____ 成绩：__________ 实验名称：传热综合实验 实验类型：工程实验 同组学生姓名：_______ 一、实验目的和内容 二、实验装置与流程示意图 三、实验的理论依据（实验原理） 四、注意事项 五、原始记录数据表 六、整理计算数据表 七、数据整理计算过程举例 八、实验结论 九、实验结果的分析和讨论 一、实验目的和内容 1、掌握空气在普通和强化传热管内的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 BRe =Nu 形势的准数方程，并与教材中相应公式进行比较。
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、实验装置与流程示意图本实验装置流程如图1由蒸汽发生器、孔板流量变送器、变频器、套管换热器及温度传感器、智能显示仪表等构成。
专业: _________ 姓名：_________ 学号：_________ 日期：_________ 地点： _________图1 竖管对流传热系数测定实验装置流程图表1 竖管对流传热系数测定实验装置流程图符号说明表空气进行换热交换，冷凝水经排出阀排入盛水装置。
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：本实验中，普通和强化实验通过管路上的切换阀门进行切换。
三、实验的理论依据（实验原理）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、热两种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。
本装置主要研究汽—气综合换热，包括普通管和加强管。
其中，水蒸汽和空气通过紫铜管间接换热，空气走紫铜管内，水蒸汽走紫铜管外，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，使换热效果更明显。
传热综合实验控制装置
传热综合实验控制装置一、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. 测定列管式换热器的总传热系数，测定管内传热系数α与Re 之间的关系；3. 考察流体流速对总传热系数的影响；4. 比较套管换热器中普通管和强化管给热系数的不同；5. 比较并流流动传热和逆流流动传热的特点，并测定其给热系数的大小；6. 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；7. 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。
传热过程达到稳定时，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）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 ∙℃)；T t 图4－1间壁式传热过程示意图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，℃。
热力学实验：空气-水蒸气传热综合实验(套管,列管)
化工传热方式、传热系数测量综合实验目录一、实验目的： (1)二、实验内容： (1)三、实验原理： (1)1.普通套管换热器传热系数测定及准数关联式的确定： (1)2.强化套管换热器传热系数、准数关联式及强化比的测定 (2)3.列管换热器总传热系数K (3)四、实验装置的基本情况 (4)1.实验装置流程示意图 (4)2.实验设备主要技术参数 (6)五、实验操作步骤 (6)六、实验注意事项 (7)七、实验数据记录及数据处理过程 (7)1.光滑管及强化实验数据计算 (7)2.列管换热器总传热系数的测定数据计算 (9)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 α的测定方法，加深对其概念和影响因素的理解。
2.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， 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。
3.通过变换列管换热器换热面积实验测取数据计算总传热系数k ，加深对其概念和影响因素的理解。
4.认识套管换热器（光滑、强化）、列管换热器的结构及操作方法，测定并比较不同换热器的性能。
二、实验内容：1.测定5-6组不同流速下简单套管换热器的对流传热系数i α。
2.测定5-6组不同流速下强化套管换热器的对流传热系数i α。
3.测定5-6组不同流速下空气全流通列管换热器总传热系数k 。
4.测定5-6组不同流速下空气半流通列管换热器总传热系数k 。
三、实验原理：1.普通套管换热器传热系数测定及准数关联式的确定： （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律，通过实验来测定。
m i i i t S Q ∆⨯⨯=α （1）im ii S t Q ⨯∆=α （2）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 ∆—壁面与主流体间的温度差，℃。
传热综合及设计型实验装置的应用场所
传热综合及设计型实验装置的应用场所一、引言传热综合及设计型实验装置是一种用于研究传热现象的实验设备，它可以模拟不同的传热场景，通过测量和分析数据来验证理论模型和计算方法的准确性。
本文将介绍传热综合及设计型实验装置的应用场所，包括工业、教育、科研等领域。
二、工业领域在工业领域中，传热综合及设计型实验装置主要用于以下方面：1. 优化设备设计通过实验模拟不同的传热场景，可以评估设备的性能和效率，并确定最佳设计参数。
这有助于提高产品质量和生产效率。
2. 研究新材料新材料通常具有不同于传统材料的导热性能，因此需要进行更详细的分析。
通过传热综合及设计型实验装置可以模拟新材料在不同温度下的导热性能，并评估其适用性。
3. 节能与环保节能与环保是现代工业发展中非常重要的考虑因素。
通过传热综合及设计型实验装置可以评估不同节能技术的效果，并确定最佳方案。
此外，还可以评估不同的环境因素对设备性能的影响。
三、教育领域在教育领域中，传热综合及设计型实验装置主要用于以下方面：1. 教学实验传热综合及设计型实验装置是传热学科教学中必不可少的实验设备。
它可以帮助学生更好地理解传热现象，并掌握基本的实验技能。
2. 学术研究在教育领域中，一些高校和研究机构也会使用传热综合及设计型实验装置进行学术研究。
这些研究通常涉及新材料、新技术和新理论等方面。
四、科研领域在科研领域中，传热综合及设计型实验装置主要用于以下方面：1. 研究基础理论通过传热综合及设计型实验装置可以验证和改进基础理论模型和计算方法，从而提高理论水平。
2. 研发新技术一些创新性技术需要进行详细的分析和评估。
通过传热综合及设计型实验装置可以模拟不同的传热场景，评估新技术的效果，并确定最佳方案。
3. 研究新材料新材料通常具有不同于传统材料的导热性能，因此需要进行更详细的分析。
通过传热综合及设计型实验装置可以模拟新材料在不同温度下的导热性能，并评估其适用性。
五、总结传热综合及设计型实验装置是一种非常重要的实验设备，在工业、教育和科研领域中都有广泛应用。
化工原理实验装置
班级：11级制药工程姓名：陈鑫瑀学号：20115211031化工原理实验装置一．化工流动过程综合实验装置图1-1 流体流动过程综合实验流程示意图1-水箱；2-水泵；3-入口真空表；4-出口压力表；5、16-缓冲罐；6、14-测局部阻力近端阀；7、15-测局部阻力远端阀；8、17-粗糙管测压阀；9、21-光滑管测压阀；10-局部阻力阀；11-文丘里流量计（孔板流量计）；12-压力传感器；13-涡流流量计；18、32-阀门；20-粗糙管阀；22-小转子流量计；23-大转子流量计；24阀门；25-水箱放水阀；26-倒U 型管放空阀；27- 倒U型管；28、30-倒U型管排水阀；29、31-倒U型管平衡阀图1—2 流体流动过程综合实验装置【基本原理】1.流体阻力实验a.直管摩擦系数λ与雷诺数Re 的测定：直管的摩擦阻力系数是雷诺数和相对粗糙度的函数，即)/(Re,d f ελ=，对一定的相对粗糙度而言，(Re)f =λ。
流体在一定长度等直径的水平圆管内流动时，其管路阻力引起的能量损失为：ρρff p p p h ∆=-=21 ⑴又因为摩擦阻力系数与阻力损失之间有如下关系（范宁公式）22u d l p h ff λρ=∆= ⑵整理⑴⑵两式得22u p l d f∆⋅⋅=ρλ ⑶ μρ⋅⋅=u d R e ⑷式中： -d 管径，m ；-∆f p 直管阻力引起的压强降，Pa ；-l 管长，m ； -u 流速，m / s ；-ρ流体的密度，kg / m 3；-μ流体的粘度，N·s / m 2。
在实验装置中，直管段管长l 和管径d 都已固定。
若水温一定，则水的密度ρ和粘度μ也是定值。
所以本实验实质上是测定直管段流体阻力引起的压强降f p ∆与流速u （流量V ）之间的关系。
根据实验数据和式⑶可计算出不同流速下的直管摩擦系数λ，用式⑷计算对应的Re ，从而整理出直管摩擦系数和雷诺数的关系，绘出λ与Re 的关系曲线。
化工传热综合实验
化工传热综合实验装置说明书天津大学化工基础实验中心2013.03一、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 α的测定方法，加深对其概念和影响因素的理解。
2.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， 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。
3.学会并应用线性回归分析方法，确定传热管关联式Nu=ARe m Pr 0.4中常数A 、m 数值，强化管关联式Nu O =BRe m Pr 0.4中B 和m 数值。
4.根据计算出的Nu 、Nu 0求出强化比Nu/Nu 0，比较强化传热的效果，加深理解强化传热的基本理论和基本方式。
二、实验内容：1.测定5-6组不同流速下简单套管换热器的对流传热系数i α。
2.测定5-6组不同流速下强化套管换热器的对流传热系数i α。
3.对i α的实验数据进行线性回归，确定关联式Nu=ARe m Pr 0.4中常数A 、m 的数值。
4.通过关联式Nu=ARe m Pr 0.4计算出Nu 、Nu 0，并确定传热强化比Nu/Nu 0。
三、实验原理：1.普通套管换热器传热系数测定及准数关联式的确定：（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律，通过实验来测定。
因为i α<<o α ,所以传热管内的对流传热系数≈i αK ，K （W/m 2·℃）为热冷流体间的总传热系数，且 ()i m i s t Q K ⨯∆=/ 所以： 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；mi t ∆—管内平均温度差，℃。
平均温度差由下式确定： m w m i t t t -=∆ （2）式中：m t —冷流体的入口、出口平均温度，℃； 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，所以t w 近似等于热流体的平均温度。
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化工传热综合实验装置说明书化学与生物工程学院环境工程实训室2016．11一、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iα的测定方法，加深对其概念和影响因素的理解。
2.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， 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。
3.学会并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.由实验数据及关联式Nu=ARe m Pr 0.4计算出Nu 、Nu 0，求出强化比Nu/Nu 0，加深理解强化传热的基本理论和基本方式。
二、实验内容：1.测定5-6组不同流速下简单套管换热器的对流传热系数i α。
2.测定5-6组不同流速下强化套管换热器的对流传热系数i α。
3.对i α的实验数据进行线性回归，确定关联式Nu=ARe m Pr 0.4中常数A 、m 的数值。
4.通过关联式Nu=ARe m Pr 0.4计算出Nu 、Nu 0，并确定传热强化比Nu/Nu 0。
三、实验原理：1.普通套管换热器传热系数测定及准数关联式的确定： （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律，通过实验来测定。
因为i α<<o α ,所以传热管内的对流传热系数≈i αK ，K （W/m 2·℃）为热冷流体间的总传热系数，且 ()i m i s t Q K ⨯∆=/ 所以： im ii 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； mi t ∆—管内平均温度差，℃。
平均温度差由下式确定： m w mi t t t -=∆ （2）式中：m t —冷流体的入口、出口平均温度，℃； 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，所以t w 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= （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： )(12i i pi i i t t c W Q -= （4） 其中质量流量由下式求得： 3600ii i V W ρ=（5） 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。
c pi 和ρi 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。
t i1，t i2， t w ， V i 可采取一定的测量手段得到。
（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，被加热状态，准数关联式的形式为：n i mi i A Nu Pr Re =. （6）其中： i ii i d Nu λα=， i i i i i d u μρ=Re ， ii pi i c λμ=Pr 物性数据λi 、c pi 、ρi 、μi 可根据定性温度t m 查得。
经过计算可知，对于管内被加热的空气，普兰特准数Pr i 变化不大，可以认为是常数，则关联式的形式简化为：4.0Pr Re i mi i A Nu =（7） 这样通过实验确定不同流量下Re i 与i Nu ，然后用线性回归方法确定A 和m 的值。
2.强化套管换热器传热系数、准数关联式及强化比的测定：强化传热技术，可以使初设计的传热面积减小，从而减小换热器的体积和重量，提高了现有换热器的换热能力，达到强化传热的目的。
同时换热器能够在较低温差下工作，减少了换热器工作阻力，以减少动力消耗，更合理有效地利用能源。
强化传热的方法有多种，本实验装置采用了多种强化方式，具体见下表。
其中螺旋线圈的结构图如图一所示，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 的比值以及管壁粗糙度（h d /2）为主要技术参数，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m A Nu Re 的经验公式，其中A 和m 的值因强化方式不同而不同。
在本实验中，确定不同流量下的Re i 与i Nu ，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：0Nu Nu ，其中Nu 是强化管的努塞尔准数，Nu 0是普通管的努塞尔准数，显然，强化比0Nu Nu ＞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。
四、实验装置的基本情况：1.实验装置流程示意图（如图二所示）：图一 螺旋线圈强化管内部结构图二传热综合实验装置流程图1-光滑管空气进口阀；2-光滑管空气进口温度；3-光滑管蒸汽出口；4-光滑套管换热器；5-光滑管空气出口温度；6-强化管空气进口阀；7-强化管空气进口温度；8-强化管蒸汽出口；9-内插有螺旋线圈的强化套管换热器；10-光滑套管蒸汽进口阀；12-孔板流量计；13-强化套管蒸汽进口阀；14-空气旁路调节阀；15-旋涡气泵；16-储水罐17-液位计；18-蒸汽发生器；19-排水阀；20-散热器；其中2，5，7，11，12为测试点2.实验设备主要技术参数（如表一所示）：表一实验装置结构参数实验内管内径d i（mm）20.00实验内管外径d o（mm）22.0实验外管内径D i（mm）50实验外管外径D o（mm）57.0测量段（紫铜内管）长度L（m） 1.20强化内管内插物丝径h（mm） 1（螺旋线圈）尺寸节距H（mm）40孔板流量计孔流系数及孔径c0=0.65、d0=0.017 m旋涡气泵XGB─12型操作电压≤200伏加热釜操作电流≤10安3.实验装置面板图（如图三所示）：图三传热过程综合实验面板图五、实验操作步骤：1.实验前的检查准备①向水箱16中加水至液位计上端。
②检查空气流量旁路调节阀14是否全开(应全开)。
③检查蒸气管支路各控制阀10、13和空气支路控制阀1、6是否已打开（应保证有一路是开启状态），保证蒸汽和空气管线畅通。
④合上电源总闸，设定加热电压，启动电加热器开关，开始加热。
加热系统处于完好状态。
2. 开始实验①合上电源总开关。
打开加热开关,设定加热电压(不得大于200V),直至有水蒸气冒出,在整个实验过程中始终保持换热器蒸汽放空口3或8处有水蒸气冒出，经过风冷散热器20将水蒸气冷凝下来，并流回到水箱17中循环使用。
加热电压的设定：按一下加热电压控制仪表的键，在仪表的SV 显示窗中右下方出现一闪烁的小点，每按一次键，小点便向左移动一位，小点在哪个位子上就可以利用、键调节相应位子的数值，调好后在不按动仪表上任何按键的情况下30秒后仪表自动确认，并按所设定的数值应用。
②合上面板上风机开关启动风机并用旁路调节阀14来调节空气的流量,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，由温度巡检仪测量（1-光滑管空气入口温度；2-光滑管空气出口温度；3-粗糙管空气入口温度；4-粗糙管空气出口温度）,换热器内管壁面的温度由温度巡检仪（上-光滑管壁面温度；下-粗糙管壁面温度）测得。
然后,在改变流量稳定后分别测量空气的流量,空气进,出口的温度, 壁面温度后继续实验。
③实验结束后,依次关闭加热、风机和总电源。
一切复原。
六、实验注意事项：1.实验前将加热器内的水要加到指定位置,防止电热器干烧损坏电器。
特别是每次实验结束后，进行下次实验之前，一定检查水位，及时补充。
2.计算机数据采集和过程控制实验时应严格按照计算机使用规程操作计算机.采集数据和控制过程中要注意观察实验现象。
3.开始加热时,加热电压控制在(160V)左右为宜。
4.加热约十分钟后,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，可节省实验时间。
5.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，两蒸汽支路控制阀之一必须全开。
转换支路时，应先开启需要的支路阀门，再关闭另一侧阀门，且开启和关闭控制阀门时动作要缓慢，防止管线骤然截断使蒸汽压力过大而突然喷出。
6.保证空气管线畅通，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。
转换支路时，应先关闭风机电源然后再开启或关闭控制阀。
7.注意电源线的相线、零线、地线不能接错。
七、实验数据记录及数据处理过程举例：1.实验数据的计算过程简介(以光滑管第一组数据为例)。
孔板流量计压差P ∆=0.9Kpa 壁面温度Tw =99.4℃。
进口温度t 1 =14.4℃ 出口温度 t 2 =63.5℃ ①传热管内径d i (mm)及流通断面积 F (m 2)： di ＝20.0(ｍｍ),＝0.0200 (ｍ);F ＝π(d i 2)／4＝3.142×(0.0200)2／4＝0.0003142( m 2). 传热管有效长度 L(ｍ)及传热面积s i (m 2)： L ＝1.200（ｍ)s i ＝πL d i ＝3.142×1.200×0.0200＝0.075394(m 2). ②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 (℃)为简化计算,取t 值为空气进口温度t 1(℃)及出口温度t 2(℃)的平均值：即25.634.14221+=+=t t t m =38.95（℃） 据此查得: 测量段上空气的平均密度 ρ＝1.23 (Kg/m 3)；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＝0.0274（W ／ｍ·K)； 测量段上空气的平均粘度 μ＝1.91×(s Pa ⋅)；③传热管测量段上空气的平均普兰特准数的0.4次方为: Pr 0.4＝0.86④空气流过测量段上平均体积V （ m 3/h ）的计算: 孔板流量计体积流量：10012t t PA c V ρ∆⨯⨯⨯==0.65*3.14*0.0172*3600/4*32.110009.02⨯⨯=13.97（m 3/h ）传热管内平均体积流量m V :4.1427395.3827397.132732731++⨯=++⨯=t t V V t m =15.16（m 3/h ） ⑤平均流速m u : ())36000003142.0/(16.153600/⨯=⨯=F V u m m =13.4（m/s ） ⑥冷热流体间的平均温度差Δtm (℃)的计算: 测得 tw= 99.4(℃)()()45.6095.384.99221=-=+-=∆t t t t wm （℃）⑦其他项计算: 传热速率(W) ()3600t Cp V Q t t∆⨯⨯⨯=ρ2373600)14.4-5.63(100541.116.15=⨯⨯⨯=（W ）()52)07539.045.60/(237/=⨯=⨯∆=i m i s t Q α （W/m 2·℃） 传热准数 830274.0/0200.052/=⨯=⨯=λαi i d Nu 测量段上空气的平均流速： 98.21=u （m/s ）雷诺准数 0000191.0/41.198.120200.0/Re⨯⨯=⨯⨯=μρu d i =15571⑧作图、回归得到准数关联式4.0Pr Re m A Nu =中的系数。