强制对流换热系数的测定
对流给热系数测定实验报告
对流给热系数测定实验报告实验名称:对流换热系数的测量实验一、实验目的1.测量圆形水平直管外的水蒸气凝结换热系数α0和圆形水平直管内冷流体（空气或水）的强制对流换热系数αi2.观察水蒸汽在圆直水平管外壁上的冷凝状况。
3掌握热电阻测温方法。
4掌握计算机自动控制和流量调节的方法。
5了解涡轮流量传感器和智能流量积算仪的工作原理和使用方法。
6了解电动调节阀压力传感器和变频器的工作原理和使用方法。
7掌握化工原理实验软件库的使用。
二、实验装置流程图及实验流程简述2途经阀○6、阀○7由蒸汽分布管进入套管换热器的环隙通道，冷凝水蒸汽自蒸汽发生器○9.阀门○ 8号污水排入沟渠。
水从阀门流出○4或电动调节阀○5、12控制的旋涡气泵产生的空气依次经过阀○冷流体水或来自由变频器○13.10进入套管式热交换器、涡轮流量计的内管○ 水或空气流量调节阀○ 加热后排入下水道或通风口。
三、简述实验操作步骤及安全注意事项空气-蒸汽系统1.开启电源。
依次打开控制面板上的总电源、仪表电源。
1.调整手动调节阀○ 10以最大化空气量。
2.启动涡流空气泵○9、阀○8，排除套管环隙中积存的冷凝水，然后适当关小3.排蒸汽管道的冷凝水。
打开阀○8.注意阀门○ 8不能开得太大，否则会有严重的蒸汽泄漏。
阀门○6，蒸汽从蒸汽发生器○2沿保温管路流至阀○7；慢慢打开阀○7，4.调节蒸汽压力。
打开阀○蒸汽开始流入套管环空，并加热内管的外表面。
控制蒸汽压力稳定在0.02MPa，不超过0.05mpa，否则蒸汽不够用。
5.测量不同流量下的相应温度。
当巡检仪在控制面板上显示的11个温度、压力数据和智能流量积算仪显示的空气流量稳定时，记录所有温度、压力6，分别取最大空气流量的1/2及1/3，分别记录下相应流量下的流量数据。
然后再调节阀○稳定的温度和压力数据，使共有3个实验点。
7和阀门○ 6、关闭仪器电源和主电源。
6.实验结束后，关闭蒸汽阀○水~水蒸汽系统操作步骤和方法与空气-蒸汽系统基本相同，只是冷流体由空气变为冷水，并且仍然选择了三个实验点。
管内强制对流传热膜系数的测定实验报告
管内强制对流传热膜系数的测定实验报告一、实验目的本实验旨在通过实验测定管内强制对流传热膜系数，并掌握传热膜系数的测定方法和技术。
二、实验原理管内强制对流传热是指在管内流体中，由于流体的运动而产生的传热现象。
传热过程中，液体或气体与固体表面接触时，会因为温度差而发生传热。
在强制对流条件下，由于流体的动力作用，会增加固体表面附近的液体或气体的速度，从而增加了固体表面附近的换热系数。
本实验采用垂直放置的管道，在管道内通过水来进行强制对流传热。
通过测量水进出口温度差、水流量以及管道内壁温度差等参数，计算出管内强制对流传热膜系数。
三、实验器材1. 垂直放置的导热试件2. 水泵和水箱3. 流量计和温度计等测试仪器四、实验步骤1. 将导热试件放入垂直放置的试件支架中，并连接好进出水管道。
2. 打开水泵，调整水流量，使其稳定在一定范围内。
3. 测量进口和出口水温，并计算出温度差。
4. 测量导热试件内壁的温度差。
5. 根据测量得到的参数，计算出管内强制对流传热膜系数。
五、实验结果分析通过实验测量和计算，得到了不同条件下的管内强制对流传热膜系数。
根据实验结果可以发现，在相同的流速下，传热系数随着壁温度差的增大而增大。
这是因为在强制对流条件下，液体或气体与固体表面接触时，会因为温度差而发生传热。
当壁温度差增大时，液体或气体与固体表面接触的面积增大，从而增加了换热系数。
六、实验误差分析本实验中可能存在的误差主要来自于以下几个方面：1. 测量仪器误差：如温度计、流量计等仪器精度限制；2. 实验环境误差：如室内温度变化、水泵压力变化等；3. 实验操作误差：如读数不准确、流量控制不稳定等。
七、实验结论本实验通过测量水进出口温度差、水流量以及管道内壁温度差等参数，计算出管内强制对流传热膜系数。
实验结果表明，在相同的流速下，传热系数随着壁温度差的增大而增大。
本实验为管内强制对流传热膜系数的测定提供了一种简单有效的方法和技术。
对流给热系数的测定(数据处理)
实验三 对流给热系数的测定一、实验目的1、观察水蒸气在换热管外壁上的冷凝现象，并判断冷凝类型；2、测定空气（或水）在圆直管内强制对流给热系数i α；3、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、掌握热电阻测温的方法。
二、基本原理在套管换热器中，环隙通以水蒸气，内管管内通以空气或水，水蒸气冷凝放热以加热空气或水，在传热过程达到稳定后，有如下关系式：V ρC P (t 2－t 1)＝αi A i (t w －t)m （1-1）式中： V ——被加热流体体积流量，m3/s ； Ρ——被加热流体密度，kg/m3； C P ——被加热流体平均比热，J/(kg ·℃)；αi ——流体对内管内壁的对流给热系数，W/(m2·℃)； t 1、t 2——被加热流体进、出口温度，℃；A i ——内管的外壁、内壁的传热面积，m2；(T －T W )m ——水蒸气与外壁间的对数平均温度差，℃； 22112211ln )()()(w w w w m T T T T T T T T Tw T -----=- （1-2）(t w －t)m ——内壁与流体间的对数平均温度差，℃；22112211ln )()()(t t t t t t t t t t w w w w m w -----=- （1-3）式中：T 1、T 2——蒸汽进、出口温度，℃；T w1、T w2、t w1、t w2——外壁和内壁上进、出口温度，℃。
当内管材料导热性能很好，即λ值很大，且管壁厚度很薄时，可认为T w1＝t w1，T w2＝t w2，即为所测得的该点的壁温。
由式（1-3）可得：m w P i t t A t t C V )()(012--=ρα （1-4）若能测得被加热流体的V 、t 1、t 2，内管的换热面积A i ，以及水蒸气温度T ，壁温T w1、T w2，则可通过式（1-4）算得实测的流体在管内的（平均）对流给热系数αi 。
强制对流换热系数的测定
92 16.1 0.590 31 52
29 16.1 0.598 32 64
3
18 1.15 13.63 39 0.0271496 17.20 24.28 7.40 261.72
4
31 1.15 6.86 46.5 0.0277181 17.75 25.39 7.48 153.61
1
14 1.15 18.38 38 0.0270738 16.64 24.13 9.42 571.05
气流动压△P/Pa 参考值/A 实测值/A
134 20 20.0 0.369 30 45 第二组
工作电压U/V 气流温度tf/℃ 壁温tw℃
组别 物理量
过余温度tw-tf（℃） 气流密度（Kg/m3） 流速（m/s） 定性温度（℃） λm（w/m ℃） νm（×10 m /s） 导温系数a(×106m2/s) 发热量（W） 换热系数（w/m ℃）
强制对流换热系数的测定
组别 测量项目
外径d/m 放热管的尺 寸 工作 电流 长度l/m 面积F/m
2
第一组
第二组
1
2
0.00633 0.1
3
4
1
2
0.005 0.1 0.0015708
0.001988633 195 24.9 0.556 28 46 135 25 24.9 0.557 29 50 第一组 24.9 0.558 29 52 24.9 0.571 29 67 20.0 0.368 30 43 102 29 192
4
38 1.15 7.09 48 0.0278318 18.15 25.61 14.22 188.15
1
13 1.15 18.26 36.5 0.0269601 16.95 23.91 7.36 360.42
换热的知识
烧坏放热管 )，重复步骤3、4、5 。 8．实验结束，关闭电源，片刻后关闭风机及风门，
仪器仪表归位。
五．实验结果处理
表10-1 实 验 数 据 记 录 表
测量项目
放热 管的 尺寸
外径d 长度l 面积F
工况编号
单位
第一组
第二组
第三组
m
m 0.1
管中及稳态热流条件下，换热规律可表述为
Nu = f ( Re , Pr )
（10-2）
式中，
Nu d
—— 努谢尔特数（准则）。由于Nu数中含有换热系数，故 又称无因次换热系数，表征对流换热的强烈程度；
Re
Wd
Pr
a
—— 雷诺数（准则）。是强制对流的一个重要的已定相似 准则；
—— 普朗特数（准则）。表征动量传递热 量传递的相似程度；
⑶ 在双对数坐标纸上画出Nu - Re曲线，并点绘出各实验点 用Excel也可作图，用数据绘图结果如下。用Excel添加趋
势线的方法，可以直接给出 Nu - Re 对应的方程。
logNu
2.0 1.8 1.6 1.4 1.2 1.0
2.5
y = 0.6236x - 0.6645
3.0
3.5
4.0
4.5
logRe
武汉理工大学*材料科学与工程学院
影响因素分析
1．本实验装置包括测风速和测温度两个系统。测风速系 统使用一支毕托管测定风道内某一点处的风速。所以要求风 道中各点处的风速均匀，否则测得的风速不具代表性，影响 实验数据处理的准确。
2．本实验属稳定态传热，但由于加热系统没有稳压装置， 所以换热管表面温度难免有些波动，对测量结果有较大的影 响。
空气横掠圆柱强制对流换热--传热学
北京科技大学机械工程学院空气横掠圆柱的对流换热实验（一）实验目的 1. 了解空气横掠圆柱体的对流换热系数的实验测定方法 2. 测定圆柱体的对流换热系数 h 3. 根据对强制对流换热现象的相似分析，整理出准则方程式 （二）实验原理 在实验中，利用直流稳压电源对圆柱体进行加热，并通过风机对其冷却。
待 圆柱体达到热平衡后，根据牛顿冷却公式有Q conv = hA(Ts − T∞ )i上式中 Q conv 为对流换热量，考虑到圆柱体对外界的散热由对流换热和辐射换 热两种形式，因此Q conv = Q − Q radi ii上 式 中 Q 为 电 加 热 功 率 ， Q rad 为 辐 射 换 热 量 。
辐 射 换 热 量 可 由Q rad = εσ A(TS 4 − T∞ 4 ) 确定，因此，对流换热系数可由下式计算得到h = [Q / A − εσ (TS4 − T∞4 )] /(TS − T∞ )iih-对流换热系数， W / m 2 ⋅ °C ；Q-电加热功率， W ；A-对流换热面积， m 2 ；ε -圆柱体表面黑度； σ -黑体辐射系数， 5.67 × 10−8W / m 2 ⋅ K 4 ；TS -圆柱体表面温度， K ；T∞ -室内空气温度， K ； 在忽略辐射换热的前提下（本实验中辐射换热量较小，可忽略） ，上式可简化为h= Q A(TS − T∞ )根据相似理论，对于空气横掠物体的对流换热，努塞尔数 Nu 是雷诺数 Re 和普朗特数 Pr 的函数，并可表达为Nu = C Re n Pr m对于空气，普朗特数 Pr 在一定温度下为常数，故上式可简化为Nu = C Re n其中 c 、n 是通过实验确定的常数。
努塞尔数 Nu 和雷诺数 Re 的表达式分别为第 2 页 共 6 页Nu =hD kfRe =V∞ DνD-圆柱体的直径，m；k f -空气的热导率，W / m ⋅°C ；V∞ -空气的来流速度，m / s ；ν -空气的运动粘度， m 2 / s在实验中改变空气的来流速度，就能得到不同的准则数，对式 Nu = C Re n 取 对数，即得lg Nu = lg C + n lg Re将实验中得到的 Nu、Re 的值代入上式中，便可确定 c 、n。
对流传热系数的测定
对流传热系数的测定北京理工大学化学学院董女青1120102745一、实验目的1、掌握对流传热系数的测定方法，测定空气在圆形直管内的强制对流传热系数, 验证准数关联式。
2、了解套管换热器的结构及操作，掌握强化传热的途径。
3、学习热电偶测量温度的方法。
二.实验原理冷热流体在间壁两侧换热时，传热基本方程及热衡算方程为：Q = KAAtm = m^Cp (t入一t出)换热器的总传热系数可表示为：1 1 b 1—------- 1 ---- 1 ----K a ：入a 0 式中：Q—换热量，J/sK—总传热系数，J/(m' s)A—换热面积，m：At m-平均温度差，°CCp—比热，J/ (kg • K)nu—质量流量，kg/sb—换热器壁厚，ma i、a o—内、外流体对流传热系数，J/(m? • s)依据牛顿冷却定律，管外蒸汽冷凝，管内空气被加热，换热最亦可表示为：Q = a jAj(t w - t) = a 0A0 (T — T w)式中:t w.凡一管内(冷侧)、管外(热侧)壁温，t、T-管内(冷侧)、管外(热侧)流体温度测定空气流量、进出口温度、套管换热面积，并测定蒸汽侧套管壁温，由于管壁导热系数较大且管壁较薄，管内壁温与外壁温近似柑等，根据上述数据即可得到管内对流传热系数，由丁•换热器总传热系数近似等丁•关内对流传热系数，所以亦可得到套管换热器的总传热系数。
流体在圆形直管强制对流时满足下述准数关联式：Nu = O.O237?e°-8Pr0-33式中：Nu-努塞尔特准数，Nu=^,无因次Re—雷诺准数，Re = ^,无因次P L普兰特准数，Pr =耳,无因次测定不冋流速条件下的对流传热系数，在双对数坐标屮标绘加he关系得到一条直线，直线斜率应为0. &三、实验内容1、测定不同空气流星下空气和水蒸汽在套管换热器换热时内管空气的对流传热系数，推算总传热系数。
2、在双对数坐标中标绘M L R決糸,验证准数关联式。
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。
对流给热系数的测定
一、 实验目的1、测定空气（或水）在圆直管内强制对流给热系数αi ；2、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。
二、 实验原理1、在套管换热器中，环隙通以水蒸气，内管管内通以空气或水，水蒸气冷凝放热以加热空气或水，在传热过程达到稳定后，有如下关系式：V ρC p (t 2 -t 1 )=αi A i (t w -t)m 式中：V —被加热流体体积流量，m 3/s ； Cp —被加热流体平均比热，J/(kg.℃)； t 1、t 2—被加热流体进、出口温度，℃； ρ—被加热流体密度，kg/m 3；A i —内管的外壁、内壁的传热面积，m 2；(t w -t)m —内壁与流体间的对数平均温度差，℃；22112211ln)()()(t t t t t t t t t t w w w w m w -----=-当内管材料导热性能很好，即λ值很大，且管壁厚度很薄时，可认为T w 1 ＝ t w 1 ，T w 2 ＝ t w 2 ，即为所测得的该点的壁温。
2、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：Nu i =ARe i m Pr i n其中：物性数据λi ，C P i ，ρi ，μi 可根据定性温度t m 查得。
对于管内被加热的空气，普兰特准数 Pr i 变化不大，可以认为为常数，则关联式的形式简化为：Nu i =ARe i m Pr i 0.4通过实验确定不同流量下的Re i 与Nu i ，然后用回归方法确定A 和m 的值。
这样，上式即变为单变量方程，在两边取对数，即得到直线方程： ln(Nu/Pr 0.4)=lnA + mlnReiii i i d u μρ=Re iipi i C λμ=Pr iii i d Nu λ∂=三、实验装置流程空气-水蒸气传热综合实验装置流程图1-水泵或漩涡气泵 2-蒸汽发生器 3、4-旁路阀 5-电动调节阀 6-蒸汽总阀 7-蒸汽调节阀 8、9-冷凝水排放阀 10-水或空气流量调节阀 11-惰性气体排放阀2.设备与仪表规格（1）紫铜规格：直径φ20×1.5mm，长度L=1000mm（2）外套玻璃管规格：直径φ100×5mm，长度L=1000mm（3）压力表规格：0~0.1Mpa四、实验步骤及注意事项1、打开总电源空气开关，打开仪表及巡检仪电源开关。
翅片管束外强制对流换热系数及阻力的测定实验
翅片管束外强制对流换热系数及阻力的测定实验一、实验目的1．了解对流换热的实验研究方法；2．学会翅片管束管外放热和阻力的实验研究方法3．学习测量风速、温度、热量的基本技能。
二、实验原理根据相似理论，流体受迫外掠物体时的换热系数α与流体流速、物体几何参数、物体间的相对几何位置以及流体物性等的关系可用下列准则方程式描述：Nu = f (Re，Pr) （12.2—1）实验研究表明，空气横掠管束表面时，由于空气普郎特数(Pr=0.7)为常数，故一般可将上式整理成下列的指数形式，Nu m = C Re m n （12.2—2）式中Nu m——努谢尔特准则，Nu m=α d / λm ；Re m——雷诺准则Re m = ω d / νm；C、n——均为常数，由实验确定。
上述各准则中α——壁面平均对流换热系数，W／m2·℃；d——实验管外径，作为定性尺寸，m；λ——空气导热系数，W／m·℃；ω——空气流过实验管外最窄截面处流速，m／s；ν——空气运动粘度，m2／s。
角下标“m”表示以空气边界层平均温度t m = 0.5(t w+t f)作为定性温度。
式中t w为实验管壁面平均温度，[℃]，t f为空气平均温度，[℃]。
本实验的任务在于确定C与n的数值，首先使空气流速一定，然后测定有关的数据：电流I 、电压V 、管壁温度t w 、空气温度t f 、微压计动压头h、测试段静压差H（阻力）。
至于α、ω在实验中无法直接测得，可通过计算求得，而物性参数可在有关书中查得。
得到一组数据后，可得一组Re、Nu值；改变空气流速，又得到一组数据，再得一组Nu、Re值；改变几次空气流速，就可得到一系列的实验数据。
三、实验设备本对流实验在实验风洞中进行。
实验风洞主要由风洞本体、风机、构架、实验管及其加热器、水银温度计、倾斜式微压计、皮托管、电位差计、功率表以及调压变压器等组成。
实验风洞如图12.2-1所示(温度计、微压计、电位差计、调压变压器等在图中未示出)。
对流换热系数的确定
对流换热系数的确定核心提示：1.自然对流时的对流换热系数炉墙、炉顶和架空炉底与车间空气间的对流换热均属自然对流换热。
2.强制对流时的对流换热系数(1)气流沿1.自然对流时的对流换热系数炉墙、炉顶和架空炉底与车间空气间的对流换热均属自然对流换热。
2.强制对流时的对流换热系数(1)气流沿平面强制流动时气流沿平面流动时，烧结炉其对流换热系数可按表1-1的近似公式计算。
表1-1对流换热系数计算vo=C4.65(m/s) x；o>4.65(m/s)光滑表面a=5.58+4.25z'o a^V.Slvg78轧制表面a-=5.81+4.25vo a=7.53vin.粗糙表面o=6.16+4.49vo a=T.94vi78气流沿长形工件强制流动时当加热长形工件时，循环空气对工件表面的对流换热系数可用下述近似公式计算气流在通道内层流流动时气流呈层流流动时，对流换热系数主要决定于炉气的热导率，而与炉气的流速无关。
绝对黑体的概念当物体受热后一部分热能转变为辐射能并以电磁波的形式向外放射，其波长从lfmi到若干m。
各种不同波长的射线具有不同性质，可见光和红外线能被物体吸收转化为热能，称它们为热射线。
各种物体由于原子结构和表面状态的不同，其辐射和吸收热射线的能力有明显差别。
当能量为Q的一束热射线投射到物体表面时，也和可见光一样，一部分能量Qa将被吸收，一部分能量Qr被反射，还有一部分能量Qu透射过物体(如图1-5)。
按能量守恒定律则有图1-5辐射能的吸收、反射和透过如果A=l，则R=D=0，即辐射能全部被吸收，这种物体称绝对黑体，简称黑体。
如果R=l，则A=D=0，即辐射能全部被反射，这种物体称绝对白体，简称白体。
如果D= 1，则A=K=0，即辐射能全部被透过，这种物体称绝对透过体，简称透过体。
自然界中，黑体、白体和透过体是不存在的，它们都是假定的理想物体。
对于一种实际物体来说数值，不仅取决于物体的特性，还与表面状态、温度以及投射射线的波长等有关。
管内强制对流传热膜系数的测定
管内强制对流传热膜系数的测定学号：2011XXXXXX 姓名：XXX 专业：食品科学与工程一、实验目的1、测定空气在圆形直管内作强制对流时的传热膜系数α1。
2、把测得的数据整理成N ＝B Re^n 形式的准数方程式，并与教材中相应公式比较。
3、掌握藉助于热电偶测量壁面温度的方法。
二、实验原理1、圆形直管内空气强制对流传热膜系数α1 的测定。
本实验系水、空气在套管换热器中进行强制对流的换热过程。
根据牛顿冷却定律：Q = α1×A1×Δt = α1×A1×（T－Tw) (1)即：α1= Q / ( A1×Δt ) [w/(m^2K)] (2)式中：α1---- 传热系数(有些教材中用符号h)；A1 ---- 换热管内表面积[m^2]；Δt --- 热流体和管壁传热温差[℃]；Q ---- 传热速率[w]，按下式求出：Q = W×Cp×(T1 - T2) [w] (3)式中：Cp ---- 空气的定压热容[J/(Kg×K)]；T1、T2 ---- 空气进出换热管的温度[K]；W ---- 空气的质量流量[Kg/s]。
W ＝C ×Sqrt ( ρ0×( V－V0 ) ) [Kg/s] (4)式中：ρ0 ---- 孔板处空气密度[Kg/m^3]；V、V0 ---- 压力传感器的读数和初读数[mv]；C----孔板流量计的校正系数。
套管换热器在某一风量W 下稳定操作，测得进出换热器的空气及换热管壁的温度等参数后，即可算出一个α1值。
若改变操作风量，即可测得不同的α1值。
2、准数方程式对于空气，管内强制对流传热膜系数的准数方程式，一般表示成：Nu =B×Re^n (5)Re = d×u×ρ/ μ＝d w / ( sμ)Nu = α1×d / λ式中：d ----- 换热管直径[m] ;s ----- 换热管截面积[m^2] ;μ------?定性温度下空气的粘度[Pa s]；λ------ 定性温度下空气的导热系数[W/(m K)]。
管内强制对流换热系数
管内强制对流换热系数管内强制对流换热系数是研究热传导过程中的一个重要参数，它描述了流体在管内的流动状态下传热的能力。
对流换热是指在流体流动过程中，流体与固体表面之间通过传导和对流的方式进行热量交换。
在工程实践中，对流换热系数的准确估算对于设计和优化热交换设备具有重要意义。
对流换热系数的计算涉及到多个因素，如流体的性质、流动速度、管道尺寸和壁面状况等。
常见的计算方法有经验公式法和数值模拟法。
其中经验公式法是根据实验数据和经验总结得出的经验公式，常用于工程实践中。
数值模拟法则通过建立数学模型，运用计算机进行模拟计算，可以更准确地预测对流换热系数。
在对流换热系数的计算中，流体的性质是一个重要因素。
流体的性质包括密度、粘度、导热系数等。
不同的流体具有不同的性质，因此对流换热系数也会有所不同。
例如，水和空气的对流换热系数相对较高，而油和气体的对流换热系数相对较低。
此外，流体的温度和压力也会对对流换热系数产生影响。
流动速度是另一个影响对流换热系数的因素。
通常情况下，流体的流动速度越大，对流换热系数也越大。
这是因为流体在高速流动时，会带走边界层内的热量，从而增加了热传递面积，提高了对流换热系数。
同时，流动速度的增加还会增加流体的湍流程度，湍流对流换热系数要高于层流。
管道尺寸也会对对流换热系数产生影响。
一般来说，管道的直径越大，对流换热系数越大。
这是因为较大的直径可以增加流体的流动空间，使流体与固体表面的接触面积增加，从而增加了热量的传递。
此外，管道的长度也会对对流换热系数产生影响，一般来说，管道长度越长，对流换热系数越小。
壁面状况是另一个影响对流换热系数的因素。
壁面的光滑度和粗糙度会影响流体在管道内的流动状态。
一般来说，光滑的壁面有利于流体的流动，从而增加了对流换热系数。
而粗糙的壁面会增加流体的阻力，使流体的流动变得困难，从而降低了对流换热系数。
总结起来，管内强制对流换热系数是描述流体在管内流动状态下传热能力的重要参数。
空气横掠单管强迫对流的换热实验-2013(1)
实验段风道 13 由有机玻璃制成。试验件 14 为不锈钢薄壁管，横 置于风道中间。为了保证管子加热测量及管壁温度测量的准确性， 管子用低压直流电直接通电加热，管子两端经接座与电源导板 15 连 接，并易于更换不同直径的试验管。为了准确测定试验管上的加热 功率，在离管端一定距离处有两个电压测点 a、b，以排除管子两端 的影响。铜-康铜电偶 16 设在管内，在绝热条件下准确测出管内壁 温度，从而确定管外壁温度。 试验管加热用的低压大功率直流电源 5 供给，输出电流（压）可改 变对管子的加热功率，电路中串联一标准电阻 18。用直流电压表 9 测量电阻 18 上的电压降，然后确定流过单管试件的电流量。试件两 测压点 a、b 间的电压亦用直流电压表测量。 为了简化测量系统，测量管内壁温度 tw 的热电偶，其参考点温度不 是摄氏零度，而是来流空气温度 tf。即热电偶的热端 16 设在管内， 冷端 17 则放在风道空气中。所以热电偶反映的为管内壁温度与空气 温度之差（tw-tf）。 风道上装有比托管 12，通过差压变送器由压力表直接读数，测出试 验段气流的动压△P，以确定试验段中气流的速度 v。 四、实验步骤
可作为常数看待，故式(6-2-4)化简为：ຫໍສະໝຸດ 式中努谢尔特数雷诺数
Nu
Re
Nu f (Re)
hD
vD
h —空气横掠单管时的平均换热系数，[W/m2℃]；
v —空气来流速度，[m/s]；
D —定型尺寸，取管子外径，[m]； —空气的导热系数，[W/m℃]； —空气的运动粘度，[m2/s]。
(W/m2℃)
(6-2-1) (6-2-2)
本实验采用电加热的放热圆管，空气外掠圆管表面，当换热稳 定时，测出加热电功率，即可得出对流换热热流 Q ，即：
实验五 空气在圆形直管中强制对流传热膜系数的测定
实验五 空气在圆形直管中强制对流传热膜系数的测定一、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；4、掌握测温热电偶的使用方法。
二、实验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 Re m Pr n Gr p对强制湍流，Gr 准数可以忽略。
Nu = C Re m Pr n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：Re lg lg Pr lg4.0m 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 。
在直线上任取一点的函数值代入方程中得到系数C ，即mNu C Re Pr 4.0=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 μρdu =Re努塞尔特准数 λαd Nu 1=普兰特准数 λμp C =Prd —换热器内管内径（m ）α1—空气传热膜系数（W/m 2·℃）ρ—空气密度（kg/m 3）λ—空气的导热系数（W/m·℃） Cp —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远小于蒸汽传热膜系数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 。
对流换热系数的测定方法
对流换热系数的测定方法实验传热学对流换热系数测定方法总结对流换热系数测定方法总结目录一、前言...................................................................... ...................................... 2 二、管内对流换热系数的瞬态测量法 ........................................................... 3 三、窄环隙流道强迫对流换热实验 (4)四、双侧加热窄环隙流道强迫对流换热实验 (5)五、无相变流体在内斜齿螺旋槽管内强化对流换热实验 (6)六、基于集总参数法的瞬态对流换热系数测定 (8)七、总结...................................................................... .................................... 10 八、参考文献 ..................................................................... .. (11)1一、前言工程上把流体流过一个物体表面时流体与物体表面间的热量传递过程称为对流传热。
对流传热的基本计算式是牛顿冷却公式，及分别为q,h(t,t)ttwwff 2壁面温度和流体温度，即为表面传热系数，单位是。
表面传热系数W/(m,K)h 的大小与对流换热过程中的许多因素有关。
它不仅取决于流体的物性以及换热表面的形状、大小与布置，而且还与流速有密切的关系。
牛顿冷却公式并不是揭示影响表面传热系数的种种复杂因素的具体关系式，而仅仅给出了表面传热系数的定义。
确定对流换热系数h有两条途径:一是理论解法;一是实验解法。
理论解法是在所建立的边界层对流传热微分方程的基础上，通过教学分析解法、积分近似解法、数值解法和比拟解法求得对流传热系数h的表达式或数值。
强迫对流表面传热系数的测定_
实验三强迫对流表面传热系数的测定一、实验目的1. 了解实验装置，熟悉空气流速及管壁温度的测量方法，掌握测试仪器、仪表的使用方法。
2. 测定空气横掠单管时的表面传热系数，掌握将实验数据整理成准则方程式的方法。
3. 通过对实验数据的综合整理，掌握强迫对流换热实验数据的处理及误差分析方法。
二、实验原理根据牛顿冷却公式，壁面平均传热系数为:式中：tw—管壁平均温度，Ctf—流体的平均温度，cF —管壁的换热面积，mQ—对流换热量，W由相似原理，流体受迫外掠物体时的放热系数与流速物体几何形状及尺寸物性参数间的关系可用准则方程式描述：Nu 二f (Re, Pr)研究表明，流体横向冲刷单管表面时，准则关联式可整理成指数形式：Nu^CRe m Pr mm下标m表示用空气膜平均温度作特征温度t m=0・5(t w t f)又有特征数准则方程:Nu—努塞尔(Nusself ) 准则hdNu :udRe—雷诺(Reyn olds)准则数Re =VPr—普朗特(Prandtl )准则数Pr Vah —表面传热系数w/(m2• k)d—定性尺寸，取管外径m丸—流体导热系数w/(m )a ―流体导温系数m2/sV —流体运动粘度m2/su —流体运动速度m/s实验中流体为空气，因而，Pr = 0.7，准则式可简化成Nu =CRe n 本实验要测定空气横向掠过单管表面时的表面传热系数h，我们通过测定流速，温度及物性参数的值来确定c,n的值，便可求得平均换热系数h。
因此，我们首先使流速一定，测定电流、电压、管壁温度、空气来流温度值, 查出物性参数’、：、a的值，计算出u, d的值得到一组数据后，可计算出一组Nu，Re的值，通过改变流速来改变Re值，重复测量便可得到一系列数据, 在以Nu、Re为纵、横坐标的双对数坐标系中描点，并用光滑的曲线连接各测点可得到一直线，直线方程如下形式：Ig Nu = lg C nig ReIgC为截距，n 为斜率，从而可确定c,n 的值，知道c,n 的值后，由准则式:Nu =C Re n可求出表面传热系数h三、实验设备实验本体为一立式鼓风式风洞，仪器有：离心风机，直流电源，毕托管，微 差压变送器，直流电位差计，试件（表面镀铬），水银温度计及热电偶等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
精品课件！
精品课件！
❖ 实验数据记录
➢ 测量系统图：单管的电流量通过标准电阻上的电压降来测量，热电偶测管内壁温，在离管端一定距离 处焊有二电压测点ａ、ｂ，经过分压箱测两点的电压降Vab，空气来流速度由毕托管通过倾斜式微压 计测量。
❖ 实验步骤 ➢ 联接并检查所有线路，确定无误后，将整流电源电压调节旋钮旋至零。然后打开风机调节风门、接通
Nu＝f(Re)
➢ 要通过试验确定Nu与Re的关系，就要求雷诺数Re有较大范围的变动才能保证求得的准则方程式的准确性。 改变雷诺数可以通过改变v及D来达到。也就是用不同直径的管子在不同的空气速度条件下进行试验，然 后将全部试验结果整理在一起求得换热准则式。
Nu
D
Re vD
❖ 实验装置 ➢ 试验装置为风源、单管换热试验段、低压直流电源、电位差计、倾斜式微压计、分压箱和转换开关。
❖ 实验数据记录
空气温度tf = 空气密度ρf= 电压降V1= 电压降V2= 来流动压△P= 来流静压P=
实验数据记录表
❖ 实验分析 ➢ 对流换热变化规律及表面压力变化有何联系？ ➢ 影响换热系数和压力分布的因素。
（二）空气横掠单管时平均换热系数的测定 ❖ 实验目的 ➢ 通过实验，掌握强制对流换热数据的整理方法。 ➢ 了解空气横掠单管时的换热规律。 ❖ 实验原理 ➢ 根据对流换热分析，流体横掠管子时的换热规律可以用准则关系式来表示： Nu＝f(Re，Pr) ➢ 对于空气，温度变化范围又不大，上式中的普朗特数变化很小，可作常数看待，则准则关系可简化为 ：
强制对流换热系机玻璃制成，中间横置可旋转的圆柱体，其中段周向包覆一不锈钢片，其内表面放置 了热电偶，在热电偶相同角度处开有一小测压孔，将圆柱体转到不同φ角位置，就可测出不同角度处 表面温度和空气的压力。
➢ 测量系统图：不锈钢片的电流量通过标准电阻上的电压降来测量。热电偶测片壁温。将热电偶毫伏值， 标准电阻上的电压降及片二端的电压降，经一转换开关及分压箱输出一低压信号，由电位差计测量各 值，空气沿柱面的压力和来流速度由毕托管均通过倾斜式微压计测量。
❖ 实验步骤 ➢ 联接并检查线路，确定无误后，打开风机，调节风门在适当位置，旋转圆柱体使测温点和测压孔处在
来流前驻点位置。
➢ 将整流电源电压调节旋钮旋至输出电压零位，然后接通整流电源，并逐步提高输出电压，对不锈钢片 加热。为保证不至于损坏试件。不锈钢片表面温度大约控制在80℃以下。
➢ 待热稳定后开始测量，以前驻点（φ＝0°）到后驻点（φ＝180间隔5°作一测量点。用电位差计测出 各点的温差电势值E＝（t－tf）。用微压计测出相应的气流沿表面的压力值Pφ，每旋转一角度，需待稳 定后再测量。测量可沿圆柱的一半进行，但作为对称检验可待一半测量结束后，对另一半选几点复测。 测量过程中加热电流和电压变动较小，可选几组数据。
实验数据记录表
❖ 实验分析 ➢ 来流速度与管子外径对α有何影响。 ➢ 分析单根圆管的换热规律。
谢谢！