传热综合计算机数据采集和过程控制实验
传热实验的实验报告
一、实验目的1. 理解传热的基本原理和过程；2. 掌握传热系数的测定方法；3. 分析影响传热效率的因素；4. 熟悉传热实验设备的操作和数据处理方法。
二、实验原理传热是指热量在物体内部或物体之间传递的过程。
根据热量传递的方式，传热可分为三种：导热、对流和辐射。
本实验主要研究导热和对流两种传热方式。
1. 导热：热量通过物体内部的分子或原子振动、碰撞等方式传递。
根据傅里叶定律，导热速率Q与物体面积A、温差ΔT和材料导热系数K成正比，即Q = K A ΔT。
2. 对流：热量通过流体（气体或液体）的流动传递。
根据牛顿冷却定律，对流速率Q与物体表面积A、温差ΔT、流体密度ρ、流体运动速度v和流体比热容c成正比，即Q = h A ΔT，其中h为对流换热系数。
三、实验设备与材料1. 实验设备：传热实验装置（包括套管换热器、温度计、流量计、搅拌器等）；2. 实验材料：水、空气、酒精、石蜡等。
四、实验步骤1. 装置调试：将传热实验装置连接好，调试好温度计、流量计等设备，确保实验顺利进行。
2. 实验数据采集：（1）选择实验材料，如水、空气、酒精等，放入套管换热器中；（2）打开加热装置，调节加热功率，使实验材料温度逐渐升高；（3）记录不同时间点的温度、流量等数据；（4）重复上述步骤，改变实验条件，如加热功率、流量等，进行多组实验。
3. 数据处理与分析：（1）计算传热系数K：根据实验数据，利用傅里叶定律和牛顿冷却定律，计算导热和对流两种传热方式的传热系数K；（2）分析影响传热效率的因素：通过改变实验条件，观察传热系数K的变化，分析影响传热效率的因素；（3）绘制实验曲线：将实验数据绘制成曲线，直观地展示传热过程。
五、实验结果与分析1. 实验结果：（1）通过实验，得到不同条件下导热和对流两种传热方式的传热系数K；（2）分析实验数据，得出影响传热效率的因素。
2. 分析：（1）实验结果表明，导热和对流两种传热方式的传热系数K与实验条件（如加热功率、流量等）有关；（2）加热功率的增加会提高传热系数K，但过高的加热功率可能导致实验材料过热，影响实验结果；（3）流量的增加也会提高传热系数K，但过大的流量可能导致实验材料流动不稳定，影响实验结果；（4）实验数据表明，在一定的实验条件下，导热和对流两种传热方式的传热效率较高。
实验六 传热实验
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
50
57.0 1.00
1 40 ≤200伏 ≤10安
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。 ………………………………………………………………[1]
二、 实验内容： ⒈ 测定5～6个不同空气流速下简单套管换热器的对流传热系数。 ⒉ 对的实验数据进行线性回归，求关联式Nu=ARemPr0.4中常数A、m
的值。 ⒊ 测定5～6个不同空气流速下强化套管换热器的对流传热系数。 ⒋ 对的实验数据进行线性回归，求关联式Nu=BRem中常数B、m的
值。 ⒌ 同一流量下，按实验一所得准数关联式求得Nu0，计算传热强化
九、附录： 1.数据处理方法： 孔板流量计压差=0.60Kpa、进口温度t1 =22.4℃、出口温度 t2 =62.8℃ 壁面温度热电势4.20mv。 已知数据及有关常数: (1)传热管内径di (mm)及流通断面积 F(m2). di＝20.0(ｍｍ),＝0.0200 (ｍ); F＝π(di2)／4＝3.142×(0.0200)2／4＝0.0003142( m2). (2)传热管有效长度 L(ｍ)及传热面积si(m2). L＝1.00（ｍ) si＝πL di＝3.142×1.00×0.0200＝0.06284(m2).
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；19、电动旁路调节阀
2、主要设备参数： 1、传热管参数: 表1 实验装置结构参数
实验内管内径di（mm）
传热试验
课程名称：化工基础实验任课教师：万鑫实验室名称：化工基础实验室房间号：理工2#117 实验时间：2013年5 月8 日mi t ∆—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：⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=∆221i i W mi t t t t （2）式中：1i t 2i t —冷流体空气的入口、出口温度，【℃】 W t —壁面平均温度，【℃】 管内换热面积i i i L d S π= （3）式中：i d —传热管内径，【m 】i L —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：i V —冷流体在套管内的平均体积流量，【3m /h 】pi c —冷流体的定压比热，【kj /(kg ℃)】i ρ—冷流体的密度，【kg/3m 】pi c 和i ρ可根据定性温度m t 查的，221i i m t t t +=为冷流体进出口平均温度。
实验装置：2021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、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—传热系数分布实验套盒（本实验不使用）；15—紫铜管；16—加水口；17—放水口；18—液位计；19—热点偶温度测量实验测试点接口；20—普通管测压口；21—强化管测压口操作步骤：1.实验前的准备，检查工作（1）向电加热釜内加水，液位计到端线处以上为宜。
（2）检查空气流量旁路调节阀是否全开。
（3）检查水蒸汽管及空气支路各控制阀是否已打开，保证蒸汽和空气管线的畅通。
2.实验开始打开加热开关（160v）→水蒸气10min后打开开风机→测四组，调流量8min后→计算机采集数据→关闭加热开关→实验结束（保留数据）→旁路阀调节最大→关闭开风机→开启另一支路→关闭当前支路→合并数据并打印两份→关闭加热开关→结束实验→支路阀开最大→无蒸汽后关闭开风机→关闭总电源数据处理与分析根据计算机显示的结果，以其中一组数据为例写出具体计算过程。
传热实验报告数据处理
传热实验报告数据处理传热实验报告数据处理引言：传热是热力学中的一个重要概念，研究物体内部或者不同物体之间热量的传递过程。
为了更好地理解传热过程，我们进行了一项传热实验，并对实验数据进行了处理和分析。
本文将详细介绍实验的目的、方法、结果以及数据处理过程。
实验目的：本次实验的目的是研究不同材料的导热性能，并通过实验数据分析来验证传热理论。
实验方法：我们选取了三种不同材料的棒状样品，分别是铜、铝和钢。
首先，将这三种样品置于同一温度下，然后通过一个热源将热量传递到样品上。
在样品的另一端，我们设置了一个温度计，用于测量传热后的温度变化。
为了减小误差，我们对每种材料进行了三次实验。
实验结果：通过实验测量得到的数据如下表所示：材料初始温度（℃）终止温度（℃）传热时间（s）铜 80 60 120铝 80 65 150钢 80 55 180数据处理：首先，我们计算了每个样品的温度变化量，即终止温度减去初始温度。
铜样品的温度变化量为20℃，铝样品为15℃，钢样品为25℃。
接下来，我们使用传热实验中常用的传热公式来计算传热速率。
传热速率可以用以下公式表示：Q = k * A * (T2 - T1) / d其中，Q表示传热速率，k表示导热系数，A表示传热面积，T2和T1分别表示终止温度和初始温度，d表示传热距离。
通过实验数据，我们可以计算出每种材料的导热系数。
假设传热距离为1cm，传热面积为1cm²。
铜样品的传热速率为16.67 W，铝样品为10 W，钢样品为13.89 W。
为了更好地比较不同材料的导热性能，我们计算了它们的热导率。
热导率是导热系数与材料密度的比值。
假设铜的密度为8.96 g/cm³，铝的密度为2.7 g/cm³，钢的密度为7.85 g/cm³。
通过计算，我们得到铜的热导率为1.86 W/(m·K)，铝的热导率为0.74 W/(m·K)，钢的热导率为0.56 W/(m·K)。
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。
化工原理 传热实验
实验四 传热实验本传热实验装置采用计算机数据在线采集和自动控制系统，可实行自动操作或手动操作。
通过对以空气和水蒸气为介质的套管换热器实验研究，可以掌握传热系数K 、传热膜系数2α的测定方法，加深对其概念和影响因素的理解；学会用最小二乘法确定关联式m A Nu Re =中常数A 、m 的值。
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。
一． 实验内容（任选一个）1．强化传热措施的探讨。
采用计算机数据在线采集系统，测定普通套管换热器和强化套管换热器的传热系数K ；用作图法或最小二乘法关联出m A Nu Re =中常数A 、m 的值。
通过对普通套管换热器和强化套管换热器的实验结果比较，说明强化传热的原理并对强化传热的其它措施进行探讨。
2．测定不同流速下的普通套管换热器或强化套管换热器的传热膜系数2α，用作图法或最小二乘法关联出m A Nu Re =中常数A 、m 的值，并对实验结果进行比较。
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（最小二乘法）确定关联式m A Nu Re =中常数A 、m 的值。
三．实验装置与主要技术数据（一） 实验装置1．流程实验装置的流程如图1所示。
装置的主体是两根平行的套管换热器，内管为紫铜材质，外管为不锈钢管，两端用不锈钢法兰固定。
传热实验实验报告数据处理
传热实验实验报告数据处理传热实验实验报告数据处理一、实验目的本次传热实验的目的是通过测量不同材料和不同几何形状的物体在稳态条件下的温度分布，了解传热过程中各种因素对传热速率和传热方式的影响。
二、实验原理本次实验采用导热板法进行测量，即在物体表面放置一块导热板，通过测量导热板两端的温度差来计算物体表面的温度分布情况。
导热板法适用于固体材料，其原理是利用物质内部分子间相互作用力使能量自高温区向低温区传递。
当物质内部达到稳定状态时，能量自然会达到平衡状态。
三、实验步骤1. 准备工作：将所需材料（如铜、铝、钢等）制成不同几何形状（如圆柱形、球形等）。
2. 将导热板放置在试样表面，并记录下导热板两端的温度差。
3. 重复步骤2，直至记录到试样表面各点的温度差。
4. 对于每个试样，重复步骤2-3，记录不同时间下的温度分布情况。
5. 根据实验数据计算出不同试样的导热系数和传热速率。
四、实验数据处理1. 温度差计算：将导热板两端的温度差值除以导热板长度得到温度梯度。
例如，若导热板长度为L，两端温度分别为T1和T2，则温度梯度为(T2-T1)/L。
2. 传热速率计算：根据实验数据可得到试样表面各点的温度分布情况，利用傅里叶传热定律计算出传热速率。
公式如下：q=-kA(dT/dx)其中，q表示单位时间内通过物体某一截面的能量流量，k表示物体的导热系数，A表示截面积，(dT/dx)表示温度梯度。
3. 导热系数计算：根据传热速率公式可得到物体的导热系数。
公式如下：k=qL/(AΔT)其中，q表示单位时间内通过物体某一截面的能量流量，L表示能量流动方向上的长度，A表示截面积，ΔT表示两端温差。
五、实验结果分析根据实验数据处理结果，我们可以得到不同材料和几何形状的物体的导热系数和传热速率。
通过比较不同物体的导热系数和传热速率，可以得出以下结论：1. 不同材料的导热系数存在差异，一般来说金属类材料的导热系数较高。
2. 不同几何形状的物体传热速率也存在差异，一般来说球形物体传热速率最快。
1.传热实验
渤海大学实验报告用纸（第 页 共 页）渤海大学学生实验报告课程名称： 任课教师： 实验室名称： 房间号 实验时间： 年 月 日 学院 化学化工与食品安全学院 专业班级姓名学号同组人实验项目传热实验组别实验成绩一、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αi 的测定方法，加深对其概念和影响因素的理解。
二、实验原理：1.对流传热系数αi 的测定对流传热系数αi 可以根据牛顿冷却定律，用实验来测定，即S t Qi mi ii ⨯∆=α ①式中：αi - 管内流体对流传热系数，[W/(2m℃）]Q i- 管内传热速率，[W] S i - 管内换热面积，[2m ]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：)2(21i i w mi t t t t +-=∆ ② 式中：t t i i 21- 冷流体空气的入口、出口温度，[ ℃ ] t w - 壁面平均温度，[ ℃ ] 管内换热面积： L d S i i i π= ③ 式中：d i - 传热管内径，[ m ]L i - 传热管测量段的实际长度，[ m ]渤海大学实验报告用纸（第 页 共 页）由热量衡算式：)(12t t c W Q i i pi i i-= ④其中质量流量由下式求得：3600ρiiiV W=⑤式中：V i - 冷流体在套管内的平均体积流量，[h m /3] c pi - 冷流体的定压比热，[kj/(kg ℃)] ρi- 冷流体的密度，[kg/3m ]c pi 和ρi可根据定性温度t m 查得，221t t t i i m+=为冷流体进出口平均温度。
三、实验仪器：空气-水蒸气传热综合实验装置 四、实验装置图：五、实验步骤：1.实验前的准备，检查工作：①向电加热釜内加水，液位计到端线以上为宜。
②检查空气流量旁路调节阀是否全开。
③检查水蒸气管及空气支路各控制阀是否已打开，保证蒸汽和空气管线的 畅通。
实验四传热实验
108 7.4 实验四 传热实验在工业生产中传热是一个重要的单元操作，其投资在化工厂设备投资中可占到40％以上。
换热器的种类繁多，各种换热器的性能差异很大，为了合理的选用、操作、设计换热器，应该对它们的性能有充分的了解，除了文献资料外，实验测定换热器的性能是重要的途径之一。
本传热实验是测定套管换热器的传热性能，装置有两根套管换热器，一根为普通套管换热器，另一根为内插螺旋线圈的套管换热器，用水蒸气加热空气，采用计算机数据在线采集和自动控制系统，可实行自动操作或手动操作。
7.4.1 实验目的（1）掌握传热系数K 、传热膜系数1α的测定方法，加深对其概念和影响因素的理解。
（2）学会用作图法或最小二乘法确定关联式mARe Nu =中常数A 、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。
7.4.2 实验原理流体在圆形直管中作强制湍流时，对流给热系数的准数关联式为：n m Pr BRe Nu = （7-4-1）系数B 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（7-4-1）可简化为：m ARe Nu = （7-4-2）式中： λα11d Nu = μρ11u d Re = Re 中流速1u 是通过测孔板流量计的压差求得，空气的密度ρ与粘度μ是测进、出口温度查物性数据或由公式计算得到。
Nu 通过1α求得。
对于一侧为饱和蒸汽加热另一侧空气的情况，由于蒸汽侧对流给热系数2α>>1α，且换热器内管为紫铜管，其热导率很大，管壁很薄，则211d d K α≈ （7-4-3）又 m 211m 122p 2s )(t A d d t KA t t c m Q ∆≈∆=-=α （7-4-4） 由式（7-4-4）可通过空气的质量流量、空气的进、出口温度和蒸汽温度（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、外壁温度与壁面的平均温度近似相等，也等于蒸汽温度）反求出1α，即可得到不同流量下的Nu 和Re ，然后用作图法或线性回归方法（最小二乘法）确定关联式mARe Nu =中常数A 、m 的值。
化工原理 传热综合实验报告 数据处理
化工原理 传热综合实验报告 数据处理七、实验数据处理1.蒸汽冷凝与冷空气之间总传热系数K 的测定，并比较冷空气以不同流速u 流过圆形直管时，总传热系数K 的变化。
实验时蒸汽压力：0.04MPa （表压力），查表得蒸汽温度T=109.4℃。
实验装置所用紫铜管的规格162mm mm φ⨯、 1.2l m =，求得紫铜管的外表面积200.010.060318576281.o S d l m m m ππ=⨯⨯=⨯⨯=。
根据24s sV V u A dπ==、0.012d m =，得到流速u ，见下表2： 表2 流速数据取冷空气进、出口温度的算术平均值作为冷空气的平均温度，查得冷空气在不同温度下的比热容p c 、黏度μ、热传导系数λ、密度ρ，如下表3所示：表3 查得的数据t 进/℃ t 出/℃ t 平均/℃()p c J kg ⋅⎡⎤⎣⎦℃ Pa s μ⋅ ()W m λ⋅⎡⎤⎣⎦℃ ()3kg m ρ-⋅ 22.1 77.3 49.7 10050.0000196 0.0283 1.093 24.3 80.9 52.6 1005 0.0000197 0.02851 1.0831 26.3 82.7 54.5 1005 0.0000198 0.02865 1.0765 27.8 83 55.4 1005 0.0000198 0.02872 1.0765 29.9 83.6 56.75 1005 0.0000199 0.02879 1.0699 31.8 83.7 57.75 1005 0.00002 0.02886 1.0666 33.7 83.8 58.75 1005 0.0000200 0.02893 1.0633 35.68459.81005 0.0000201 0.029 1.06根据公式()()=V s p s p Q m c t t c t t ρ=--出进出进、()()ln m T t T t t T t T t ---∆=--进出进出，求出Q序号 ()31sV m h -⋅ ()1u m s -⋅1 2.5 6.1402371072 5 12.280474213 7.5 18.420711324 10 24.560948435 12.5 30.701185536 15 36.841422647 17.5 42.98165975 82049.12189685和m t ∆，0S 已知，由0mQK S t =⋅∆，即可求出蒸汽冷凝与冷空气之间总传热系数K 。
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。
实验五传热综合实验
实验五传热综合实验一、实验目的1、通过实验掌握传热膜系数α的测定方法，并分析影响α的因素；2、掌握确定传热膜系数准数关联式中的系数C和指数m、n的方法；3、通过实验提高对α关联式的理解，了解工程上强化传热的措施；二、基本原理对流传热的核心问题是求算传热膜系数α，当流体无相变化时对流传热准数关联式一般形式为：Nu = C Rem Prn Grp对强制湍流，Gr准数可以忽略。
Nu = C Rem Prn本实验中，可用图解法和最小二乘法两种方法计算准数关联式中的指数m、n 和系数C。
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C，即用图解法，根据实验点确定直线位置，有一定的人为性。
而用最小二乘法回归，可以得到最佳关联结果。
应用计算机对多变量方程进行一次回归，就能同时得到C、m、n。
可以看出对方程的关联，首先要有Nu、Re、Pr的数据组。
雷诺准数努塞尔特准数普兰特准数d —换热器内管内径（m）α1—空气传热膜系数（W/m2·℃）ρ—空气密度（kg/m3）λ—空气的导热系数（W/m·℃）p—空气定压比热（J/kg·℃）实验中改变空气的流量以改变准数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。
因为空气传热膜系数α1远大于蒸汽传热膜系数α2，所以传热管内的对流传热系数α1约等于冷热流体间的总传热系数K 。
则有牛顿冷却定律：Q =α1AΔtmA—传热面积（m2）（内管内表面积）Δtm—管内外流体的平均温差（℃）其中：Δt1= T-t1 , Δt2= T-t2T—蒸汽侧的温度，可近似用传热管的外壁面平均温度Tw（℃）表示Tw= 8.5+21.26×EE—热电偶测得的热电势（mv）传热量Q可由下式求得： Q= wp（t2-t1）/3600 =Vρp（t2-t1）/3600w —空气质量流量（kg/h）V—空气体积流量（m3/h）t1,t2—空气进出口温度（℃）实验条件下的空气流量V（m3/h）需按下式计算：—空气入口温度下的体积流量（m3/h）—空气进出口平均温度（℃）其中可按下式计算ΔP—孔板两端压差（KPa）—进口温度下的空气密度（kg/m3）强化传热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，更有效的利用能源和资金。
传热实验数据处理
传热实验数据处理
传热实验数据处理是实验过程中的一个重要环节，对于得到准确的实验结果和结论具有决定性作用。
一般来说，传热实验数据处理包含以下几个步骤：
一、数据采集
在进行传热实验之前，需要设计合理的实验方案，包括试验内容、试验参数、试验条件等。
在实验过程中，应根据设计方案准确地采集实验数据，包括温度、时间、压力、电压等参数。
二、数据分析
数据分析是传热实验数据处理的重要步骤之一，可以根据采集的数据进行曲线分析，包括曲线拟合、趋势分析、波动分析等。
通过对实验数据进行分析，可以得到数据之间的联系和规律，为下一步的数据处理提供参考。
三、数据处理
数据处理是对传热实验数据进行分类、筛选、差错检查、平均处理等步骤，目的是将数据转化成可靠的数字结果。
在数据处理过程中，应注意去除异常数据、指定数据有效范围、使用正确的统计方法等。
四、数据解读
在传热实验数据处理中，数据解读是最后一个步骤，也是非常重要的。
数据解读的目的是根据处理后的数据得出实验结果和结论，有效地指导实验中应用和推广。
在数据解读过程中，应关注数据之间的内在联系和规律，尽量避免人为主观因素的干扰。
综上所述，传热实验数据处理是实验中不可缺少的一个环节，需要进行科学、准确、可靠的数据采集、分析、处理和解读。
只有通过科学的数据处理方法，才能得出客观、准确、可靠的实验结论，为传热学的研究和应用提供有力支持。
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。
传热综合实验操作流程
传热综合实验操作流程英文回答:The operation procedure for the comprehensive heat transfer experiment involves several steps. First, we need to set up the experimental apparatus, which includes a heat source, heat transfer surfaces, and temperature sensors. Next, we need to calibrate the temperature sensors to ensure accurate measurements. This can be done by immersing the sensors in known temperature baths and comparing the readings. Once the sensors are calibrated, we can proceed to the actual experiment.In the experiment, we will vary the heat transfer surface area and the temperature difference between the heat source and the heat transfer surfaces. This can be achieved by adjusting the power input to the heat source and using an insulating material to control the heat loss. We will measure the temperature at different locations on the heat transfer surfaces and record the data.After collecting the data, we can analyze it to determine the heat transfer coefficients and the effectiveness of the heat transfer surfaces. This can be done using mathematical models and equations. We can also compare the experimental results with theoretical predictions to evaluate the accuracy of the measurements.Finally, we need to clean and reset the experimental apparatus for future use. This involves removing any residual heat sources, cleaning the heat transfer surfaces, and ensuring that all components are in proper working condition. It is important to maintain the equipment to ensure accurate and reliable results in future experiments.中文回答：综合传热实验的操作流程包括几个步骤。
化工原理实验传热实验报告
传热膜系数测定实验（第四组）一、实验目的1、了解套管换热器的结构和壁温的测量方法2、了解影响给热系数的因素和强化传热的途径3、体会计算机采集与控制软件对提高实验效率的作用4、学会给热系数的实验测定和数据处理方法二、实验内容1、测定空气在圆管内作强制湍流时的给热系数α12、测定加入静态混合器后空气的强制湍流给热系数α1’3、回归α1和α1’联式4.0Pr Re ⋅⋅=aA Nu 中的参数A 、a *4、测定两个条件下铜管内空气的能量损失二、实验原理间壁式传热过程是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三个传热过程所组成。
由于过程复杂，影响因素多，机理不清楚，所以采用量纲分析法来确定给热系数。
1）寻找影响因素物性：ρ，μ ，λ，c p 设备特征尺寸：l 操作：u ，βgΔT 则：α=f （ρ，μ，λ，c p ，l ，u ，βgΔT） 2）量纲分析ρ[ML -3]，μ[ML -1 T -1]，λ[ML T -3 Q -1]，c p [L 2 T -2 Q -1]，l [L] ，u [LT -1]， βg ΔT [L T -2]， α[MT -3 Q -1]]3）选基本变量（独立，含M ，L ，T ，Q-热力学温度） ρ，l ，μ, λ4）无量纲化非基本变量α：Nu ＝αl/λ u: Re ＝ρlu/μ c p : Pr ＝c p μ/λ βgΔT : Gr ＝βgΔT l 3ρ2/μ2 5）原函数无量纲化⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆=223,,μρβλμμρλαtl g c lu F l p 6）实验Nu ＝ARe a Pr b Gr c强制对流圆管内表面加热：Nu ＝ARe a Pr 0.4 圆管传热基本方程： m t A K t T t T t T t T A K Q ∆⋅⋅=-----⋅=111221122111ln)()(热量衡算方程：)()(12322111t t c q T T c q Q p m p m -=-=圆管传热牛顿冷却定律：22112211222112211211ln )()(ln )()(w w w w w w w w T T T T T T T T A t t t t t t t t A Q -----⋅=-----⋅=αα圆筒壁传导热流量：)]/()ln[)()()/ln(112211221212w w w w w w w w t T t T t T t T A A A A Q -----⋅-⋅=δλ 空气流量由孔板流量测量：54.02.26P q v ∆⨯= [m 3h -1，kPa]空气的定性温度：t=(t 1+t 2)/2 [℃]三、实验流程1、蒸汽发生器2、蒸汽管3、补水漏斗4、补水阀5、排水阀6、套管换热器7、放气阀8、冷凝水回流管9、空气流量调节阀10、压力传感器11、孔板流量计12、空气管13、风机图1、传热实验流程套管换热器内管为φ27×3.5mm黄铜管,长1.25m,走冷空气，外管为耐高温玻璃管，壳程走100℃的热蒸汽。
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。
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对流传热实验装置说明书天津大学化工基础实验中心2013.06一、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。
5．可通过计算机程序运行完成整个实验的调节控制，了解电动调节阀的调节方法，同时计算机系统自动对实验数据进行采集、处理以及图像生成。
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 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。
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：ni m i 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 imi 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：图一 螺旋线圈强化管内部结构1.实验装置流程示意图（如图二所示）：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向水箱中加水至液位计上端。
②检查空气流量旁路调节阀5是否全开(应全开)。
③检查蒸气管支路各控制阀10（11）和空气支路控制阀8（9）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。
2. 开始实验△手动实验操作：STPO①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12（13）处有水蒸气冒出。
（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利用变频器启动风机（按变频器上的 STOP 键）并用旁路调节阀5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。
△应用计算机操作；①启动计算机，实验设备通电，关闭空气旁路调节阀。
②更改变频器中参数，将变频器设置调到计算机控制状态。
调节方法如下：按变频器（DSP/FUN）键示窗变为（F000）利用（∨，∧，＜)键，将（F000）改为（F010），按（READ/ENTER）键示窗变为（0000）利用（∨，∧)键，将（0000）改为（0001）再按（READ/ENTER）键示窗变为（F010）利用（∨，∧，＜)键，将（F010）改为（F011），按（READ/ENTER）键示窗变为（0000）利用（∨，∧) ，将（0000）改为（0002）按（READ/ENTER）后，再按按变频器（DSP/FUN），此时变频器为自动计算机控制状态。
③打开计算机进入应用程序，在实验操作界面中点击（加热电压开关）上的绿色按键，在加热电压的红色数字上点击，在弹出的对话窗中输入相应加热电压值后，确定并开始加热。
④待换热器有连续的蒸汽冒出后，在实验操作界面中点击（风机开关）绿色按键，启动风机后。
⑤在实验操作界面中选择所进行的实验管路。
⑥在流量调节窗中输入一定的数值后，按下（流量调节）键，程序会按所输入的数值相应的调节变频器的频率，以达到改变空气流量的目的，待流量稳定3—5分钟后，点击（数据采集）即可完成一次数据的记录，在操作界面的上方会显示出这次所采集的数据，在操作界面的右下的图中出现相应的数据采集点。
后再在流量调节窗中输入数值用以改变流量，待流量稳定后继续采集。
⑦待整个换热器实验结束后点击操作界面左上方的（文件）按键选择（结束实验），对实验数据进行保存。
切换另一个换热器，实验步骤同上，进行数据采集。
待数据采集结束后，将两次实验结果合并一处进行整理，对数据和图象进行保存或打印。
结束实验。
⑧结束实验，可利用计算机程序关闭风机和停止加热，最后结束程序一切复原。
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)。