空气-蒸汽给热系数测定实验 实验报告
实验五 空气_蒸汽对流给热系数
76.3
76.4
76.7
76.9
77.2
75.9
78.9
78.8
43.2
23.9
75.8
75.6
76.2
76.4
76.5
76.7
76.8
75.6
78.8
78.9
43.5
24.2
75.8
75.5
76.2
76.4
76.5
76.7
76.8
75.6
78.8
78.9
43.6
24.4
75.8
75.6
76.2
102.5
103.1
15
51.8
83.1
102.3
103
10
49.9
82.9
102.4
103.1
7.5
47.6
82.5
102.4
103.2
5
表2冷流体特性参数
空气流速u（m/s）
对数平均温度差Δt
冷流体平均温度
空气密度ρ(Kg/m3)
空气质量流量qm（Kg/h)
空气黏度μ(Pa/s)×10-5
空气的导热系数λ（W•m﹣¹•K﹣¹)
cPF＝1.01＋(3.1949× ×lg37.7－5.5099×37.7－3.0506× )×10﹣³
＝0.84kcal/Kg＝161.7KJ/(Kmol•℃)
q= 1+161.7×（83.4－41.82）／90883.7＝1.0740
故加料线方程y＝ X－ ＝14.5X－2.58
＝ ＝0.246
即61.26/0.6950.4=A•25008m
50.90/0.6950.4=A•20388.1m
空气水蒸气对流给热系数测定实验报告
一．实验课程名称 化工原理二．实验项目名称 空气－蒸汽对流给热系数测定 三、实验目的和要求1、了解间壁式传热元件，掌握给热系数测定的实验方法。
2、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。
3、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。
四．实验内容和原理实验内容：测定不同空气流量下进出口端的相关温度，计算α，关联出相关系数。
实验原理：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。
达到传热稳定时，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） 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，℃。
固体壁面与冷流体的对数平均温差可由式（4—3）计算，()()()22112211lnt t t t t t t t t t W W W W m W-----=- （4－3）式中：t W 1 － 冷流体进口处冷流体侧的壁面温度，℃；t W 2 － 冷流体出口处冷流体侧的壁面温度，℃。
热、冷流体间的对数平均温差可由式（4—4）计算，()()12211221m t T t T ln t T t T t -----=∆ （4－4）当在套管式间壁换热器中，环隙通以水蒸气，内管管内通以冷空气或水进行对流传热系数测定实验时，则由式（4－1）得内管内壁面与冷空气或水的对流传热系数，()()MW p t t A t t c m --=212222α（4－5）实验中测定紫铜管的壁温t w1、t w2；冷空气或水的进出口温度t 1、t 2；实验用紫铜管的长度l 、内径d 2，l d A 22π=；和冷流体的质量流量，即可计算α2。
空气—蒸汽对流给热系数测定实验报告及数据、答案
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 实验装置结构参数化工原理实验对流传热实验3图1 空气-水蒸气传热综合实验装置流程图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；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。
②对 α1的实验数据进行线性回归，求关联式Nu=BRe m 中常数B 、m 的值。
四、实验原理1．准数关联影响对流传热的因素很多，根据因次分析得到的对流传热的准数关联为： Nu=CRe m Pr n Gr l（1）式中C 、m 、n 、l 为待定参数。
空气—蒸汽对流给热系数测定实验工作报告及数据、答案
化工原理实验对流传热实验空气—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α 1的测定方法，m0.4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=ARePr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m数关联式 Nu=BRe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 （mm）16.00i实验内管外径 d o（mm）17.92实验外管内径 D（mm）50i实验外管外径 D（mm）52.5o总管长（紫铜内管） L（m） 1.30测量段长度 l （m） 1.101蒸汽温度空气出口温度空气入口温度蒸汽压力空气压力孔板流量计测量空气流量图 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；2三、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α 。
1②对α 1的实验数据进行线性回归，求关联式mA、 m的值。
空气-水蒸气对流给热系数测定实验报告
空气-水蒸气对流给热系数测定实验报告本实验使用臭氧编码器，通过悬浮思路分析，利用不同的匀速度下不同的温度差分析空气-水蒸气的对流换热系数，帮助我们理解空气-水蒸汽对流的过程。
本文将对实验的设备、方法、结果及分析进行详细介绍。
一、实验设备1. 实验室气体混合系统2. 实验室压力传感器4. 实验室水蒸气浸润计6. 实验室数据采集器二、实验方法1. 设计实验2. 实验片段将实验室气体混合系统、压力传感器、温度传感器、水蒸气浸润计和湿度传感器等设备设置在实验室中，同时使用数据采集器对数据进行实时记录。
在实验中，我们首先设置了一个不同的温度差，然后观察它们在不同的匀速度下的换热系数。
通过计算，我们可以得到不同匀速下不同温度差的换热系数。
三、实验结果及分析通过实验结果和数据分析，我们得到不同温度差和匀速度下的换热系数。
1. 换热系数随着温度差的增加而增加我们可以看到，在温度差越大的情况下，热传导的能力也越强。
颗粒与颗粒之间的间距越小，热量间的转移就越快，因此换热系数也越高。
当温度差在一定的范围内，换热系数与温度差的平方成正比。
我们还可以看到，在匀速越大的情况下，换热系数也会越大。
当匀速越大时，颗粒间的热传导也会越快，从而使换热系数更大。
综合以上分析，我们可以得到空气-水蒸汽的对流换热系数与温度差和匀速度密切相关。
当温度差和匀速度越大时，换热系数也会越大。
同时，通过这些实验结果，我们可以更好地理解空气-水蒸汽对流的过程。
四、实验结论通过本次实验，我们可以得出以下结论：1. 空气-水蒸汽的对流换热系数与温度差成正比，当温度差越大时，换热系数也会越大。
因此，我们可以通过控制空气-水蒸汽的温度差和匀速度来控制其换热系数，从而更好地理解热传导过程。
化工原理实验(四)空气-蒸汽对流给热系数测定
化工原理实验（四）空气－蒸汽对流给热系数测定一、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、 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。
3、 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。
达到传热稳定时，有()()()()mm 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）Tt图4－1间壁式传热过程示意图式中：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 ∙℃)；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，℃。
空气-水蒸气对流给热系数测定实验报告
空气-水蒸气对流给热系数测定实验报告
实验目的：测定空气-水蒸气对流给热系数。
实验原理：空气-水蒸气对流给热系数是指在给定条件下，单位时间内单位面积的对流热流量。
在实际应用中，了解对流给热系数的大小对于设计和优化热传递设备非常重要。
实验装置：实验装置包括一个加热管、一个水槽以及一个温度计。
通过控制加热管的电压和水槽的温度，可以得到不同的条件下空气-水蒸气对流的热传递情况。
实验步骤：
1. 将实验装置准备好，确保加热管和温度计的位置正确。
2. 首先将加热管的电压调整到一个固定值，记录加热管上的电压和电流。
3. 启动水槽并将水温调整到一个适当的温度。
4. 将温度计放置在实验装置中，记录下来水的初始温度。
5. 开始记录时间和温度，每隔一段时间记录一次温度值。
6. 进行多组实验，每组实验可以改变加热管的电压或者水槽的温度，以得到不同的实验数据。
实验数据处理：
1. 将实验数据整理成表格。
2. 根据实验数据绘制温度-时间曲线。
3. 计算出空气-水蒸气对流的热传递系数。
4. 对不同实验条件下得到的热传递系数进行比较和分析。
实验结果：
根据实验数据计算得出的空气-水蒸气对流给热系数为X（单位）。
实验讨论：
根据实验结果可以得出结论：在给定的实验条件下，空气-水
蒸气对流给热系数为X，说明X。
实验结论：
通过本实验测定得到空气-水蒸气对流给热系数为X（单位），实验结果具有一定的参考价值，并为相关热传递设备的设计和优化提供了理论依据。
空气-水蒸气对流给热系数测定实验工作报告
一．实验课程名称 化工原理二．实验项目名称 空气－蒸汽对流给热系数测定 三、实验目的和要求1、了解间壁式传热元件，掌握给热系数测定的实验方法。
2、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。
3、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。
四．实验内容和原理实验内容：测定不同空气流量下进出口端的相关温度，计算α，关联出相关系数。
实验原理：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。
达到传热稳定时，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）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，℃。
固体壁面与冷流体的对数平均温差可由式（4—3）计算，()()()22112211ln t t tt t t t t t t W W W W m W-----=- （4－3）δ TT W t Wt图4－1间壁式传热过程示意图式中：t W 1 － 冷流体进口处冷流体侧的壁面温度，℃；t W 2 － 冷流体出口处冷流体侧的壁面温度，℃。
热、冷流体间的对数平均温差可由式（4—4）计算，()()12211221m t T t T ln t T t T t -----=∆ （4－4）当在套管式间壁换热器中，环隙通以水蒸气，内管管内通以冷空气或水进行对流传热系数测定实验时，则由式（4－1）得内管内壁面与冷空气或水的对流传热系数，()()MW p t t A t t c m --=212222α （4－5）实验中测定紫铜管的壁温t w1、t w2；冷空气或水的进出口温度t 1、t 2；实验用紫铜管的长度l 、内径d 2，l d A 22π=；和冷流体的质量流量，即可计算α2。
空气蒸汽给热系数测定实验报告
空气蒸汽给热系数测定实验报告Title: Experimental Report on Determination of Air Steam Heat Transfer CoefficientObjective:The objective of this experiment is to determine the heat transfer coefficient of air steam.Introduction:Heat transfer coefficient is an important parameter in studying heat transfer processes. It quantifies the ability of a material or fluid to transfer heat from a hot surface to a cold surface. The heat transfer coefficient is influenced by various factors such as material properties, fluid flow velocity, and surface conditions.In this experiment, we will determine the heat transfer coefficient of air steam, where steam will be passed through a heated pipe and the temperature difference between the steam and the pipe surface will be measured. By knowing the steam flow rate and the surface area of the pipe, the heat transfer coefficient can be calculated. Materials and Equipment:1. Steam generator2. Heat exchanger pipe3. Thermocouples4. Data acquisition system5. Flow meter6. Pressure gaugeProcedure:1. Set up the experimental apparatus by connecting the steam generator, heat exchanger pipe, thermocouples, data acquisition system, flow meter, and pressure gauge.2. Ensure that the steam generator is functioning properly and that the steam flow rate can be adjusted.3. Measure the surface area of the heat exchanger pipe.4. Start the data acquisition system and set it to record temperature and pressure readings at regular intervals.5. Gradually start the steam flow and allow the system to stabilize.6. Record the inlet and outlet steam temperature, steam flow rate, and pressure readings.7. Continue recording data for a sufficient duration to ensure a stable measurement.8. Analyze the collected data to calculate the heat transfer coefficient using appropriate equations.Results and Analysis:Based on the collected data, the heat transfer coefficient can be determined using the following equation:Heat Transfer Coefficient = (m_dot * Cp * (T_out - T_in)) / (A * (P_out - P_in))where:- m_dot is the mass flow rate of steam- Cp is the specific heat capacity of steam- T_out is the outlet steam temperature- T_in is the inlet steam temperature- A is the surface area of the heat exchanger pipe- P_out is the outlet steam pressure- P_in is the inlet steam pressureConclusion:In this experiment, the heat transfer coefficient of air steam was determined by analyzing the temperature and pressure data collected during the experiment. This value has important applications in various heat transfer processes and can aid in the design and optimization of thermal systems. The accuracy and repeatability of the experimental setup should be considered when interpreting the results. Any sources of error or possible improvements in the experimental apparatus should also be discussed in the conclusion.。
实验7. 空气-蒸汽对流给热系数的测定
实验7. 空气－蒸汽对流给热系数的测定一、实验目的1.熟悉传热过程及间壁式换热器的结构，掌握热电阻的测温方法；2.观察蒸汽在水平冷凝管外壁上的冷凝现象，测定对流给热系数h ；3.测定努塞尔数Nu 与雷诺数e R 之间的关系，并确定它们的关联式；4.了解强化传热的途径，分析热交换过程的影响因素。
二、基本原理工业生产中冷流体和热流体常通过固体壁面进行热量交换，此种换热方式称为间壁式传热。
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过程组成，间壁式传热过程如图2—10所示。
当传热过程达到稳定时，它们有如下关系： 图2—10 间壁式传热过程示意图()()()()112122121122m p m p W W m M mq c t t q c T T h A t t h A T T KA t Φ=-=-=-=-=∆ （2—45） 式中：Φ—传热速率，W ；q m1、q m2 —冷、热流体的质量流量，1kg s -⋅； c p1、c p2 —冷、热流体的比热容，11kJ kg K --⋅⋅；T 1 、T 2—热流体的进出口温度，K ； t 1、t 2 —冷流体的进出口的度，K ；A 1、A 2—冷、热流体侧的对流传热面积，m 2；12,h h —冷、热流体与固体壁面的对流给热系数，21W m K --⋅⋅； ()W m t t -、()W m T T -—冷、热流体与固体壁面的对数平均温度差，K ；K —总传热系数，21W m K --⋅⋅； A —传热面积，m 2；m t ∆—对数平均温度差，K ；热流体与固体壁面的对数平均温差可由下式计算()()()22112211ln W W W W m W T T T T T T T T T T -----=- （2－46）式中：12,W W T T —热流体进出口处热流体侧壁面的温度，K 。
固体壁面与冷流体的对数平均温差可由下式求得()()()22112211ln t t t t t t t t t t W W W W m W -----=- （2－47）式中：12,W W t t —冷流体进出口处冷流体侧壁面的温度，K ； 冷热流体间的对数平均温度差可由下式计算()()12211221ln m T t T t t T t T t ---∆=-- （2—48）在套管式换热器中，由于水蒸气通过套管的环隙，冷空气或水通过内管间，测定对流给热系数时，由式（2—45）可得内管内壁面与冷空气或水的对流给热系数()()112111p W mm c t t h A t t -=- （2—49）实验中，要测定内管的壁温t w1和t w2，冷空气或水的进出口温度t 1和t 2；实验用套管的长度l ，内径d 1，换热面积11A d l π=，冷流体的质量流量及比热容，即可求得对流给热系数h 1。
最新空气-蒸汽传热系数测定实验_实验报告
最新空气-蒸汽传热系数测定实验_实验报告实验目的：1. 掌握空气-蒸汽传热系数的测定方法。
2. 理解传热系数在热交换过程中的作用和意义。
3. 学习并应用相关的传热理论和实验技术。
实验原理：本实验采用稳态法，通过测定空气和蒸汽在一定条件下的传热情况，来确定空气-蒸汽的传热系数。
实验中，蒸汽在管内冷凝，空气在管外流动，通过测量管壁的温度差和空气、蒸汽的流量、温差，利用热阻网络分析法计算传热系数。
实验设备：1. 空气-蒸汽传热系数测定装置。
2. 温度传感器和数据采集系统。
3. 流量计。
4. 蒸汽发生器。
5. 冷凝水收集器。
6. 计时器。
实验步骤：1. 启动蒸汽发生器，预热系统至稳定状态。
2. 调节空气流量，使其达到预定值。
3. 打开冷凝水收集器，确保冷凝水顺利排出。
4. 记录蒸汽和空气的进出口温度，以及环境温度。
5. 每隔一定时间（如5分钟）记录一次温度数据，至少进行三次测量。
6. 根据温度数据计算传热系数。
7. 改变空气流量，重复步骤2-6，获取不同流量下的数据。
8. 使用热阻网络分析法，结合实验数据，计算不同工况下的空气-蒸汽传热系数。
数据处理与分析：1. 利用测得的温度差和已知的物性参数，计算热传递的总热阻。
2. 通过热阻网络分析，分离出空气边界层热阻和管壁热阻。
3. 根据牛顿冷却定律，计算空气-蒸汽的传热系数。
4. 绘制传热系数与空气流速的关系图。
5. 分析不同流速对传热系数的影响，并与理论值进行比较。
实验结果：1. 列出不同空气流速下的传热系数测定值。
2. 展示传热系数随空气流速变化的趋势图。
3. 通过对比分析，验证实验结果的准确性和可靠性。
结论：本实验通过测定不同空气流速下的空气-蒸汽传热系数，验证了传热系数与流体流速之间的关系。
实验结果表明，随着空气流速的增加，传热系数有所提高，这与预期的传热强化现象一致。
实验数据与理论预测相吻合，证明了实验方法的有效性和准确性。
通过本次实验，加深了对传热原理的理解，并提高了实验操作技能。
空气-蒸汽给热系数测定实验_实验报告
空气－蒸汽对流给热系数测定取序1作为计算实例：实验数据：空气进口温度 t1=34.7℃；空气出口温度 t2=78.6℃；空气进口处蒸汽温度T1=108.7℃；空气出口处蒸汽温度T1=108.7℃；空气流量V=20.0m 3/h ；数据处理：空气进口密度52310 4.510 1.2916t t ρ--=-⨯+ 1.1475kg/ m 3，t=t1；空气质量流量2m V ρ==0.0064kg/s ；空气流速u=27.63m/s ；空气定性温度221t t +=56.65℃； t2-t1= 43.9℃；换热面积11l d A π== 0.0503m 2；空气的比热 C p2=1005 J / (kg ∙℃)；对数平均温度 ()()12211221ln t T t T t T t T t m -----=∆=48.80℃；总给热系数 ()m p t A t t c m K ∆-=1222= 114.65511 W/(m 2·℃)； 流体粘度6235(210510 1.716910t t μ---=-⨯+⨯+⨯）= 1.994E-05 Pa ·s,t=定性温度； 流体导热系数8252108100.0244t t λ--=-⨯+⨯+= 0.0288678 W/(m ·℃)；雷诺数 μρdu =Re = 23699.222；普兰特数 λμ2Pr p c == 0.6940949； 理论值 α=4.08.0Pr Re 023.0d λ= 113.33827W/(m 2·℃)； 杜赛尔数λαdNu == 62.817787。
八、实验结果与分析1）在对实验值与理论值进行比较得，在温度的较小时误差较大，随着温度的升高，误差减小。
但在t1=34.7℃时误差最小，即在空气流速最大时，产生的误差最小。
所以迪图斯-贝尔特公式在本实验中适合于空气进口温度为31~39℃，此时误差较小。
空气水蒸气对流给热系数测定实验报告
一．实验课程名称 化工原理二．实验项目名称 空气－蒸汽对流给热系数测定 三、实验目的和要求1、了解间壁式传热元件，掌握给热系数测定的实验方法。
2、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。
3、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。
四．实验内容和原理实验内容：测定不同空气流量下进出口端的相关温度，计算α，关联出相关系数。
实验原理：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。
达到传热稳定时，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） 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，℃。
固体壁面与冷流体的对数平均温差可由式（4—3）计算，()()()22112211lnt t t t t t t t t t W W W W m W-----=- （4－3）式中：t W 1 － 冷流体进口处冷流体侧的壁面温度，℃；t W 2 － 冷流体出口处冷流体侧的壁面温度，℃。
热、冷流体间的对数平均温差可由式（4—4）计算，()()12211221m t T t T ln t T t T t -----=∆ （4－4）当在套管式间壁换热器中，环隙通以水蒸气，内管管内通以冷空气或水进行对流传热系数测定实验时，则由式（4－1）得内管内壁面与冷空气或水的对流传热系数，()()MW p t t A t t c m --=212222α（4－5）实验中测定紫铜管的壁温t w1、t w2；冷空气或水的进出口温度t 1、t 2；实验用紫铜管的长度l 、内径d 2，l d A 22π=；和冷流体的质量流量，即可计算α2。
化工原理空气-蒸汽给热系数测定实验报告
空气－蒸汽给热系数测定一、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.掌握热电阻测温的方法，观察水蒸气在水平管外壁的冷凝现象。
3.理解强化传热对传热系数的影响。
4.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。
达到传热稳定时，有Q=m1c p1(T1-T2)=m2c p2(t2-t1)=α1A1(T-T W)M=α2A2(t w-t)m=KAΔt m式中：Q－传热量，J/s；m1－热流体的质量流率，kg/s；c p1－热流体的比热，J/(kg•℃)；T1－热流体的进口温度，℃；T2－热流体的出口温度，℃；m2－冷流体的质量流率，kg/s；cp2－冷流体的比热，J/(kg•℃)；t1－冷流体的进口温度，℃；t2－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/(m2•℃)；A1－热流体侧的对流传热面积，m2；(T−T W)m－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/(m2•℃)；A2－冷流体侧的对流传热面积，m2；(t W-t)m－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/(m2•℃)；Δt m－冷热流体的对数平均温差，℃；通过测量相对较易测定的冷热流体温度来间接推算流体与固体壁面间的对流给热系数是人们广泛采用的一种实验研究手段。
=(t1+t2)/2下冷流体对应的c p2、换热面积A，即实验测定m2、t1、t2、T1、T2、并查取t平均可由上式计算得总给热系数K。
用传热准数式求算对流给热系数α2对于流体在圆形直管内作强制湍流对流传热时，传热准数经验式为Nu=0.023Re0.8Pr n式中：Nu－努塞尔准数，Nu=αd/λ，无因次；Re－雷诺数，Re=duρ/μ，无因次；Pr－普兰特数，Pr=c pμ/λ，无因次；当流体被加热时n＝0.4，流体被冷却时n＝0.3；α－流体与固体壁面的对流传热系数，W/(m2·℃)；d－换热管内径，m；λ－流体的导热系数，W/(m·℃)；u－流体在管内流动的平均速度，m/s；ρ－流体的密度，kg/m3；μ－流体的粘度，Pa·s；c p－流体的比热，J/(kg·℃)。
空气蒸汽对流传热系数的测定实验报告
空气蒸汽对流传热系数的测定实验报告实验目的：测定空气中的蒸汽对流传热系数，了解其在热传导过程中的特性和规律。
实验原理：空气中的热传导有两个主要的途径，即对流传热和辐射传热。
在大气压力下，空气中的蒸汽通常以微小的水滴或颗粒的形式存在。
当热量传递给空气蒸汽颗粒时，其会通过对流传热的方式将热量散发到周围的空气中。
对流传热系数(h)是描述对流传热性能的一个重要参数，通过测量传热流量和温度差，可以计算出空气蒸汽对流传热系数。
实验器材：1. 空气蒸汽发生器：用于产生空气中的蒸汽。
2. 传热试样：具有良好的导热性能的金属试样。
3. 温度测量仪器：如温度计或热电偶，用于测量传热试样和周围环境的温度。
4. 流量计：用于测量蒸汽的流量。
5. 电源和电表：用于供电和测量电能消耗。
实验步骤：1. 将空气蒸汽发生器连接到传热试样，并保持一定的温度差。
2. 打开空气蒸汽发生器和流量计，开始生成空气中的蒸汽，并调整蒸汽流量至稳定。
3. 同时开启温度测量仪器，分别测量传热试样的表面温度和周围环境的温度。
4. 根据传热试样表面温度和周围环境温度的差值，计算出传热速率，即传热流量。
5. 根据蒸汽流量和传热流量，计算得到空气蒸汽的对流传热系数。
实验数据记录与处理：1. 记录传热试样表面温度和周围环境温度的数值。
2. 根据所测得的温度差值，计算出传热速率。
3. 根据蒸汽流量和传热速率的比值，计算得到空气蒸汽的对流传热系数。
实验结果与讨论：根据实验测得的数据，计算出空气蒸汽的对流传热系数，并进行实验结果的分析和讨论，比较不同实验条件下的对流传热系数差异，探究影响因素与对流传热系数的关系。
结论：通过本次实验，测定并计算得到了空气蒸汽的对流传热系数，并对影响因素进行了讨论。
实验结果可以为热传导以及相关工程问题的研究和应用提供参考。
空气—蒸汽对流给热系数测定实验报告及数据、答案
气氛—蒸汽对于流给热系数测定之阳早格格创做一、真验手段⒈通过对于气氛—火蒸气光润套管换热器的真验钻研，掌握对于流传热系数α1的测定要领，加深对于其观念战效用果素的明白.并应用线性返回分解要领，决定联系式Nu=ARe m Pr中常数A、m的值.⒉通过对于管程里里插有螺纹管的气氛—火蒸气加强套管换热器的真验钻研，测定其准数联系式Nu=BRe m中常数B、m的值战加强比Nu/Nu0，相识加强传热的基础表里战基础办法.二、真验拆置本真验设备由二组黄铜管（其中一组为光润管，另一组为波纹管）组成仄止的二组套管换热器，内管为紫铜材量，中管为不锈钢管，二端用不锈钢法兰牢固.气氛由旋涡气泵吹出，由旁路安排阀安排，经孔板流量计，由支路统制阀采用分歧的支路加进换热器.管程蒸汽由加热釜爆收后自然降下，经支路统制阀采用顺流加进换热器壳程，其热凝搁出热量通过黄铜管壁被传播到管内震动的气氛，达到顺流换热的效验.鼓战蒸汽由配套的电加热蒸汽爆收器爆收.该真验过程图如图1所示，其主要参数睹表1.表1 真验拆置结构参数真验内管中径d o（mm）真验中管内径D i（mm）50 真验中管中径D o（mm）总管少（紫铜内管）L（m）丈量段少度l（m）蒸汽温度图1 气氛-火蒸气传热概括真验拆置过程图1— 光润套管换热器；2—螺纹管的加强套管换热器；3—蒸汽爆收器；4—旋涡气泵；5—旁路安排阀；6—孔板流量计；7、8、9—气氛支路统制阀；10、11—蒸汽支路统制阀；12、13—蒸汽搁空心； 15—搁火心；14—液位计；16—加火心；三、真验真量1、光润管①测定6～8个分歧流速下光润管换热器的对于流传热系数α1.②对于α1的真验数据举止线性返回，供联系式Nu=ARe m孔板流量计丈量气氛流量气氛压力蒸汽压力气氛出心温度气氛出心温度中常数A 、m 的值.2、波纹管①测定6～8个分歧流速下波纹管换热器的对于流传热系数α1.②对于α1的真验数据举止线性返回，供联系式Nu=BRe m 中常数B 、m 的值. 四、真验本理 1．准数联系效用对于流传热的果素很多，根据果次分解得到的对于流传热的准数联系为：Nu=CRe m Pr n Gr l （1）式中C 、m 、n 、l 为待定参数.介进传热的流体、流态及温度仄分歧，待定参数分歧.暂时，只可通过真验去决定特定范畴的参数.本真验是测定气氛正在圆管内做强制对于流时的对于流传热系数.果此，不妨忽略自然对于流对于传热膜系数的效用，则Gr 为常数.正在温度变更不太大的情况下，Pr 可视为常数.所以，准数联系式（1）可写成Nu ＝CRe m （2）Re4du V d ρρπμμ==其中： , 500.02826W/(m.K)d Nu αλλ==℃时，空气的导热系数待定参数C 战m 可通过真验测定蒸汽、气氛的有关数据后，对于式（2）与对于数，返回供得曲线斜率战截距.2．传热量估计努塞我数Nu 大概α1无法曲交用真验测定，只可测定相关的参数并通过估计供得.当通过套管环隙的鼓战蒸汽与热凝壁里交触后，蒸汽将搁出热凝潜热，热凝成火，热量通过间壁传播给套管内的气氛，使气氛的温度降下，气氛从管的终端排出管中，传播的热量由（3）式估计.Q ＝W e c pc （t 2－t 1）= V ρ1c pc （t 2－t 1） （3） 根据热传播速率Q ＝KS Δt m （4） 所以 KS Δt m =V ρ1c pc （t 2－t 1） （5）式中：Q ——换热器的热背荷（即传热速率），kJ ／s ； We ——热流体的品量流量，kg ／s ；V ——热流体（气氛）的体积流量，m 3/s ； ρ1一热流体（气氛）的稀度，kg ／m 3；K ——换热器总传热系数，W/（m 2·℃）；C pc 一一热流体（气氛）的仄衡比定压热容，kJ/（kg ·K ）；S ——传热里积，m 2；Remc dαλ=因此：Δt m ——蒸汽与气氛的对于数仄衡温度好，℃.气氛的流量及二种流体的温度等不妨通过百般丈量仪容测得.概括上头各式即可算出传热总系数K. 3．传热膜系数的估计当传热里为仄壁大概者当管壁很薄时，总的传热阻力战传热分阻力的关系可表示为：式中：αl ——气氛正在圆管中强制对于流的传热膜系数，W ／（m 2·℃）；α2——蒸汽热凝时的传热膜系数，W ／（m 2·℃）.当管壁热阻不妨忽略（内管为黄铜管而且壁薄b 较薄，黄铜导热系数λ比较大）时，1211111K ααα≈+≈（7） 蒸汽热凝传热膜系数近近大于气氛传热膜系数，则K ≈α1.果此，只消正在真验中测得热、热流体的温度及气氛的体积流量，即可通过热衡算供出套管换热器的总传热系数K 值，由此供得气氛传热膜系数α1. 4．努塞我数战雷诺数的估计式中：λ——气氛导热系数，W ／（m ·℃）； μ一气氛的粘度，Pa ·s ；d ——套管换热器的内管仄衡曲径，m ； ρ1——进心温度t 1时的气氛稀度，kg ／m 3.由于热阻主要集结正在气氛一侧，本真验的传热里积S 与管子的内表面较为合理，即 S ＝πdl本拆置d=0．0178 m ，l=1．327m. 5．气氛流量战稀度的估计气氛稀度ρ1可按理念气体估计： 式中：p a ——当天大气压，Pa ；t ——孔板流量计前气氛温度，℃，可与t=t 1；气氛的流量由 1／4喷嘴流量计丈量，合并常数后，气氛的体积流量可由（11）式估计11ρRC V =（11）式中：C 0——合并整治的流量系数，其值为C 0=0．001233；R ——喷嘴流量计的压好计示值，mmH 2O. V 1——气氛的体积流量，m 3／s. 五、真验支配 1．真验前的准备（1）背电加热釜加火至液位计上端白线处. （2）查看气氛流量旁路安排阀是可齐开.12731.29(10)101330273pP tρ=⨯+（3）查看一般管支路各统制阀是可已挨开，包管蒸汽战气氛管路的疏通.（4）交通电源总闸，设定加热电压，开用电热锅炉开关，开初加热.2．真验开初（1）当蒸汽压力宁静后，开用旋涡气泵并运止一段时间，包管真验开初时气氛出心温度t（℃）宁静.1（2）安排气氛流量旁路阀的开度大概主阀开度，使孔板流量计的压好计读数为所需的气氛流量值.（3）宁静5－8分钟安排读与压好计读数，读与气氛出心、出心的温度值t、2t（温度丈量可采与热电奇大概温度1计）、气氛压力值p1、气氛进、出心之间压力好p2、蒸汽温度值t3及压力值p3,孔板流量计读数p4.（4）安排气氛流量，沉复（3）与（4）共测6－10组数据（注意：正在气氛进、出心之间压力好p2最大值与最小值之间可分为6-10段）.（5）真验历程，要尽大概包管蒸汽温度大概压力宁静，正在蒸汽锅炉加热历程（蒸汽温度大概压力变更较大）不要记录数据.3．真验中断（1）关关加热器开关.（2）过5分钟后关关鼓风机，并将旁路阀齐开. （3）切断总电源.六、真验注意事项1、查看蒸汽加热釜中的火位是可正在仄常范畴内.特天是每个真验中断后，举止下一真验之前，如果创制火位过矮，应即时补给火量.2、必须包管蒸汽降下管线的疏通.正在变换支路时，应先开开需要的支路阀，再关关另一侧，且开开战关关统制阀必须缓缓，预防管线截断大概蒸汽压力过大突然喷出.3、必须包管气氛管线的疏通.即正在交透气机电源之前，三个气氛支路统制阀之一战旁路安排阀（睹图1所示）必须齐开.正在变换支路时，应先关关风机电源，而后开开战关关统制阀.4、安排流量后，应起码宁静5～10分钟后读与真验数据.5、套管换热器中聚集的热火要即时搁掉，免得效用蒸汽传热.七、真验记录及数据处理缺点分解：1.迪图斯-贝我特公式有条件范畴，而真验数据并不是齐正在其适用范畴内，用此公式算出的Nu’战α2’缺点便大概较大.2.真验时，等待时间缺乏，引导数据已宁静时便记录了.热流体给热系数的准数式：Nu/Pr=APr mln(Nu/Pr)=lnA+m ln(Re)lnA=-7.9273 ，A=0.0256另附上本初真验数据：4、对于真验截止举止分解与计划.从图像中线性返回圆程的相关系数去瞅，真验数据截止不是很准确，特天是螺纹管.爆收缺点的根源很多，读数不宁静、换热器保温效验好、换热器使用暂了，污秽较薄，热流量值下落等皆使截止有一定的偏偏好.而且正在处理数据时，采与很多近似处理，而本量真验时很多的条件本去不宁静.正在真验历程中采与改变气氛流量去安排，然而是正在改变气氛流量的共时，其余的数据也会改变，比圆道气氛出心温度，而且正在改变的历程中，要通过一段时间气氛出心温度才会宁静，而咱们测定的温度一定假如那个宁静的温度，所以正在测定中不通过脚够少的时间引导测定的温度不是宁静的温度，所以真验时要注意等待五到格中钟待数据比较宁静时，那样真验截止便比较准确.八、思索题（1）效用传热膜系数的果素有哪些？问：膜的薄度，液体的物性，以及压力温度.另有资料的分子结构及其化教成份、资料沉度、资料干度情景战温度情景.（2）正在蒸气热凝时，若存留不凝性气体，您认为将会有什么效用？该当采与什么步伐？问：对于换热系数效用很大，普遍设念子与消，比圆溴化锂吸支式制热机均伴伴真空泵，其效用便是即时排除系统内的不凝性气体.1）会由于气氛中含有火分制成冰堵.冰堵不但使制热效用下落.而且会引导系统停机.压力不竭落矮，还会益坏压缩机.2）气氛混进压缩腔，由于气氛中含有不凝性气体，如氮气.那些不凝性气体验缩小制热剂的循环量，使制热量落矮.3）而且不凝性气体验滞留正在热凝器的上部管路内，以致本量热凝里积减小，热凝背荷删大，热凝压力降下，进而制热量会落矮.（3）蒸气热凝后，将爆收热凝火，如热凝火不克不迭搁出，乏积后淹埋加热铜管，您认为将会有什么效用？该当采与什么步伐？问:1）会由于气氛中含有火分制成冰堵.冰堵不但使制热效用下落.而且会引导系统停机.压力不竭落矮，还会益坏压缩机.2）气氛混进压缩腔，由于气氛中含有不凝性气体，如氮气.那些不凝性气体验缩小制热剂的循环量，使制热量落矮.3）而且不凝性气体验滞留正在热凝器的上部管路内，以致本量热凝里积减小，热凝背荷删大，热凝压力降下，进而制热量会落矮.（4）本真验中所测定的壁里温度是靠拢蒸气侧的温度，仍旧交近气氛侧的温度？为什么？问：壁里温度是靠拢蒸汽温度.应为壁里温度交近于对于流传热系数大的一侧的温度，而正在真验历程中是以1211111K ααα≈+≈，所以21αα〈，所以壁里温度交近于蒸汽温度. （5）正在真验中有哪些果素效用真验的宁静性？问：气氛战蒸汽的流背，热凝火不即时排走，蒸汽热凝历程中，存留不热凝气体，对于传热的有效用等.。
空气蒸汽给热系数测定实验报告
空气蒸汽给热系数测定实验报告
实验原理：
空气蒸汽给热系数是指空气与液体或固体接触时的传热能力，通常用
对流传热系数来表示。
在实际应用中，空气蒸汽给热系数对于优化传
热设备和工艺具有重要意义。
实验步骤：
1. 准备实验装置：将一根绝热管放置于恒温水槽中，通过管中通水形
成对流传热，空气通过导热管进入绝热管，从而与水接触实现传热。
2. 打开温度控制仪，设置所需温度；同时打开水泵，使水循环；将压
力表连接在导热管上，记录空气进口和出口的压力。
3. 通过流量计调节空气流量，记录流量计读数。
4. 使用热电偶测量水的温度，并记录读数。
5. 开始实验，记录空气进口和出口的压力以及水的温度。
6. 根据实验数据计算空气蒸汽给热系数，并进行数据分析和讨论。
实验数据处理：
根据实验记录的空气进口和出口的压力以及水的温度，可以计算空气
蒸汽给热系数。
可以使用以下公式计算空气蒸汽给热系数：
hc= Q/(m×ΔT)
其中，hc为空气蒸汽给热系数，Q为传热量，m为空气质量流量，ΔT为水与空气的温差。
实验结果：
实验结果可以通过计算得出空气蒸汽给热系数的数值，并进行数据分
析和讨论。
实验结果应该符合理论计算值，并且要注意误差的来源和
可能的原因。
结论：
通过空气蒸汽给热系数的测定实验，可以得到空气与液体或固体的传
热能力，这对于传热设备和工艺的优化具有重要意义。
根据实验结果，
可以评估实验的准确性和可靠性，并进行数据分析和讨论，进一步探讨传热现象和相关机理。
空气水蒸气对流给热系数测定实验报告
一．实验课程名称 化工原理二．实验项目名称 空气－蒸汽对流给热系数测定 三、实验目的和要求1、了解间壁式传热元件，掌握给热系数测定的实验方法。
2、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。
3、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。
四．实验内容和原理实验内容：测定不同空气流量下进出口端的相关温度，计算α，关联出相关系数。
实验原理：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。
达到传热稳定时，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） 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，℃。
固体壁面与冷流体的对数平均温差可由式（4—3）计算，()()()22112211lnt t t t t t t t t t W W W W m W-----=- （4－3）式中：t W 1 － 冷流体进口处冷流体侧的壁面温度，℃；t W 2 － 冷流体出口处冷流体侧的壁面温度，℃。
热、冷流体间的对数平均温差可由式（4—4）计算，()()12211221m t T t T ln t T t T t -----=∆ （4－4）当在套管式间壁换热器中，环隙通以水蒸气，内管管内通以冷空气或水进行对流传热系数测定实验时，则由式（4－1）得内管内壁面与冷空气或水的对流传热系数，()()MW p t t A t t c m --=212222α（4－5）实验中测定紫铜管的壁温t w1、t w2；冷空气或水的进出口温度t 1、t 2；实验用紫铜管的长度l 、内径d 2，l d A 22π=；和冷流体的质量流量，即可计算α2。
空气—蒸汽对流给热系数测定实验报告及数据、答案.doc
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） 1.3010测量段长度l（m） 1.10 1010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；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10 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；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。
空气-蒸汽给热系数测定实验
空气－蒸汽给热系数测定一、实验目的1.1、了解间壁式传热元件，掌握给热系数测定的实验方法。
1.2、掌握热电阻测温的方法，观察水蒸气在水平管外壁的冷凝现象。
1.3、理解强化传热对传热系数的影响。
1.4、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，冷、热流体普遍地系通过固体壁面（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。
式中：Q －传热量，J / s；m1－热流体的质量流率，kg / s；cp1－热流体的比热，J / (kg ·℃)；T1－热流体的进口温度，℃；T2－热流体的出口温度，℃；m2－冷流体的质量流率，kg / s；cp2－冷流体的比热，J / (kg ·℃)；t1－冷流体的进口温度，℃；t2－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 / (m2 ·℃)；A 1 －热流体侧的对流传热面积，m2；－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 / (m2·℃)；A 2 －冷流体侧的对流传热面积，m2；－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 ·℃)；Δtm－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，式中：tW1－冷流体进口处冷流体侧的壁面温度，℃；tW2－冷流体出口处冷流体侧的壁面温度，℃。
冷、热流体间的对数平均温差可由式（4—4）计算，当在套管式换热器中，环隙通以水蒸气，内管管内通以冷空气或水进行对流传热系数测定实验时，则由式（4－1）得内管内壁面与冷空气或水的对流传热系数，实验中测定紫铜管的壁温tw1、tw2；冷空气或水的进出口温度t1、t2；实验用紫铜管的长度l、内径d2，和冷流体的质量流量，即可计算α2然而，直接测量固体壁面的温度，尤其管内壁的温度，实验技术难度大，而且所测得的数据准确性差，带来较大的实验误差。
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浙江科技学院实验报告化工原理课程名称：学院：专业班：姓名：学号：同组人员：实验时间：年月日指导教师：一、实验课程名称：化工原理二、实验项目名称：空气－蒸汽对流给热系数测定 三、实验目的和要求：1、 了解间壁式传热元件，掌握给热系数测定的实验方法。
2、 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。
3、 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。
四、实验内容和原理实验内容：测定不同空气流量下进出口端的相关温度，计算α，关联出相关系数。
实验原理：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。
达到传热稳定时，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）热流体与固体壁面的对数平均温差可由式（4—2）计算，()()()22112211lnW 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，℃。
固体壁面与冷流体的对数平均温差可由式（4—3）计算，()()()22112211lnt t t t t t t t t t W W W W m W -----=- （4－3）式中：t W 1 － 冷流体进口处冷流体侧的壁面温度，℃；t W 2 － 冷流体出口处冷流体侧的壁面温度，℃。
热、冷流体间的对数平均温差可由式（4—4）计算，Tt图4－1间壁式传热过程示意图()()12211221m t T t T ln t T t T t -----=∆ （4－4）当在套管式间壁换热器中，环隙通以水蒸气，内管管内通以冷空气或水进行对流传热系数测定实验时，则由式（4－1）得内管内壁面与冷空气或水的对流传热系数，()()MW p t t A t t c m --=212222α （4－5）实验中测定紫铜管的壁温t w1、t w2；冷空气或水的进出口温度t 1、t 2；实验用紫铜管的长度l 、内径d 2，l d A 22π=；和冷流体的质量流量，即可计算α2。
然而，直接测量固体壁面的温度，尤其管内壁的温度，实验技术难度大，而且所测得的数据准确性差，带来较大的实验误差。
因此，通过测量相对较易测定的冷热流体温度来间接推算流体与固体壁面间的对流给热系数就成为人们广泛采用的一种实验研究手段。
由式（4－1）得，()mp t A t t c m K ∆-=1222 （4－6）实验测定2m 、2121T T t t 、、、、并查取()2121t t t +=平均下冷流体对应的2p c 、换热面积A ，即可由上式计算得总给热系数K 。
1． 近似法求算对流给热系数2α以管内壁面积为基准的总给热系数与对流给热系数间的关系为，11212122211d d d d R d bd R K S m S αλα++++= （4－7） 用本装置进行实验时，管内冷流体与管壁间的对流给热系数约为几十到几百K m W .2；而管外为蒸汽冷凝，冷凝给热系数1α可达~K m W .1024左右，因此冷凝传热热阻112d d α可忽略，同时蒸汽冷凝较为清洁，因此换热管外侧的污垢热阻121d d R S 也可忽略。
实验中的传热元件材料采用紫铜，导热系数为383.8K m W ⋅，壁厚为2.5mm ，因此换热管壁的导热热阻md bd λ2可忽略。
若换热管内侧的污垢热阻2S R 也忽略不计，则由式（4－7）得， K ≈2α （4－8）由此可见，被忽略的传热热阻与冷流体侧对流传热热阻相比越小，此法所得的准确性就越高。
2． 冷流体质量流量的测定用孔板流量计测冷流体的流量，则，2m V ρ= (4－9)式中，V 为冷流体进口处流量计读数，ρ为冷流体进口温度下对应的密度。
3． 冷流体物性与温度的关系式在0～100℃之间，冷流体的物性与温度的关系有如下拟合公式。
（1）空气的密度与温度的关系式：52310 4.510 1.2916t t ρ--=-⨯+ （2）空气的比热与温度的关系式：60℃以下p C ＝1005 J / (kg ∙℃),70℃以上p C ＝1009 J / (kg ∙℃)。
（3）空气的导热系数与温度的关系式： 8252108100.0244t t λ--=-⨯+⨯+ （4）空气的黏度与温度的关系式：6235(210510 1.716910t t μ---=-⨯+⨯+⨯）五、主要仪器设备1．实验装置 实验装置如图4-1所示来自蒸汽发生器的水蒸气进入不锈钢套管换热器环隙，与来自风机的空气在套管换热器内进行热交换，冷凝水经疏水器排入地沟。
冷空气经孔板流量计或转子流量计进入套管换热器内管（紫铜管），热交换后排出装置外。
2．设备与仪表规格（1）紫铜管规格：直径φ21×2.5mm ，长度L=1000mm ；（2）外套不锈钢管规格：直径φ100×5mm ，长度L=1000mm ；（4）铂热电阻及无纸记录仪温度显示；（5）全自动蒸汽发生器及蒸汽压力表。
六、操作方法与实验步骤（一）实验步骤1、打开控制面板上的总电源开关，打开仪表电源开关，使仪表通电预热，观察仪表显示是否正常。
2、在蒸汽发生器中灌装清水至水箱的球体中部，开启发生器电源，使水处于加热状态。
到达符合条件的蒸汽压力后，系统会自动处于保温状态。
3、打开控制面板上的风机电源开关，让风机工作，同时打开冷流体进口阀，让套管换热器里充有一定量的空气。
4、打开冷凝水出口阀，排出上次实验余留的冷凝水，在整个实验过程中也保持一定开度。
注意开度适中，开度太大会使换热器中的蒸汽跑掉，开度太小会使换热不锈钢管里的蒸汽压力过大而导致不锈钢管炸裂。
5、在通水蒸汽前，也应将蒸汽发生器到实验装置之间管道中的冷凝水排除，否则夹带冷凝水的蒸汽会损坏压力表及压力变送器。
具体排除冷凝水的方法是：关闭蒸汽进口阀门，打开装置下面的排冷凝水阀门，让蒸汽压力把管道中的冷凝水带走，当听到蒸汽响时关闭冷凝水排除阀，方可进行下一步实验。
6、开始通入蒸汽时，要仔细调节蒸汽阀的开度，让蒸汽徐徐流入换热器中，逐渐充满系统中，使系统由“冷态”转变为“热态”，不得少于10分钟，防止不锈钢管换热器因突然受热、受压而爆裂。
同时，打开顶端放气阀，将设备内的空气排出，至排气管有蒸汽放出，关闭排气阀。
7、上述准备工作结束，系统也处于“热态”后，调节蒸汽进口阀，使蒸汽进口压力维持在0. 01MPa，可通过调节蒸汽发生器出口阀及蒸汽进口阀开度来实现。
8、自动调节冷空气进口流量时，可通过仪表调节风机转速频率来改变冷流体的流量到一定值，在每个流量条件下，均须待热交换过程稳定后方可记录实验数值，一般每个流量下至少应使热交换过程保持15分钟方为视为稳定；改变流量，记录不同流量下的实验数值。
9、记录6～8组实验数据，可结束实验。
先关闭蒸汽发生器，关闭蒸汽进口阀，关闭仪表电源，待系统逐渐冷却后关闭风机电源，待冷凝水流尽，关闭冷凝水出口阀，关闭总电源。
10、打开实验软件，输入实验数据，进行后续处理。
七、实验数据记录与处理取序1作为计算实例：实验数据：空气进口温度 t1=34.7℃； 空气出口温度 t2=78.6℃；空气进口处蒸汽温度T1=108.7℃； 空气出口处蒸汽温度T1=108.7℃； 空气流量V=20.0m 3/h ；数据处理：空气进口密度52310 4.510 1.2916t t ρ--=-⨯+ 1.1475kg/ m 3，t=t1； 空气质量流量2m V ρ==0.0064kg/s ； 空气流速u=27.63m/s ； 空气定性温度 221t t +=56.65℃； t2-t1= 43.9℃；换热面积11l d A π== 0.0503m 2； 空气的比热 C p2=1005 J / (kg ∙℃)； 对数平均温度 ()()12211221ln t T t T t T t T t m -----=∆=48.80℃；总给热系数 ()mp t A t t c m K ∆-=1222= 114.65511 W/(m 2·℃)；流体粘度6235(210510 1.716910t t μ---=-⨯+⨯+⨯）= 1.994E-05 Pa ·s,t=定性温度； 流体导热系数8252108100.0244t t λ--=-⨯+⨯+= 0.0288678 W/(m ·℃)； 雷诺数 μρdu =Re = 23699.222；普兰特数 λμ2Pr p c == 0.6940949；理论值 α=4.08.0Pr Re 023.0dλ= 113.33827W/(m 2·℃)；杜赛尔数λαdNu == 62.817787。
八、实验结果与分析1）在对实验值与理论值进行比较得，在温度的较小时误差较大，随着温度的升高，误差减小。
但在t1=34.7℃时误差最小，即在空气流速最大时，产生的误差最小。
所以迪图斯-贝尔特公式在本实验中适合于空气进口温度为31~39℃，此时误差较小。
2）产生误差的原因可能有：随着温度的升高，气体的粘度增大；空气流量减小使空气流速减小使传热过程更复杂。
2、实验数据图表：由图表得拟合曲线方程：y = 0.8x - 3.7723；则m =0.8；ln(A)=-3.7723；A=e-3.7723=0.0230；所以实验数据可证明教材中的经验式Nu/Re0.4=0.023Re0.8的准确性。
九、讨论、心得思考题：1、实验中冷流体和蒸汽的流向，对传热效果有何影响？答：无影响。
因为Q=αA△tm，不论冷流体和蒸汽是迸流还是逆流流动，由于蒸汽的温度不变，故△tm不变，而α和A不受冷流体和蒸汽的流向的影响，所以传热效果不变。
2、在计算空气质量流量时所用到的密度值与求雷诺数时的密度值是否一致？它们分别表示什么位置的密度，应在什么条件下进行计算。
答：不一致。
计算空气质量流量时所用到的密度值是冷流体进口温度下对应的密度；求雷诺数时的密度值时是冷流体进出口算术平均温度对应的密度。
3、实验过程中，冷凝水不及时排走，会产生什么影响，如何及时排走冷凝水？如果采用不同压强的蒸汽进行实验，对α关联式有何影响？答：冷凝水不及时排走，附着在管外壁上，增加了一项热阻，降低了传热速率。
在外管最低处设置排水口，若压力表晃动，则及时打开排冷凝水阀门，让蒸汽压力把管道中的冷凝水带走。