实验四传热实验
实验四 传热实验0精选全文
可编辑修改精选全文完整版实验四 传热实验一 实验内容测定单壳程双管程列管式换热器的总传热系数二 实验目的1 了解影响传热系数的工程因素和强化传热操作的工程途径。
2 学会传热过程的调节方法。
三 实验基本原理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冷热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 是反应具体传热过程速率大小的特征量。
对q 的计算需引入壁面温度，而在实际计算时，壁温往往是未知的。
为实用方便，希望避开壁温，直接根据冷热流体的温度进行传热速率计算在间壁式换热器中，热量序贯的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，忽略壁面内外面积的差异，则各环节的热流密度相等，即q =Q A =T−T W 1ɑh =T W −t w δɑh =t w −t 1ɑc ①由①式可以得到q =T−t1ɑh +δh +1ɑc =推动力阻力 ②由上式，串联过程的推动力和阻力具有加和性。
上式在工程上常写为Q=KA(T-t) ③式中K=11ɑh +δh +1ɑc ④式④为传热过程总热阻的倒数，称为传热系数，是换热器性能好坏的重要指标。
比较①和④两式可知，给热系数α同流体与壁面的温差相联系，而传热系数K 则同冷热体的温差相联系。
由于冷热流体的温差沿加热面是连续变化的，且此温度差与冷热流体的温度呈线性关系，故将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Q=KA Δt m ⑤热量衡算方程式Q=q mc C pc (t 2-t 1)=q mh C ph (T 1-T 2) ⑥KA Δt m = q mc C pc (t 2-t 1) ⑦Δt m =(T 1−t 2)−(T 2−t 1)ln T 1−t 2T 2−t 1 ⑧ K=qmcCpc(t2−t1)A Δtm ⑨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。
实验四传热系数测定实验
实验四 传热系数测定实验1．实验目的（1）观察水蒸汽在水平管外壁上的冷凝现象；（2）测定空气－水蒸汽在套管换热器中的总传热系数；（3）测定空气在圆形直管内强制对流时的传热膜系数及其与雷诺数Re 的关系。
2．基本原理在套管换热器中，环隙通以水蒸汽，内管管内通以空气，水蒸汽冷凝放热以加热空气，在传热过程达到稳定后，有如下热量衡算关系式（忽略热损失）：()()mW i i m i i p t t S t S K t t C V Q -=∆=-=αρ12由此可得总传热系数mi P i t S t t C V K ∆-=)(12ρ空气在管内的对流传热系数（传热膜系数） m w i P i t t S t t C V )()(12--=ρα上式中 Q ：传热速率，w ；V ：空气体积流量（以进口状态计），m 3/s ； ρ： 空气密度（以进口状态计），kg/m 3； C P ：空气平均比热，J/(kg ·℃)；K i ：以内管内表面积计的总传热系数，W/(m 2·℃)； αi ： 空气对内管内壁的对流传热系数，W/(m 2·℃)； t 1、t 2 ：空气进、出口温度，℃； S i ：内管内壁传热面积，m 2；Δt m ：水蒸气与空气间的对数平均温度差，℃；2121ln)()(t T t T t T t T t m -----=∆ T ：蒸汽温度（取进、出口温度相同），℃。
(t w －t )m ：空气与内管内壁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 -----=- t w1、t w2 ：内管内壁上进、出口温度，℃。
当内管材料导热性能很好，且管壁很薄时，可认为内管内外壁温度相同，即测得的外壁温度视为内壁温度。
流体在圆形直管内作强制湍流（流体流动的雷诺数Re ＞10000）时，对流传热系数αi与雷诺数Re 的关系可近似写成 ni A Re =α式中A 和n 为常数。
试验四传热试验
实验四 传热实验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。
实验用的蒸汽发生器为电加热釜，加热电压可由固态调节器调节。
空气由旋涡气泵提供，使用旁路调节阀调节流量。
实验四传热实验
实验四传热实验一、实验目的1.通过对空气一水蒸气简单套管换热器的实验研究，掌握对流传热系数勺的测左方法，加深对苴概念和影响因素的理解。
并应用线性回归分析方法，确左关联式严丹如中常数A、川的值。
2.通过对管程内部插有螺旋线圈的空气一水蒸气强化套管换热器的实验研究，测左其准数关联式NzBR 严中常数B、加的值和强化比Ni叫、了解强化传热的基本理论和基本方式。
二.实验内容与要求实验4-1实验4-2实脸内容与要求①测泄5~6个不同流速下简单套管换热器的对流传热系数血。
②对勺的实验数据进行线性回归，求关联式NxAR^P"中常数A. m 的值。
①测左5~6个不同流速下强化套管换热器的对流传热系数％。
②对4的实验数据进行线性回归，求关联式Nu=BRe m中常数B、加的值。
③同一流量下，按实验一所得准数关联式求得Me, 计算传热强化比Nu/Nu0o三、实验原理实验4-1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％的测定对流传热系数勺可以根据牛顿冷却疋律，用实验来测泄。
因为所以传热管内的对流传热系数勺a热冷流体间的总传热系数K = Q /(△. xsj (W/m2• °C )(4-1)式中：勺一管内流体对流传热系数，W/(m2-°C)：©—管内传热速率，W：S L管内换热面积，n*：△g—对数平均温差，°C。
对数平均温差由下式确立:(4-2) 式中：切，G—冷流体的入口、出口温度，0心一壁而平均温度，°C;因为换热器内管为紫铜管，英导热系数很大，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h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：Sj 二码厶(4-3)式中：山一内管管内径，m；乙一传热管测量段的实际长度，m。
由热量衡算式：Q 二(4-4)其中质量流量由下式求得：叱=匕空(4-5)3600式中：冷流体在套管内的平均体积流M. m5/h：cpi—冷流体的進压比热，kJ / (kg・°C)：PL冷流体的密度，kg/m3o切和。
实验四传热实验
实验四 传热实验
一、实验目的 了解间壁式传热元件，掌握给热系数测定 的实验方法。 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。 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。
五、实验报告 1、计算Nu ,Pr,Re,a2 2、以为纵坐标，为横坐标，将两种方法处 理实验数据的结果标绘在 图上，并与教材中的经验式比较。
六、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? 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。 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？
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。
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图 4－1 间壁式传热过程示意图
三、实验装置与流程 1．实验装置
图4－1 空气-水蒸气换热流程图 1—风机；2—孔板流量计；3冷流体管路；4—转子流量计；5—冷流 体进口温度；6—惰性气体排空阀；7—蒸汽温度；8—视镜；9—冷流 体出口温度；10—压力表；11—冷凝水排空阀；12—蒸汽进口阀； 13—冷凝水排空阀；14—蒸汽进口管路；15—冷流体出口管路；
传热实验报告实验现象
实验时间：2021年X月X日实验地点：实验室一、实验目的1. 熟悉传热的基本原理和实验方法。
2. 了解传热过程中的实验现象，如温度变化、流量变化等。
3. 通过实验验证传热学的基本定律，如牛顿冷却定律、热传导定律等。
二、实验原理传热是指热量从高温物体传递到低温物体的过程。
传热方式主要有三种：传导、对流和辐射。
本实验主要研究传导和对流两种传热方式。
1. 传导传热：热量通过物体内部从高温部分传递到低温部分的过程。
本实验中，采用导热系数较高的金属棒进行实验。
2. 对流传热：热量通过流体（如空气、水等）的流动传递的过程。
本实验中，采用空气作为传热介质。
三、实验现象1. 传导传热现象（1）实验现象：将一端加热的金属棒置于室温环境中，观察到金属棒另一端温度逐渐升高。
（2）分析：这是由于金属棒内部热量通过传导方式传递，导致另一端温度升高。
（3）实验数据：金属棒长度L=100mm，导热系数k=45W/(m·K)，加热时间t=30s，另一端温度升高ΔT=20℃。
2. 对流传热现象（1）实验现象：将加热后的金属棒放入装有空气的密闭容器中，观察到金属棒温度逐渐降低。
（2）分析：这是由于金属棒表面空气被加热，密度减小，上升；冷空气下降，形成对流，使热量传递给空气，导致金属棒温度降低。
（3）实验数据：金属棒长度L=100mm，导热系数k=45W/(m·K)，加热时间t=30s，另一端温度降低ΔT=10℃。
3. 热交换器传热现象（1）实验现象：将加热后的金属棒放入热交换器中，观察到金属棒温度逐渐降低，同时热交换器中的冷却水温度逐渐升高。
（2）分析：这是由于金属棒与冷却水之间发生热交换，热量从金属棒传递给冷却水，导致金属棒温度降低，冷却水温度升高。
（3）实验数据：金属棒长度L=100mm，导热系数k=45W/(m·K)，加热时间t=30s，金属棒温度降低ΔT=15℃，冷却水温度升高ΔT=5℃。
四、实验结论1. 通过实验验证了传导和对流两种传热方式的存在。
实验4传热(空气—蒸汽)
实验四：传热（空气—蒸汽）实验一、实验目的1．了解间壁式换热器的结构与操作原理；2．学习测定套管换热器总传热系数的方法；3．学习测定空气侧的对流传热系数；4．了解空气流速的变化对总传热系数的影响。
二、实验原理对流传热的核心问题是求算传热膜系数α，当流体无相变时对流传热准数关联式的一般形式为：(4-1)对于强制湍流而言，Gr准数可以忽略，故（4-2）本实验中，可用图解法和最小二乘法计算上述准数关联式中的指数m、n和系数A。
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。
本实验可简化上式，即取n=0.4（流体被加热）。
这样，上式即变为单变量方程再两边取对数，即得到直线方程：（4-3）在双对数坐标中作图，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，则可得到系数A，即：（4-4）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。
应用微机，对多变量方程进行一次回归，就能同时得到A、m、n。
对于方程的关联，首先要有Nu、Re、Pr的数据组。
其准数定义式分别为：实验中改变冷却水的流量以改变Re准数的值。
根据定性温度（冷空气进、出口温度的算术平均值）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。
牛顿冷却定律：（4-5）式中：α—传热膜系数，[W/m2·℃]；Ｑ—传热量，［Ｗ］；Ａ—总传热面积，[m2]；△tm—管壁温度与管内流体温度的对数平均温差，[℃]。
传热量Q可由下式求得：（4-6）W—质量流量，[kg/h]；Cp—流体定压比热，[J/kg·℃]；t1、t2—流体进、出口温度，[℃]；ρ—定性温度下流体密度，[kg/m3]；V—流体体积流量，[m3/s]。
三、实验设备四、实验步骤1.启动风机：点击电源开关的绿色按钮，启动风机，风机为换热器的管程提供空气2.打开空气流量调节阀：启动风机后，调节进空气流量调节阀至微开，这时换热器的管程中就有空气流动了。
传热系数的测定实验
实验４ 传热系数的测定实验一、实验目的⒈ 测定流体在套管换热器内作强制湍流时的对流传热系数i α。
⒉ 并将实验数据整理成准数关联式Nu=ARe m Pr 0.4形式，确定关联式中常数A 、m 的值。
⒊ 了解强化传热的基本理论和采取的方式。
二、实验原理实验2-1 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 根据牛顿冷却定律im ii S t Q ⨯∆=α （4-1） 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 ∆—冷热流体间的平均温度差，℃。
()()221i i w m t t T t +-=∆ （4-2）式中：t i1，t i2—冷流体的入口、出口温度，℃；ｔw —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= （4-3）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 -= （4-4）其中质量流量由下式求得：3600ii i V W ρ=（4-5）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。
⒉ 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 mii A Nu Pr Re =. （4-6）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。
(化工原理实验)传热实验
系统漏热
实验操作误差
实验系统可能存在漏热现象，导致热量损 失，从而影响实验结果的准确性。
实验操作过程中的人为因素，如操作不规 范、记录数据不准确等，也可能引入误差 。
减小误差方法
选择高精度测量设备
使用高精度温度传感器和测量设备，提高温 度测量的准确性。
加强系统保温措施
对实验系统采取良好的保温措施，减少热量 损失，降低漏热对实验结果的影响。
确保实验装置密封良好，防止热量散 失；保持热流体和冷流体的流量稳定， 以获得准确的实验结果。
实验流程
启动加热器，使热流体循环流动；启动冷却 器，使冷流体循环流动；记录热流体和冷流 体的进出口温度；计算传热系数并分析结果 。
02
实验操作与步骤
实验准备工作
熟悉实验装置
了解传热实验装置的结构、 功能和使用方法，包括加 热器、冷却器、温度计、 流量计等。
冷却操作
在加热过程中，适时打开冷却 器对传热介质进行冷却，以控 制实验过程中的温度波动。
数据记录
在实验过程中，定时记录温度 、流量等关键参数的变化情况
。
数据记录与处理
数据整理
将实验过程中记录的数据进行整理， 包括温度、流量等参数的变化曲线和 数值表格。
数据分析
根据整理的数据，分析传热实验过程 中的传热效率、热损失等关键指标。
准备实验材料
根据实验要求准备所需的 传热介质（如水、油等） 和实验样品。
检查实验设备
确保实验设备的完好和正 常运行，如检查加热器的 加热功率、冷却器的冷却 效果等。
实验操作过程
安装实验装置
按照实验要求正确安装传热实验装置 ，包括加热器、冷却器、温度计、流
量计等，确保装置密封良好。
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。
传热实验实验报告
姓名院 专业 班 年 月 日实验内容 指导教师 一、 实验名称：传热实验二、实验目的：1.熟悉套管换热器的结构；2.测定出K 、α;整理出e R N -u 的关系式;求出m A 、.三、实验原理：本实验有套管换热器4套;列管式换热器4套;首先介绍套管换热器..套管换热器管间进饱和蒸汽;冷凝放热以加热管内的空气;实验设备如图2-2-5-11所示..传热方式为：冷凝—传导—对流 1、传热系数可用下式计算： ]/[2m k m W t A q K m⋅∆⋅=1图2-2-5-11 套管换热器示意图传热实验姓名院 专业 班 年 月 日实验内容 指导教师式中：q ——传热速率W A ——传热面积m 2 △t m —传热平均温差K错误!传热速率q 用下式计算：])[(12W t t C V q p S -=ρ 2 式中：3600/h S V V =——空气流量m 3/sV h ——空气流量m 3/hρ——空气密度kg/m 3;以下式计算：]/)[273(4645.031m kg t R p Pa ++=ρ 3Pa ——大气压mmHgRp ——空气流量计前表压mmHg t 1——空气进换热器前的温度℃Cp ——空气比热K kg J ⋅/;查表或用下式计算：]/[04.01009K kg J t C m p ⋅+= 4 t m =t 1+t 2/2——空气进出换热器温度的平均值℃ t 2——空气出口温度℃②传热平均面积A m ：][2m L d A m m π= 5式中：d m =传热管平均直径mL —传热管有效长度m③传热平均温度差△t m 用逆流对数平均温差计算：T ←——T姓名院 专业 班 年 月 日实验内容 指导教师t 1——→t 2 )(),(2211t T t t T t -=∆-=∆2121ln t t t t t m ∆∆∆-∆=∆ 6 式中：T ——蒸汽温度℃2、传热膜系数给热系数及其关联式空气在圆形直管内作强制湍流时的传热膜系数可用下面准数关联式表示：nr m e P AR Nu = 7式中：N u ——努塞尔特准数R e ——雷诺准数 P r ——普兰特准数 A ——系数;经验值为0.023 m ——指数;经验值为0.8n ——指数;经验值为：流体被加热时n=0.4;流体被冷却n=0.3 为了测定传热膜系数;现对式7作进一步的分析：λαdNu =8 α——空气与管壁间的传热膜系数W/m 2·k 本实验可近似取α=K 传热系数;也可用下式计算：)(m W i t t A q -=α 9A i ——传热管内表面积m 2姓名院 专业 班 年 月 日实验内容 指导教师t W ——管壁温℃t m ——空气进、出口平均温度℃ d ——管内径mλ——空气的导热系数W/m ·k;查表或用下式计算：λ=0.0244+7.8×10-5t m 10 μρdu =Re 11u ——空气在加热管内的流速m/sμ——空气定性温度t m 下的粘度pa ·s;查表或用下式计算：μ=1.72×10-5+4.8×10-8t m 12d;ρ——意义同上.. λμP C =Pr 13C p ; μ; λ——意义同上在定性温度t m =50~70℃时普兰特准数值Pr=0.698~0.694;取平均值为0.696;那么Pr n =0.6960.4=0.865;代入式7即可得如下的实验关联式：me R A Nu '= 14式中A ’=0.865A;测定A ’、m 值后;再算出A 值;即可得到本实验的准数关联式7的形式..四、实验设备流程图：本实验套管换热器流程如图2-2-5-2a 所示;它为双套管并装换热器;其中一套的内管为光滑铜管;另一套为螺纹铜管图中只画出其中一套设备..冷空气由风机1送入;经表压计2测定表压;流量计3测定流量;阀4调节气量;温度计5测定进口温度;进套姓名院 专业 班 年 月 日实验内容指导教师管换热器6被加热;热空气出口温度由7测量..进套管间的蒸汽由温度计8测量温度;压力表9测定压强;阀10调节进汽量..冷凝水由疏水器12排除;管间的不凝气由放空管11定期排放..另外;管壁及各测温点还配有热电偶测温装置..本实验列管换热器流程如图2-2-5-2b 所示;冷空气由风机1送入;经阀2调节气量;气体流量计3测定流量并由气体加热器12将空气加热到指定温度;经温度计4测定进口温度后送入列管式换热器;冷却后的空气由温度计5测量温度;然后排出换热器；进换热器的水的流量由阀10调节;经液体流量计9测定流量及温度计6测定温度后进入换热器;冷热流体在列管的管壁上进行热量交换;经加热的水由温度计8测定温度后排出换热器..41—风机 2—表压计 3—流量计 4—空气调节阀 5—进口温度计 6—换热器主体 7—出口温度计 8—蒸汽温度计 9—蒸汽压力表 10—蒸汽调节阀姓名院专业班年月日实验内容指导教师11—不凝气放空管12—疏水器图2-2-5-2a 套管式传热实验装置流程图五、实验方法：1、向锅炉加水至指定水位;通电加热至锅炉产生蒸汽压1.5kg/cm2表左右;待用..2、关闭调节阀4;起动风机1;慢慢开启阀4至最大;观察流量压差计3的最大读数量程;确定5—6组读数及每组读数的压差值..3、开启蒸汽阀10进汽;压力表9控制在0.5kg/cm2表左右;同时打开放空阀11至有蒸汽排出时关闭..4、按拟好的压差量程;空气的流量由大至小测取读数但不能测流量为零的读数每组读数包括空气流量、表压、进出口温度和蒸汽进口温度..若用液体温度计测温度;要求读到0.1℃;若用热电偶测温;可由电位差计的读数查表而得温度..5、数据测量完毕;先关蒸汽后停风机..6、由测得的流量压差读数;根据流量曲线图查出相应的流量..姓名院 专业 班 年 月 日实验内容 指导教师六、原始数据记录表：mm8.18=φ mm d8.16= mm L 1224=mmHg P a 761=表1姓名院 专业 班 年 月 日实验内容 指导教师 七、数据处理表及图：4.0=n ； 696.0=r P ；865.0696.04.0==nrP表2姓名院 专业 班 年 月 日实验内容 指导教师表3图14.079.00228.0reu P R N =姓名院 专业 班 年 月 日实验内容 指导教师 八、计算举例：取第4组数据举例计算1.传热系数K 的计算：s m s m V V h s /00633.0/36008.223600/33=== 331/253.1/6.302732.587614645.02734645.0m kg m kg t R p P a =⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++⨯=⎪⎪⎭⎫⎝⎛++=ρ()C C t t t m ︒=︒+=+=60.6026.906.302/21K kg J t C m p ⋅=⨯+=+=/42.101160.6004.0100904.01009()()Wt t C V q p s 716.4816.306.9042.1011253.100633.012=-⨯⨯⨯=-=ρ2233m 069565.010*******8.168.1814159.3m m L d A m =⨯⨯⨯+⨯==--π()()C C t T t ︒=︒-=-=∆4.906.300.12111 ()()C C t T t ︒=︒-=-=∆4.306.900.12122K K t t t t t m 06.554.304.90ln 4.304.90ln2121=-=∆∆∆-∆=∆ k m W k m W t A q K mm ⋅=⋅⨯=∆⋅=22/776.125/06.55069565.0716.481同理;其他组数据计算结果如表2和表3.姓名院 专业 班 年 月 日 实验内容 指导教师2.传热膜系数给热系数及其关联式的计算：()()()22/647.114 /60.600.121069565.0716.481 m W m W t T A q t t A q m m m W i =-⨯=-=-=αKm W K m W t m⋅=⋅⨯⨯+=⨯+=--/02913.0 /60.60108.70244.0 108.70244.055λ127.6602913.0108.16647.1143=⨯⨯==-λαd N u s m s m d V u s/571.28/2108.1614159.300633.02232=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=-πsP s P t a a m/0000201.0 /60.60108.41072.1 108.41072.18585=⨯⨯+⨯=⨯+⨯=----μ224.299170000201.0253.1571.28108.163=⨯⨯⨯==-μρdu R e 820.1127.66log log 1010==u N476.4224.29917log log 1010==e R同理;其他组数据计算结果如表2和表3.姓名院 专业 班 年 月 日 实验内容 指导教师 作e u R N 1010log log -关系曲线图如图1.由图像可得：79.0366.4640.4728.1944.1=--=m 7.1476.479.0820.1log log 'log 101010-=⨯-=-=e u R m N A 0197.010'7.1==-A0228.0865.00197.0865.0'===A A 所以传热膜系数的通用关联式为：4.079.00228.0r e u P R N =姓名院专业班年月日实验内容指导教师九、讨论：。
实验四总传热实验
七、思考题
• 强化传热措施： • 1）提高流速，增强流体团东程度，增加传热系数，
但阻力随之加大，当传热系数增大一倍，阻力增 大4.6倍，因此需选择经济流速； • 2）可采用外加脉动，使流体湍动程度增加； • 强化传热设备： • 1）设计制造高效紧凑的换热器，可换成平板换热 器等； • 2）对于套管换热器，外加翅支结构，内置各种插 物麻花铁，均可强化传热。
套管式换热器
间壁式换热器的类型和结构 型式
套管式换热器
间壁式换热器的类型和结构 型式
套管式换热器
螺旋套管换热器
结构：直径不同的金属管装配成的同心套管。可根据换热要 求串联使用。程数可依传热面积的大小而增减，并可数排并 列。冷、热流体一般呈逆流流动，平均传热温差大，并可达 到较高的流速，形成湍流，具有较高的传热系数。
U 型管式换热器
结构：管子弯制成U型，U型管的两头固定在同一块管板上， 与管板连接的封头内用隔板隔成两室。 优点：管子受热受冷可以自由伸缩，而与壳体无关。结构比 较简单，管束可以拔出清洗。 缺点：管内的机械清洗困难，只能走清洁流体。
间壁式换热器的类型和结构 型式
U 型管式换热器
间壁式换热器的类型和结构 型式
• 传热速率方程式 • Q=K S tm → K = Q /S tm • 对于整个换热器，其热量的衡算式为 • Q = wh(Hh1-Hh2) = wc(Hc1-Hc2)＋Q损 • 如果换热器中的流体均无相变，且流体的比热容不随流体
温度变化而为常数时， • 即 Q=WhCph（T1－T2）=WcCpc（t2－t1）＋Q损 • 若实验设备保温良好，Q损可忽略不计，所以 • Q=WhCph（T1－T2）=WcCpc（t2－t1） • S——传热面积（这里基于外表面积）， m2；
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。
传热系数K的测定(教案)
实验四 换热系数K 的测定一、 实验目的1、了解间壁式传热元件的研究和传热系数测定的实验组织方法。
2、掌握借助于热电偶测量进出口温度的方法3、学会传热系数测定的试验数据处理方法4、了解影响传热系数的因素和强化传热的途径二、 实验任务1、在空气－水列管换热器中，测定两个不同水流量时一系列空气流量条件下冷、热流体进出口温度。
2、通过热量衡算方程式和传热速率方程式计算总传热系数的实验值。
三、实验原理间壁式传热装置的传热过程是冷热流体通过固体壁面（传热元件）进行热量交换，它是由热流体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所组成。
在定态条件下，并忽略壁面内外表面的差异，则各环节的热流密度相等，即：ch t t t T T T A Q q w w w w αλδα11-=-=-== 则： 阻力推动力=++-=c h t T q αλδα11 式中 h α1、λδ 、c α1分别为各传热环节对单位传热而言的热阻，工程上通常将其写为Q=KA(T-t)，那么换热系数为：c h K αλδα111++=由于冷流体的温度沿加热面是连续变化的，且此温度差与冷、热流体温度成线形关系，故将推动力（T －t ）用换热器两端温差的对数平均温差表示，即：Q=KA △t m （1）。
对于一定态双管程列管换热器，热流体走壳程，体积流量为W h ，进口温度为T 1，出口温度为T 2；冷流体走管内，体积流量为W c ，进口温度为t 1，出口温度为t 2，热流体放出的热量等于冷流体得到的热量，即：Q=W c ρC pc (t 2-t 1)= W h ρC ph (T 1-T 2)则，Q=KA △t m ＝ W c ρC pc (t 2-t 1)即：m pc c t A t t C W K ∆-=)(12ρ式中：A 由换热器的结构参数而定，冷流体的体积流量W c 通过流量计测定，热流体进口温度T 1和出口温度T 2，冷流体的进口温度t 1和出口温度t 2，均由温度计测定，C pc 由冷流体的进出口平均温度决定。
实验四强制对流下空气传热膜系数测定
实验四 强制对流下空气传热膜系数的测定实验一、实验目的1. 了解间壁式传热装置的研究和给热系数测定的实验组织方法；2. 掌握借助于热电偶测量壁温的方法；3. 学会给热系数测定的试验数据处理方法；4. 了解影响给热系数的因素和强化传热的途径。
二、实验内容1、测定5—6组不同流速下，套管换热器的总传热系数K 和空气的对流传热系数αc 。
2、对αc 的实验数据进行多元线形回归，求准数关联式Nu=ARe m Pr n中常数A ，m 。
三、基本原理（简述）1、传热系数K 的理论研究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。
这种传热过程系冷、热流体通过固体壁面进行热量交换。
它是由热流体对固体壁面的对流给热，固体壁面的热传导和固体对冷流体的对流给热三个传热过程所组成。
如图1所示。
Q=()t T KA - （1）而对流给热所传递的热量，对于冷、热流体均可表示为Q 1=()1w h h t T A -α （2） 或 Q 2=()t t A w c c -2α （3） 对固体壁面由热传导所传递的热量，则由傅立叶定律表示为：图1传热过程示意图 图2传热解析图Q 3()21w w mt t A -⋅=δλ （4） 由热量平衡及忽略热损失后（即Q=Q 1=Q 2=Q 3），可将（2）（3）（4）式写成如下等式：Q=KAtT A t t A t t A t T c c w m w w h h w 1112211-=-=-=-αλδα （5） 所以 cc m h h A A A K αλδα111++=（6）()22222111111,,,,,,,,,,,,u c u c d f K p p λμρδλλμρ==()5,2,6f （7）从上式可知，除固体的导热系数和壁厚对传热过程的传热性能有影响外，影响传热过程的参数还有12个，这不利于对传热过程作整体研究。
根据因次分析方法和π定理，热量传递范畴基本因次有四个：[L],[M],[T],[t] ,壁面的导热热阻与对流给热热阻相比可以忽略K ≈()21,ααf （8）要研究上式的因果关系，尚有π=13-4=9个无因次数群，即由正交网络法每个水平变化10次，实验工作量将有108次实验，为了解决如此无法想象的实验工作量，过程分解和过程合成法由此诞生。
化工原理传热实验步骤及内容
实验四传热实验、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) 学会给热系数测定的实验数据处理方法。
(3) 观察水蒸气在水平管外壁上的冷凝现象。
(4) 掌握热电阻测温的方法。
(5) 了解影响给热系数的因素和强化传热的途径二、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。
图4-1间壁式传加程示意图达到传热稳定时，有Q -—爲)=卿/■沖仏一人.)-%4(丁-為)輛-场血(斥-咖式中：Q —传热量，J / s ;m —热流体的质量流率，kg / sC PI—热流体的比热，J / (kg ? C)；T i —热流体的进口温度，C；T2 —热流体的出口温度，C；m —冷流体的质量流率，kg / s (4-1 )TC p2 —冷流体的比热，J /（kg ? C ）；11 —冷流体的进口温度，C；t2 —冷流体的出口温度，C；2:-1 —热流体与固体壁面的对流传热系数，W / （mC ）; A—热流体侧的对流传热面积，m；"；| —热流体与固体壁面的对数平均温差，C；2:-2 —冷流体与固体壁面的对流传热系数，W / （mC ）；A—冷流体侧的对流传热面积，m；|f\ —固体壁面与冷流体的对数平均温差，C；K —以传热面积A为基准的总给热系数，W / （m 2C）；—冷热流体的对数平均温差，C；热流体与固体壁面的对数平均温差可由式（4—2）计算,—［「J（4 - 2）亠4 一5式中：T1 —热流体进口处热流体侧的壁面温度，C；TA2 —热流体出口处热流体侧的壁面温度，C。
固体壁面与冷流体的对数平均温差可由式（4—3）计算,r - ：（4 —3）In切7式中：t wi —冷流体进口处冷流体侧的壁面温度，C；t W2 —冷流体出口处冷流体侧的壁面温度，C。
物体的传热实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 理解和掌握热传导、对流和辐射三种传热方式的基本原理。
2. 通过实验验证不同材料、不同条件下物体的传热效率。
3. 分析影响物体传热效率的因素，如材料的热导率、物体的形状、环境温度等。
二、实验原理物体的传热主要有三种方式：热传导、对流和辐射。
1. 热传导：热量通过物体内部的微观粒子（如原子、分子）的振动和碰撞传递。
其传热速率与物体的热导率、温度梯度、物体的截面积和传热距离有关。
2. 对流：热量通过流体（如液体、气体）的流动传递。
其传热速率与流体的流速、温度差、流体的热导率、物体的形状和截面积有关。
3. 辐射：热量通过电磁波的形式传递。
其传热速率与物体的温度、表面积、辐射系数、物体表面的发射率、周围环境的辐射强度和距离的平方有关。
三、实验材料与仪器1. 实验材料：金属棒、铜棒、铝棒、塑料棒、水、酒精、盐、温度计、计时器、支架、加热器等。
2. 实验仪器：电热板、热电偶、数字温度计、数据采集器、计算机等。
四、实验步骤1. 热传导实验：- 将金属棒、铜棒、铝棒和塑料棒分别置于支架上。
- 在一端加热金属棒，另一端用温度计测量温度。
- 记录不同材料的温度变化，计算热传导速率。
2. 对流实验：- 将水加热至一定温度，倒入烧杯中。
- 在水中放入金属棒，用温度计测量棒上不同位置的温度。
- 记录温度变化，计算对流速率。
3. 辐射实验：- 将电热板置于支架上，调整温度。
- 在一定距离处放置温度计，测量温度。
- 记录不同温度下的温度变化，计算辐射速率。
五、实验结果与分析1. 热传导实验：- 金属棒的热传导速率高于塑料棒，说明金属的热导率较高。
- 铜棒的热传导速率高于铝棒，说明铜的热导率较高。
2. 对流实验：- 水的对流速率较快，说明水的流动性较好。
- 金属棒在不同位置的温度变化较大，说明对流在金属棒上起主要作用。
3. 辐射实验：- 电热板温度越高，辐射速率越快。
- 辐射速率与距离的平方成反比。
六、实验结论1. 物体的传热方式主要有热传导、对流和辐射三种。
传热实验实验报告
一、实验目的1. 了解传热的基本原理和传热过程。
2. 掌握传热系数的测定方法。
3. 通过实验验证传热方程，加深对传热学知识的理解。
二、实验原理传热是指热量从高温物体传递到低温物体的过程。
传热方式主要有三种：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。
导热是指热量在固体内部通过分子、原子的振动和迁移而传递的过程。
本实验采用热电偶法测定导热系数。
对流是指流体内部由于温度不均匀而引起的流体运动，从而使热量传递的过程。
本实验采用实验法测定对流传热系数。
传热方程为：Q = K A Δt，其中Q为传热速率，K为传热系数，A为传热面积，Δt为传热平均温差。
三、实验仪器与材料1. 实验仪器：套管换热器、热电偶、数据采集器、温度计、秒表等。
2. 实验材料：导热油、水等。
四、实验步骤1. 准备实验仪器，检查设备是否完好。
2. 将导热油倒入套管换热器中，用温度计测量进出口温度。
3. 将热电偶分别固定在套管换热器内壁和外壁，测量导热油与套管内壁、外壁的温度。
4. 记录数据，计算导热油与套管内壁、外壁的温差。
5. 根据导热油与套管内壁、外壁的温差，计算导热系数。
6. 改变导热油的流速，重复实验步骤，比较不同流速下的导热系数。
7. 将水倒入套管换热器中，用温度计测量进出口温度。
8. 将热电偶分别固定在套管换热器内壁和外壁，测量水的进出口温度。
9. 记录数据，计算水的对流传热系数。
10. 改变水的流速，重复实验步骤，比较不同流速下的对流传热系数。
五、实验结果与分析1. 导热实验结果：根据实验数据，导热油与套管内壁、外壁的温差为Δt1，导热油与套管外壁的温差为Δt2。
根据传热方程，计算导热系数K1：K1 = Q / (A Δt1)2. 对流实验结果：根据实验数据，水的进出口温度分别为t1、t2。
根据传热方程，计算对流传热系数K2：K2 = Q / (A Δt2)3. 不同流速下的导热系数和对流传热系数：通过改变导热油的流速，可以得到不同流速下的导热系数。
热量的传递与温度实验
热量的传递与温度实验热量是指物体之间传递的热能，它可以通过三种方式进行传递：传导、辐射和对流。
而温度则是反映物体热量状态的物理量，它是热力学性质的重要指标之一。
为了深入了解热量的传递及其与温度之间的关系，我们进行了下面的实验。
实验一：传导热量的实验材料：铝棒、彩色蜡烛、温度计、火柴操作步骤：1. 准备一根铝棒，并将其一端用火柴点燃彩色蜡烛。
2. 在点燃的彩色蜡烛上方测量温度。
3. 迅速将铝棒的另一端紧贴彩色蜡烛的火焰处，保持数分钟。
4. 在紧贴火焰的部位，测量铝棒的温度。
5. 记录实验数据，并进行分析。
实验结果与分析：通过实验，我们可以观察到以下现象和得出以下结论：1. 在将铝棒的一段紧贴彩色蜡烛的火焰之后，铝棒的另一端的温度逐渐升高。
2. 铝棒从点燃处到其另一端，热量通过传导的方式进行传递。
3. 传导热量的速率与物体的导热性质有关，导热性能较好的材料会更快地传导热量。
实验二：辐射热量的实验材料：铝箔、小灯泡、温度计操作步骤：1. 将小灯泡接通电源，使其发光。
2. 在小灯泡的一侧放置铝箔，并保持一段时间。
3. 使用温度计测量铝箔上方的温度。
4. 记录实验数据，并进行分析。
实验结果与分析：通过实验，我们可以观察到以下现象和得出以下结论：1. 在小灯泡发光的过程中，铝箔上方的温度逐渐升高。
2. 辐射热量是通过电磁波进行传递的，光是一种特殊的电磁波。
3. 辐射热量的传递不需要直接物理接触，能够在真空等环境中传递。
实验三：对流热量的实验材料：玻璃杯、酒精、色素、温度计、小勺操作步骤：1. 在玻璃杯内倒入适量的酒精，并加入少许色素。
2. 在玻璃杯的一侧以小勺加热液体。
3. 使用温度计测量玻璃杯内液体的温度。
4. 记录实验数据，并进行分析。
实验结果与分析：通过实验，我们可以观察到以下现象和得出以下结论：1. 在加热液体的过程中，液体底部的温度升高，逐渐形成对流。
2. 对流是指流体内部由于温度差异产生的密度差而引起的升力、冷力、重力等力的共同作用下的流动现象。
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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。
1097.4.3 实验装置（1）流程实验装置流程如图7-4-1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。
实验用的蒸汽发生器为电加热釜，加热电压可由固态调节器调节。
空气由旋涡气泵提供，使用旁路调节阀调节流量。
蒸汽管路使用三通和球阀分别控制蒸汽进入两个套管换热器。
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。
壳程蒸汽由加热釜产生后自然上升，经支路控制阀选择逆流进入换热器壳程，由另一端蒸汽出口自然喷出。
强化套管换热器是采用在换热器内管插入螺旋线圈的方法来强化传热的。
螺旋线圈的结构如图1所示。
螺旋线圈由直径1mm 以上的铜丝或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螺旋线圈金属丝的扰动，因而可以强化传热。
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（2d/h ）为主要技术参数，且H/d 是影响传热效果和阻力系数的重要因素。
（2）测量仪表图7-4-1 空气－水蒸汽传热实验装置流程 1-普通套管换热器；2-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-空气支路控制阀；9、10-空气进口温度计；11、12-蒸汽排出口； 13、14-管壁温度计；15、16-空气出口温度；17、18-蒸汽支路控制阀；19-加水口；20-冷凝液回流口；21-放水口；22-液位计测量仪表的面板如图7-4-2所示。
温度计显示仪表的CH值分别代表：CH1——显示普通管空气进口温度CH2——显示普通管空气出口温度CH3——显示强化管空气进口温度CH4——显示强化管空气出口温度CH5——显示电加热釜水温壁面温度显示仪表上、下方的值分别代表：上方——显示普通管的壁面温度下方——显示强化管的壁面温度7.4.4 主要技术数据（1）传热实验装置主要技术参数传热实验装置主要技术参数如见表7-4-1所示。
表7-4-1 实验装置主要技术参数（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。
②不锈钢孔板的孔径比m＝17mm／44mm≈0.39。
110111③ 孔板流量计为非标准设备，故进行了整体校正，得到空气体积流量与压差之间的关系，由式（3）计算 t1t180.23ρpV ∆= （7-4-5）式中：t1V ——空气入口温度（即流量计处温度）下的体积流量，h /m 3p ∆——孔板两端压差，kPat1ρ——空气入口温度（即流量计处温度）下的密度，3m /kg④ 实验条件下的空气体积流量计算11273273t t V V t ++⨯= （7-4-6） 式中：V ——实验条件（管内平均温度）下的空气体积流量，h /m 3t ——管内平均温度，℃1t ——传热内管空气进口（即流量计处）的温度，℃（3）温度测量① 空气进、出传热管测量段的温度1t 、2t （℃）由电阻温度计测量，可由数字显示仪表直接读出。
② 管外壁面平均温度w T （℃）由热电偶温度计测量，可由数字显示仪表直接读出。
蒸汽温度s T （℃）与w T 近似相等，即w s T T = （7-4-7）（4）物性参数在传热设备中，沿着流体流动的方向上，流体的物性参数随温度发生变化，并且当流量发生变化时，由于平均温度的变化也引起物性的变化。
为了实验研究方便及实现计算机辅助计算，将物性参数与定性温度的关系回归成以下多项式。
多项式中的温度范围为 0℃≤t ≤100℃。
① 空气密度（kg/m 3）251005828.10045.02916.1t t -⨯+-=ρ （7-4-8）② 空气比热（kJ/kg ·℃）516413392751057422.21038989.9 1036051.11088638.81088378.200492.1tt t t t c p -----⨯-⨯+⨯-⨯+⨯-= （7-4-9） ③ 空气粘度（Pa ·s ）211851074825.11096573.41071692.1t t ---⨯-⨯+⨯=μ （7-4-10）④ 空气导热系数（W/m ·℃）2851051515.11083333.702437.0t t --⨯-⨯+=λ （7-4-11）（5）电加热釜电加热釜是产生水蒸汽的装置，使用体积为7升（加水至液位计的上端红线处）。
内装有一支2.5 kW的螺旋形电热器，由200 V电压加热，约25min左右水便沸腾。
为了安全，建议最高加热电压不要超过200 V（可由固态调压器调节）。
（6）气源空气由XGB－2型旋涡气泵（鼓风机）提供，使用三相电源，电机功率约为0.75kW。
注意：在使用过程中，漩涡气泵输出空气的温度呈上升趋势。
7.4.5实验操作步骤及要点以普通套管换热器的手动操作为例（强化套管换热器的手动操作步骤可参照普通套管换热器的手动操作步骤。
自动操作步骤参见第六部分实验数据计算机采集与控制系统的使用）。
（1）实验前的准备①向电加热釜加水至液位计上端红线处。
②检查空气流量旁路调节阀是否全开。
③检查普通管支路各控制阀是否已打开，保证蒸汽和空气管路的畅通。
④检查强化管支路各控制阀是否已关闭。
⑤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t比较稳定。
①加热10min，启动鼓风机，保证实验开始时空气入口温度1②水沸腾后，水蒸汽自行充入普通套管换热器外管，观察到蒸汽排出口有恒量蒸汽排出，标志着实验可以开始。
③调节空气流量旁路阀的开度，使压差计读数为所需的空气流量值。
旁路调节阀全开时，通过传热管的空气流量为所需的最小值，全关时为最大值。
若为计算机在线数据采集，则可直接从屏幕上读取空气流量值。
④稳定5～8min左右读取压差计读数和各温度计读数。
注意：第1个数据点必须稳定15min。
若为计算机在线数据采集，则可直接从屏幕上读取这些数值。
⑤重复（3）与（4）步骤，共做7个空气流量值实验注意：最小、最大流量值一定要做。
⑥整个实验过程中，加热电压可以保持不变，也可随空气流量的变化做适当调节。
（3）实验结束①关闭加热器开关。
②过5min后关闭鼓风机，并将旁路阀全开。
③切断总电源。
④若需几天后再做实验，则应将电加热釜中的水放干净。
7.4.6 注意事项（1）实验前一定要检查电加热釜中的水位是否在正常范围内。
（2）必须保证蒸汽上升管路的畅通，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，再关闭原支路阀，且开启和关闭112113控制阀必须缓慢，防止管路截断或蒸汽压力过大突然喷出。
（3）必须保证空气管路的畅通。
即在接通电机电源之前，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，应先将旁路调节阀全开，然后开启需要的支路阀，再关闭原支路阀。
7.4.7 实验数据计算机采集与控制系统的使用（1）启动程序，此时屏幕上出现：当选择实验操作项后，屏幕上出现如图3所示的菜单。
在做好实验前准备工作的前提下，点击“加热启动”，约10min 后，点击“风机启动”。
当设备运行稳定后，点击“光滑管采集” 或“强化管采集”，屏幕上会出现询问采集方法选择的对话框，有“按采集键采集”和“设定时间定时采集”两种方法供选择。
点击采集数据，即可采集到某一空气流量下的所有数据。
改变空气流量，稳定5～8min 左右，再点击采集数据，可采集到另一空气流量下的所有数据。
注意：空气流量的调节只能用手工操作，其他事项参见上述的第五、六部分。
当选择“结果显示”项后，屏幕上出现如图4所示的菜单。
点击“采集界面”， 则屏幕上出现如图7-4-5所示的实验流程和数据采集点分布图（温度不够时，不显示采集界面），在图中有9个数字显示框。
从图中可以观察到各个数据的变化情况。
随时可以访问“数据表”和“曲线表”，了解实验的进展。
当所有数据采集完毕，点击“曲线回归”可获得传热方程。
点击图3的“结束实验”，可以结束本次实验。
点击“文件”中的“打印”栏，可打印本次实验的结果。
图7-4-5 传热实验数据采集点分布示意图7.4.8 思考题（1）根据实验测定的Nu~Re经验关联式，讨论影响圆管内对流给热系数的主要因素有哪些？这些因素是如何对 产生影响的？（2）比较普通管与强化管的Nu～Re关联式，可得到什么结论？强化管强化传热的机理是什么？强化传热要以什么为代价？（3）在普通管内添加螺旋线圈，可强化传热；除此以外，还有哪些强化传热措施？（4）在传热实验过程中，理论上空气出口温度随空气流量的提高应该如何变化？而实际情况是否与此结论相符，若不相符，试讨论原因。