实验五对流传热系数
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
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75.6
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78.9
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76.4
76.5
76.7
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75.6
78.8
78.9
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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
对流传热系数测定实验报告
竭诚为您提供优质文档/双击可除对流传热系数测定实验报告篇一：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=ARempr0.4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=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。
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12蒸汽压力空气压力图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；35—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=ARem 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=bRem 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=cRemprngrl式中c、m、n、l为待定参数。
化工原理实验思考题
化工原理实验思考题对流传热系数的测定1.实验中冷流体和蒸汽的流向，对传热效果有何影响?无影响。
因为Q=αA△t m，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△t m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.蒸汽冷凝过程中，若存在不冷凝气体，对传热有何影响、应采取什么措施？不冷凝气体的存在相当于增加了一项热阻，降低了传热速率。
冷凝器必须设置排气口，以排除不冷凝气体。
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？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，及时排走冷凝水。
4.实验中，所测定的壁温是靠近蒸汽侧还是冷流体侧温度？为什么？传热系数k 接近于哪种流体的壁温是靠近蒸汽侧温度。
因为蒸汽的给热系数远大于冷流体的给热系数，而壁温接近于给热系数大的一侧流体的温度，所以壁温是靠近蒸汽侧温度。
而总传热系数K接近于空气侧的对流传热系数5.如果采用不同压强的蒸汽进行实验，对α关联式有何影响？基本无影响。
因为α∝(ρ2gλ3r/μd0△t)1/4，当蒸汽压强增加时，r 和△t均增加，其它参数不变，故(ρ2gλ3r/μd0△t)1/4变化不大，所以认为蒸汽压强对α关联式无影响。
实验五固体流态化实验1.从观察到的现象，判断属于何种流化？2.实际流化时，p为什么会波动？3.由小到大改变流量与由大到小改变流量测定的流化曲线是否重合，为什么？4流体分布板的作用是什么？实验六精馏1．精馏塔操作中，塔釜压力为什么是一个重要操作参数，塔釜压力与哪些因素有关?答（1）因为塔釜压力与塔板压力降有关。
塔板压力降由气体通过板上孔口或通道时为克服局部阻力和通过板上液层时为克服该液层的静压力而引起，因而塔板压力降与气体流量（即塔内蒸汽量）有很大关系。
气体流量过大时，会造成过量液沫夹带以致产生液泛，这时塔板压力降会急剧加大，塔釜压力随之升高，因此本实验中塔釜压力可作为调节塔釜加热状况的重要参考依据。
对流给热系数测定实验
物理化学实验报告实验名称：对流给热系数测定实验学院：化学工程学院专业：化学工程与工艺班级：姓名：学号指导教师：日期：一、实验目的1、掌握传热膜系数的测定方法；2、通过实验，掌握确定传热膜系数准数关联式中的系数A和指数m的方法；3、通过实验提高对传热膜系数准数关联式的理解，并分析影响传热膜系数的因素，了解工程上强化传热的措施。
二、实验原理对流传热的核心问题是求算传热膜系数，当流体无相变时对流传热准数关联式的一般形式为：Nu=A×Re m×Pr n×Gr p (4-1)对于强制湍流而言，Gr准数可以忽略，故Nu=A×Re m×Pr n(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，在两边取对数，即得到直线方程：lg(Nu/Pr0.4)=lgA + mlgRe (4-3)在双对数坐标纸上作图，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：A=Nu/(Pr0.4×Re m) (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：Nu=αd/λ，Re=duρ/μ，Pr=Cpμ/λ实验中改变空气的流量以改变Re准数的值。
根据定性温度(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：Q=α×A×△t m (4-5)(tw-t1)-(tw-t2)△t m =ln(tw-t1)/(tw-t2)式中：α—传热膜系数，[W/(m2×℃)]；Q—传热量，[W]；A—总传热面积，[m2]；△t m—管壁温度与管内流体温度的对数平均温差，[℃]；tw—蒸汽平均温差，[℃]。
北京理工大学对流传热系数测定实验
对流传热系数的测定陶虹 1120112863一、实验目的1、通过对传热系数a 准数关联系的测定，掌握实验方法，加深对流传热概念和影响因素的理解。
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。
3、加深对由实验确定经验公式的量纲分析法的理解4、得出得出单一流体下的总传热系数K 。
二、实验的基本原理1、对流传热系数a i 的测定以蒸汽为加热介质走外管，空气为冷却介质走内管。
对流传热系数a I 可以根据牛顿冷却定律，通过用实验来测定。
由牛顿冷却定律：)(M W i T T S Q a -=式中：ai ——管内流体对流传热系数，W/(m2.℃);Q —传热速率，W;S —内管传热面积，㎡；Tw ——壁面平均温度，℃；Tm ——定性温度，℃。
传热面积计算公式：S=πdL 定性温度：221T T T M += 上式中：d —管内径，m;L —传热管测量段的实际长度，m;T1,T2——冷流体的入口、出口温度，℃。
传热速率)(21,T T C V Q P M M S -=ρ式中：M S V ,—冷流体在套管内的平均体积流量，m3/s;M ρ—冷流体的密度，kg/m3;P C —冷流体的定压比热容，J/(kg.℃)。
2、对流传热系数ai 准数关联式的确定流体在管内做强制湍流，准数关联式的形式为：Nu=ARemPrn在本实验条件下在管内被加热的空气，普兰特数Pr 变化不大，可近似为常数，则关联式的形式可简化为：Nu=A ’Rem所以仅有A ’，m 两个参数。
则两边取对数得：'lg Re lg lg A m Nu +=显然，上式中是一个线性方程，通过实验测定并计算得出一系列的Nu 和Re,即可在双对数坐标系中描绘出Nu —Re 直线，然后进行线性回归即可得出m,lgA ’,继而确定准数关联式 雷诺数：μπρμρπμρd V V ddu 4d 4Re 2=== 则努塞尔数：λad Nu =上式中λμ,分别为空气的粘度、流体的热导率（在定性温度Tm 下查出）三、实验装置图附图：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、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、冷凝液回流口四、实验步骤：1、实验前准备，检查工作（1）向电加热釜中加水至液位计上端显示安全水位之上。
对流传热系数实验报告
一、实验目的1. 了解对流传热的基本原理，掌握对流传热系数的测定方法。
2. 掌握牛顿冷却定律的应用，通过实验验证其对流传热系数的计算公式。
3. 分析影响对流传热系数的因素，如流体速度、温度差、流体性质等。
二、实验原理对流传热系数是指单位时间内，单位面积上流体温度差为1℃时，单位面积上传递的热量。
牛顿冷却定律描述了对流传热过程，即：Q = h A (T1 - T2)式中：Q ——传热量（W）h ——对流传热系数（W/(m²·K)）A ——传热面积（m²）T1 ——高温流体温度（℃）T2 ——低温流体温度（℃）根据牛顿冷却定律，可以通过实验测量传热量、传热面积、流体温度差，从而计算出对流传热系数。
三、实验仪器与材料1. 套管换热器2. 温度计3. 流量计4. 计时器5. 计算器6. 水和空气四、实验步骤1. 准备实验仪器，连接套管换热器、温度计、流量计等。
2. 在套管换热器内注入水，打开冷却水阀门，调节流量至预定值。
3. 在套管换热器外通入空气，调节风速至预定值。
4. 同时打开加热器和冷却水阀门，使水加热至预定温度，空气冷却至预定温度。
5. 记录开始加热和冷却的时间，观察温度变化。
6. 当温度变化稳定后，记录温度计的读数，计算温度差。
7. 关闭加热器和冷却水阀门，停止实验。
五、实验数据与处理1. 记录实验数据，包括水温度、空气温度、流量、时间等。
2. 根据牛顿冷却定律计算传热量Q：Q = m c ΔT其中，m为水的质量流量（kg/s），c为水的比热容（J/(kg·K)），ΔT为温度差（K）。
3. 计算对流传热系数h：h = Q / (A ΔT)六、实验结果与分析1. 根据实验数据，计算对流传热系数h，并与理论值进行比较。
2. 分析实验结果，探讨影响对流传热系数的因素。
3. 分析实验误差，总结实验经验。
七、结论通过对对流传热系数的测定实验，掌握了对流传热的基本原理和牛顿冷却定律的应用。
实验五：传热实验
化工原理实验报告实验名称：传热系数的测定学院：化学工程学院专业：化学工程与工艺班级：化工09－5班姓名：陈茜茜学号09402010501 同组者姓名：陈俊燕孙彬芳陈益益指导教师：周国权日期：2011年10月20日一、 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αi ；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 值；4、掌握热电阻测温的方法。
二、 实验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）：()()m W 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空气在管内的对流传热系数（传热膜系数）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，℃；A 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 tt 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，℃。
对流传热的核心问题是求算传热膜系数，当流体无相变时对流传热准数关联式的一般形式为：Nu i =A ·Re i m ·Pr i n取n=0.4(流体被加热)。
实验五 对流给热系数测定
5 对流给热系数测定5.1 实验目的（1） 测定水蒸汽在圆直水平管外冷凝给热系数α0及冷流体(空气或水)在圆直水平管内的强制对流给热系数αi 。
（2） 观察水蒸汽在圆直水平管外壁上的冷凝状况（膜状冷凝和滴状冷凝）。
5.2实验原理5.2.1.串联传热过程冷流体（空气和水）与热流体水蒸汽通过套管换热器的内管管壁发生热量交换的过程可分为三步:○1套管环隙内的水蒸汽通过冷凝给热将热量传给圆直水平管的外壁面(A 0)； ○2热量从圆直水平管的外壁面以热传导的方式传至内壁面(A i )； ○3内壁面通过对流给热的方式将热量传给冷流体(V c )。
在实验中, 水蒸汽走套管换热器的环隙通道, 冷流体走套管换热器的内管管内, 当冷、热流体间的传热达到稳定状态后, 根据传热的三个过程、牛顿冷却定律及冷流体得到的热量, 可以计算出冷热流体的给热系数（以上是实验原理）。
（以下是计算方法）传热计算公式如下:Q=α0A 0( T –T w )m = αi A i ( t w –t)m =V c ρc C pc (t 2-t 1) (1)由（1）式可得:m w pc c c T T A t t C V )()(0120--=ρα (2)m w i pc c c i t t A t t C V )()(12--=ρα (3)式（2）中, ( T –Tw)为水蒸汽温度与内管外壁面温度之差, 式（3）中, ( tw –t)为内管内壁面温度与冷流体温度之差。
由于热流体温度T 、内管外壁温Tw 、冷流体温度t 及内管内壁温tw 均沿内管管长不断发生变化, 因此, 温差( T –Tw) 和( tw –t)也随管长发生变化, 在用牛顿冷却定律算传热速率Q 时, 温差应分别取进口（1）与出口（2）处两端温差的对数平均值( T –Tw)m 和( tw –t)m, 方法如下:22112211ln )()()(w W W w w T T T T T T T T T T -----=- （4） 22112211ln )()()(t t t t t t t t t t w w w w m w -----=- （5）当套管换热器的内管壁较薄且管壁导热性能优良（即λ值较大）时, 管壁热阻可以忽略不计, 可近似认为管壁内、外表面温度相等, 即Tw1=tw1, Tw2=tw2。
实验五-对流传热系数
3．Re与Nu的计算
Re
du
4Vs di
1.274
Vs di
式中 di———管内径 , m；
———定性温度下空气的粘度， Pa·S；
Nu
idi
式中 —定性温度下空气的导热系数，
W(m·℃)。
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10
三、实验装置及流程
• 1．实验流程 • 本实验有四套套管换热器组成，其中一套是螺
• 6.改变空气流量，稳定后，读取数据。 • 7.实验结束后，先打开空气调节阀后关闭风机，
最后关闭总电源开关。
• 8.读大气压力计值，记录操作条件下大气压强值。
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五、思考题
• 1.实验过程中，蒸汽温度改变对实验结果有什
么影响？如何保持蒸汽温度恒定？
i
WC p (t出 t进 ) Stm
1 1 b 1
K i o
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3
二、基本原理
b
1 0
1
与i
相比很小可以忽略，所以
K
i
，
这样做避免了壁温的测量。
根据传热速率方程和热量衡算式有如下关系
Q KStm WC p (t出 t进 )
tm
T t出 T t进 ln T t出
• 3.实验过程中，如何判断传热达到稳定？ • 在实验进行一段时间后，如果在温度显示仪上
蒸汽的温度和空气的出口温度都为稳定值，即 表示传热达到稳定。
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五、思考题
• 4.蒸汽冷凝过程中不凝性气体存在对实验结果会有什么影 响？应采取什么措施解决？
空气对流传热实验报告准数
竭诚为您提供优质文档/双击可除空气对流传热实验报告准数篇一：实验五套管换热器传热实验(1)实验五套管换热器传热实验实验学时：4实验类型：综合实验要求：必修一、实验目的通过本实验的学习，使学生了解套管换热器的结构和操作方法，比较简单内管与强化内管的差异。
二、实验内容1、测定空气与水蒸汽经套管换热器间壁传热时的总传热系数。
2、测定空气在圆形光滑管中作湍流流动时的对流传热准数关联式。
3、测定空气在插入螺旋线圈的强化管中作湍流流动时的对流传热准数关联式。
4、通过对本换热器的实验研究，掌握对流传热系数?i的测定方法。
三、实验原理、方法和手段两流体间壁传热时的传热速率方程为Q?KA?tm（1）式中，传热速率Q可由管内、外任一侧流体热焓值的变化来计算，空气流量由孔板与压力传感器及数字显示仪表组成的空气流量计来测定。
流量大小按下式计算：Vt1?c0?A0?2??p?t1其中：c0—孔板流量计孔流系数，0.65；A0—孔的面积，m2；（可由孔径计算，孔径d0?0.0165m）?p—孔板两端压差，kpa；?t1—空气入口温度（即流量计处温度）下的密度，kg/m3。
实验条件下的空气流量V（m/h）需按下式计算：3V?Vt1?273?t273?t1其中：t—换热管内平均温度，℃；t1—传热内管空气进口（即流量计处）温度，℃。
测量空气进出套管换热器的温度t(℃)均由铂电阻温度计测量，可由数字显示仪表直接读出。
管外壁面平均温度tw(℃)由数字温度计测出，热电偶为铜─康铜。
换热器传热面积由实验装置确定，可由（1）式计算总传热系数。
流体无相变强制湍流经圆形直管与管壁稳定对流传热时，对流传热准数关联式的函数关系为：lnu?f(Re,pr,)d对于空气，在实验范围内，pr准数基本上为一常数；当管长与管径的比值大于50时，其值对nu准数的影响很小，故nu准数仅为Re准数的函数，因此上述函数关系一般可以处理成：nu?b?Re式中，b和m为待定常数。
实验五 空气在圆形直管中强制对流传热膜系数的测定doc资料
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 Prlg4.0m 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。
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
对流传热实验实验报告
对流传热实验实验报告一、实验目的对流传热现象在工业生产和日常生活中广泛存在，深入理解对流传热的原理和规律对于优化传热过程、提高能源利用效率具有重要意义。
本次对流传热实验的主要目的包括：1、测定空气在圆形直管内强制对流传热的表面传热系数，并与经验关联式的计算值进行比较，加深对对流传热基本原理的理解。
2、了解实验设备的结构和工作原理，掌握实验数据的测量和处理方法。
3、观察和分析影响对流传热系数的因素，如流速、温度等。
二、实验原理对流传热是指流体与固体壁面之间的热量传递过程。
在强制对流情况下，流体的流速对传热系数有着显著的影响。
根据牛顿冷却定律，对流传热的热流量＄＼Phi$ 可以表示为：＄＼Phi ＝ hA\Delta T$其中，＄h$ 为表面传热系数，＄A$ 为传热面积，＄＼Delta T$ 为壁面与流体之间的温差。
对于圆形直管内的强制对流传热，表面传热系数可以通过经验关联式计算。
在本次实验中，采用迪图斯贝尔特（DittusBoelter）关联式：＄Nu ＝ 0023Re^｛08}Pr^｛n}＄其中，＄Nu$ 为努塞尔数，＄Re$ 为雷诺数，＄Pr$ 为普朗特数，＄n$ 的取值取决于流体的加热或冷却情况，加热时＄n ＝ 04$，冷却时＄n ＝ 03$。
努塞尔数、雷诺数和普朗特数的定义分别为：＄Nu ＝＼frac{hd}｛k}＄＄Re ＝＼frac{ud\rho}｛＼mu}＄＄Pr ＝＼frac{＼mu C_{p}｝｛k}＄其中，＄d$ 为管道内径，＄k$ 为流体的热导率，＄u$ 为流体流速，＄＼rho$ 为流体密度，＄＼mu$ 为流体动力粘度，＄C_{p}＄为流体定压比热容。
通过测量流体的流速、温度、压力等参数，可以计算出雷诺数、普朗特数和温差，进而求得表面传热系数的实验值。
将实验值与关联式的计算值进行比较，可以验证关联式的准确性，并分析误差产生的原因。
三、实验设备本次实验所使用的对流传热实验装置主要由风机、风道、电加热管、圆形直管、测温热电偶、压差计、流量计等组成，如图 1 所示。
化工原理 (二)对流传热系数电子教案
一、实验原理
（4）传热面的形状、大小和位置
不同的壁面形状、尺寸影响流型；会造成边界层分离， 产生旋涡，增加湍动，使α增大。 （1）形状 形状：比如管、板、管束等； 形状 （2）大小 大小：比如管径和管长等；D/L越小，湍动程度越小 D/L 大小 （3）位置 位置：比如管子得排列方式 位置 对于一种类型的传热面常用一个对对流传热系数有决定 性影响的特性尺寸L来表示其大小。
23
八、思考题
1．实验过程中，蒸汽温度改变对实验结果有什么影响？ 如何保持蒸汽温度恒定？ 2．本实验中，空气与蒸汽流径能否改变？这样安排的 优点是什么？ 3．实验过程中，如何判断传热达到稳定？ 4.蒸汽冷凝过程中不凝性气体存在对实验结果会有什 么影响？应采取什么措施解决？
24
4
一、实验原理
影响因素： 影响因素：
（1）间壁传热由对流传热－导热－对流传热三 间壁传热由对流传热－导热－对流传热三 传热 个过程组成。 个过程组成。 同一管壁界面上的温度以折线表示， （2）同一管壁界面上的温度以折线表示，且逐 步下降，其层流内层热阻最大， 步下降，其层流内层热阻最大，因而温降 也最大。 也最大。 （3）对流传热是由层流内层的导热和层流外层 相对位移和 的统称。 的流体质点作相对位移 传热混合的统称 的流体质点作相对位移和传热混合的统称。 为简化处理， （4）为简化处理，对流传热作为通过厚度δ +的 传热边界层的导热处理。 传热边界层的导热处理。必须指出是不存 在的，为了处理问题而假设的。 在的，为了处理问题而假设的。
（5）是否发生相变
主要有蒸汽冷凝和液体沸腾。一般情况下，有相变化时对 流传热系数较大。
7
一、实验原理
4、获得给热系数的方法
解析法：对所考察的流场建立动量传递、 ① 解析法 ：对所考察的流场建立动量传递 、 热量传递的衡算 方程和速率方程， 方程和速率方程，在少数简单的情况下可以联立求解流场的温 度分布和壁面热流密度， 度分布和壁面热流密度，然后将所得结果改写成牛顿冷却定律 的形式，获得给热系数的理论计算式。 的形式，获得给热系数的理论计算式。这是对流给热过程的解 析解。这是一个复杂的过程，一般用于理论讨论。 析解。这是一个复杂的过程，一般用于理论讨论。 数学模型法： ② 数学模型法 ： 对给热过程作出简化的物理模型和数学描述 用实验检验或修正模型，确定模型参数。 ，用实验检验或修正模型，确定模型参数。 因次分析法：将影响给热的因素无因次化， ③ 因次分析法 ： 将影响给热的因素无因次化 ，通过实验决定 无因次准数之间的关系。这是理论指导下的实验研究方法， 无因次准数之间的关系。这是理论指导下的实验研究方法，在 对流给热中广为使用。 对流给热中广为使用。 实验法：对少数复杂的对流给热过程适用。 ④ 实验法：对少数复杂的对流给热过程适用。
对流传热系数的测定实验报告
对流传热系数的测定实验报告对流传热系数的测定实验报告一、引言热传导是物质内部热量传递的一种方式，而对流传热是物质表面与流体之间热量传递的一种方式。
对流传热系数是衡量对流传热能力的重要参数，它与流体性质、流动状态、表面特性等因素密切相关。
本实验旨在通过测定不同流体在不同流动状态下的对流传热系数，探究其变化规律。
二、实验装置和方法实验装置主要包括热传导仪、热电偶、温度计、流量计等。
在实验过程中，我们选择了水和空气作为流体介质，分别进行了静止状态和流动状态下的测定。
三、实验结果与分析1. 静止状态下的测定首先，我们将热传导仪放入水中，使其温度稳定在一定值。
然后，通过热电偶和温度计测定水的表面温度和流体温度。
根据实验数据，我们计算得到了水的对流传热系数。
接着，我们将热传导仪放入空气中，同样进行了温度测定。
通过对比水和空气的对流传热系数，我们发现空气的对流传热系数要远小于水的对流传热系数。
这是因为水的导热性能较好，能够更有效地传递热量。
2. 流动状态下的测定接下来，我们改变了实验装置，使流体产生流动。
通过调节流量计和阀门，我们控制了水的流速，并进行了温度测定。
根据实验数据，我们计算得到了不同流速下的对流传热系数。
通过对比不同流速下的对流传热系数，我们发现随着流速的增加，对流传热系数也随之增加。
这是因为流速的增加会增加流体与表面的接触面积，从而增加热量传递的效率。
四、实验误差分析在实验过程中，由于设备精度和操作技巧等因素的限制，可能会引入一定的误差。
例如，温度测量时由于热电偶的位置不准确或者温度计的示数偏差，都会对最终的结果产生影响。
此外，实验中还存在着一些难以控制的因素，比如流体的湍流程度、表面粗糙度等。
这些因素的变化也会对对流传热系数的测定结果造成一定的影响。
五、实验结论通过本实验的测定，我们得出了以下结论：1. 对流传热系数与流体介质的性质密切相关，导热性能较好的介质对流传热系数较大。
2. 对流传热系数与流体流动状态有关，流速的增加会使对流传热系数增加。
对流传热实验实验报告
实验三 对流传热实验一、实验目的1.掌握套管对流传热系数i α的测定方法，加深对其概念和影响因素的理解，应用线性回归法，确定关联式4.0Pr Re m A Nu =中常数A 、m 的值；2.掌握对流传热系数i α随雷诺准数的变化规律； 3．掌握列管传热系数Ko 的测定方法。
二、实验原理㈠ 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的测定在该传热实验中，冷水走内管，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。
t 1，t 2， T w ， m V 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 m A Nu Pr Re =. （6）其中： i i i d Nu λα=， m m i m d u μρ=Re ， mmm Cp λμ=Pr 物性数据m λ、m Cp 、m ρ、m μ可根据定性温度t m 查得。
对流传热系数测定实验
对流传热系数测定实验一、实验目的a)测定空气在传热管内的对流传热系数，掌握空气在传热管内的对流传热系数的测定方法。
b)把测得的实验数据整理成Nu=BRe n形式的准数方程式，并与教材中相应公式进行比较。
c)通过实验提高对准数方程式的理解，了解影响传热系数的因素和强化传热的途径。
二、实验装置实验装置如图1所示，由蒸汽发生器、风机、套管换热器、流量调节阀及不锈钢进、出口管道、温度测量和流量测量装置等组成。
1. 风机F1. 旁路阀2. 孔板流量计3. 空气压力变送器4. 蒸汽放空口5. 冷凝液排放口6. 玻璃视镜7. 套管换热器F2. 空气流量调节阀F3. 蒸汽流量调节阀8. 加水装置F4. 进水阀13. 蒸汽发生器T. 蒸汽温度t1、t2 . 空气进、出口温度T w1、T w2. 空气出口和进口侧的管壁温度图1 空气-水蒸气传热实验装置示意图三、对流传热及参数测取空气从漩涡风机吸入，经孔板流量计计量后进入套管换热器的内管（紫铜管），与来自蒸汽发生器的饱和水蒸汽在套管换热器内进行换热。
被空气冷凝下来的冷凝水经冷凝液排放口排入蒸汽发生器的加水装置。
进入套管换热器的空气进、出口温度t1、t2分别由铜—康铜热电偶测出。
换热管两端管壁温度T w1、T w2同样也分别由埋在内管（紫铜管）外壁上的铜—康铜热电偶测出。
蒸汽温度T由蒸汽发生器根据管路内的实际状况实现自动控制，T由热电阻PT100测得。
空气流量通过F2、F2的组合调节来改变或通过变频器改变，由孔板流量计测量，并通过压力变送器测出空气的压力。
套管换热器内管（紫铜管）的规格为：φ20×2 mm ，换热管有效长度为1200mm ，待测的空气温度、压力、流量、管壁温度和蒸汽温度均可在无纸记录仪或计算机上读取。
四、原理和方法在工业生产过程中，一般情况下，均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，通过固体壁面进行传热。
实验五套管换热器液一液热交换系数及膜系数的测定
二、实验原理
冷热流体通过固体壁所进行的热交换过程，先由 热流体把热量传递给固体壁面，然后由固体壁面的 一侧传向另一侧，最后再由壁面把热量传给冷流体， 换言之，热交换过程即为给热——导热——给热三 个串联过程组成。
热流体的热量衡算方程来表示：
Q msCp (T1 T2 ), J s1
传热速率得计算基本方程为 ：
五、实验记录与数据处理
l．记录实验设备基本参数： （1）内管基本参数：
外径：d= mm， 壁厚：δ= mm， 测试段长度： L= mm （2）套管基本参数：外径： mm
壁厚； mm 2．实验数据纪录
六、思考题:
1、对于同一换热器，若冷、热流体的流量均不变，将 逆流操作改为并流，总传热系数是否发生变化？为什 么？
各项影响因素之间的准数关联式：
Nu (C p )0.3
d
三、实验装置
四、实验要点
1．实验前准备工作 （l）向恒温循环水槽灌入蒸馏水或软水； （2）开启并调节通往高位稳压水槽的自来水阀门， 使槽内充满水，并由溢流管有水流出； （3）将冰碎成细粒放人冷阱中； （4）将恒温循环水槽的温度自控装置温度定为 55℃。启动恒温水槽的电热器。等恒温水馏的水达到 预定温度后即可开始实验。 （5）实验前需要准备好热水转子流量计的流量标定 曲线和热电偶分度表。
Q KATm , J / s
若 和T1 分T别2 为热交换器两端冷热流体之间的温度 差，则可求出平均温度差，同时可得传热总系数的
计算式
K ，msC结p (T合1 热T2 )流体与管壁的传
ATm
热膜系数计算式为
1
msC p (T1 T2 ) Aw1Tm
传热实验
实验五、传热实验一、实验目的1、学习流体在圆形直管内作强制湍流时对流传热系数的测定方法。
2、学习常用参数的测量原理及方法，了解数字显示仪表原理及使用要求。
二、实验原理本实验装置中以饱和水蒸汽在环隙内流动加热管内空气，水蒸汽和空气间的传热过程由三个传热环节组成：水蒸汽在管外壁的冷凝传热。
管壁的热传导，管内空气对管内壁的对流传热。
低粘度流体在圆形直管中作强制湍流时，对流传热准数关联式为：Nu=0.023Re 8.0Pr n(1)式中：当流体被加热时n ＝0.4当流体被冷却时n ＝0.3本实验中空气在管内被加热时n 取0.4，这样（1）式的具体形式为Nu=0.023Re 8.0Pr 4.0 (2)流体的定性温度取进、出口平均温度。
在本实验中，空气温度在45－70℃时，其Ｐr 近似取为0.696，于是对流传热准数关联式为：Nu=0.0199Re 8.0 (3)准数关联式中各准数的测取与计算1、Ｎu 的测取与计算λαi i d Nu =式中：i α-- 管内侧流体的对流传热系数（w/m 2℃）i d -- 管内径（m ）λ-- 定性温度下空气的导热系数（w/m ·℃）本装置中，内管为Φ25mm 2⨯紫铜管，有效长度为1.25m ，管壁很薄，这样管壁热阻很小．而管外水蒸汽冷凝传热系数远远大于管内侧空气的对流传热系数，因此，整个传热过程中的热阻主要集中在管内空气一侧，于是Ｋ≈i α。
根据：总传热速率方程Q=KS Δt m 可得i α≈K=m t S Q∆=3600(⨯∆-m P s t S t t c V ）进出ρ式中：Ｖs －空气流量（m 3/h ），可由孔板流量计测得，而孔板流量计的压差通过压力传感器转换为电信号由表头显示，其单位为kp aV s =A 1R2A式中：Ｒ－孔板压差（kpa ）A 1：系数，本装置A 1=32.37 A 2:系数：本装置A 2=0.485ρ－空气定性温度下的密度Kg/m 3，t ＋＝273273293.1⨯ρt=2t 出进+tＣp －空气在定性温度下的比热容，（kJ/Kg ℃ ） Ｓ－传热面积（m 2）T —水蒸汽温度，即操作压力下水的饱和温度，（℃）进t 、出t －空气的进、出口温度，本装置采用铂电阻（Ｐt100）测量，并由数字显示仪表直接读出．2、Re 的求取Re=μρμπρμρi s i i s i d V d d V u d 4210536.336004-⨯=⨯=式中μ－空气在定性下的粘度（Ｐa ．s ）三、实验装置传热实验装置图1、蒸汽发生器2、蒸气管3、补水口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（ＸＧＢ型旋涡风机）四、操作要点1、实验开始前，先熟悉配电箱各按钮与设备的对应关系以便正确开启按钮；2、检查蒸气发生器中水位，使液位保持在1／2－2／3；3、打开总开关和仪表开关；4、实验开始时，关闭蒸汽发生器补水阀，接通蒸汽发生器的加热电源，打开不凝气阀门，并始终保持微开；5、待蒸汽产生后开启风机，打开空气出口阀门，将空气流量控制在某一定值，待进、出口温度及壁温稳定后记录进、出口温度、壁温和压差读数．通过出口阀调节空气流量，可从最大流量调到最小流量重复实验8－10次，记录数据；6、实验结束后，先停蒸汽发生器电源，再停风机电源，清理现场。
对流传热系数的测定实验报告
在本实验条件下，考虑 变化很小，可认为是常数，则（17）式 改写为：
附注：在
（1）
之间，空气物性与温度的关系式有如下拟合公式： 空气的密度与温度的关系式：
（2）
60℃以下
空气的比热与温度的关系式：
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60℃以上
（3）
空气的导热系数与温度的关系式：
（4）
空气的黏度与温度的关系式：
T5 强化管空气出口端铜 ℃
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管外壁温度 T6 强化管空气进口端铜 ℃
管外壁温度 T7 强化管外蒸汽温度 ℃
三、实验内容和原理 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。
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为：
…………………………（17）
式中： ----普兰特数， ,无因次。
上式适用范围为：
管内径之比
。当流体被加热时
，
，管长与
，流体被冷却时
。
式中： ----定性温度下空气的导热系数，
----空气在换热管内的平均流速，
----定性温度下空气的密度，
----定性温度下空气的黏度，
浙江大学
化学实验报告
课程名称：过程工程原理实验甲 实验名称：对流传热系数的测定 指导教师：
专业班级： 姓 名： 学 号： 同组学生：
实验日期： 实验地点：
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目录 一、实验目的和要求 ....................................... 2 二、实验流程与装置 ....................................... 2 三、实验内容和原理 ....................................... 5
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• 2.待蒸汽发生器内温度接近设定温度时，打开蒸汽阀 门至最大，阀门14；使蒸汽进入套管环隙。（空气走 管内，空气不易产生污垢，以清洁；水蒸气走管间， 易排除不凝气体和清洁）
• 3.打开放气阀排除不凝性气体，打开放气阀7； • 4.微开排液阀，以便冷凝水及时排除。一直保持打开
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4
二、基本原理
从上式推倒出管内空气对流传热系数的计算式
i
WC p (t出 t进 ) Stm
Vs C p (t出 t进 )
Stm
所以当传热达到稳定后，用蒸汽温度可计算出
tm，利用仪器测出各数据，就能计算出实测 值i。
2020/4/9
5
二、基本原理
2．准数关联式 对流传热系数是研究传热过程及换热器 性能的一个很重要的参数。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 壁面对冷流体的对流传热所组成。
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6
二、基本原理
• 由传热速率方程式知，单位时间、单位传热面 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=h·(T-Tw 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。
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实验五 对流传热系数的测定
• 一、实验目的 • 1.学会对流传热系数的测定方法。（换热器的
性能参数，决定换热器的尺寸） • 2.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联式， 以检验通用的对流传热准数关联式。 • 3.了解影响对流传热系数的因素和强化传热的 途径。
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10
三、实验装置及流程
• 1．实验流程 • 本实验有四套套管换热器组成，其中一套是螺
旋槽管（为了增加湍动,传热好，空气进出口 温差大），另三套是光滑管。
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11
三、实验装置及流程
• 1．实验流程 7
5
6
4 12
3
8
2
13
1 9
11
10
对流传热实验装置流程图
1.蒸汽发生器 2．压力表 3．安全阀 4．套管换热器 5．仪表箱 6．U型管压差计
• 对于螺旋槽管的准数关联式： Nu 0.00406Re1.0175
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9
二、基本原理
3．Re与Nu的计算
Re
du
4Vs di
1.274
Vs di
式中 di———管内径 , m；
———定性温度下空气的粘度， Pa·S；
Nu
idi
式中 —定性温度下空气的导热系数，
W(m·℃)。
7
二、基本原理
• 采用因次分析法组成若干个无因次数群，获得 描述对流传热过程的无因次方程。如流体在圆
形（光滑）直管中做强制对流传热时传热系的 变化规律可用如下准数关联式表示
• Nu=CRemPrn C=0.023 m=0.8加热n=0.4；冷却n=0.3。
•
d Nu
•
du dw
•
Re
A
w=vρ=uAρ
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8
二、基本原理
• 对空气而言，在较大的温度和压力范围内Pr准 数实际上保持不变，取Pr =0.7。因空气被加 热，取n=0.4，则努塞尔准数可简化为：
•
N u C Re m
(C ´=C·Prn=0.867C)
• 对上式两边取对数 ln Nu ln C m ln Re
• lnNu~lnRe作图为直线，直线的斜率为m，截 距为lnC´
Vs C p (t出 t进 )
Stm
• 蒸汽温度提高，只影响tm， T增大，tm增
大，在其它条件不变的情况下，从公式可以看
1 1b1
K i o
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3
二、基本原理
b
1 0
1
与i
相比很小可以忽略，所以
K
i
，
这样做避免了壁温的测量。
根据传热速率方程和热量衡算式有如下关系
Q KStm WC p (t出 t进 )
tm
T t出 T t进 ln T t出
T t进
Q iStm WC p (t出 t进 )
• 6.改变空气流量，稳定后，读取数据。 • 7.实验结束后，先打开空气调节阀后关闭风机，
最后关闭总电源开关。
• 8.读大气压力计值，记录操作条件下大气压强值。
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五、思考题
• 1.实验过程中，蒸汽温度改变对实验结果有什
么影响？如何保持蒸汽温度恒定？
i
WC p (t出 t进 ) Stm
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1
实验五 对流传热系数的测定
二、基本原理 1．对流传热系数的测定（有相变化的传热过程）
套管式换热器
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2
二、基本原理
• 在套管换热器中，环隙中通水蒸汽，（饱和蒸 汽走管间，以便及时排除不凝液和不凝气体， 而且蒸汽较洁净，管间易清洗）
• 内管管内通空气，水蒸汽冷凝放热加热空气， 当传热达到稳定之后空气侧对流传热系数i与 总传热系数K有以下关系：
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14
2.测定参数及仪表
• 1）冷热流体的流量Q——转子流量计（蒸汽 ——空气：体积流量）
• 2）温度T——铜电阻温度计（蒸汽——空气） • 3）压强P——U型压差计 • 4）特征尺寸d，l——给出 • 要在特定T，P下，对进行校正，换算成标准
状态下的Vs。
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15
四、操作要点
状态，但不要太大，以免蒸汽大量被排走，而且会使 蒸汽温度降低，即稍有冒汽即可。
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四、操作要点
• 5.保证蒸汽温度尽量稳定，排除不凝气体 • 6.等蒸汽稳定后，打开空气旁通阀（配合风机正
确使用），开启风机，调节阀门使流量到指定刻 度，待稳定后，记录数据，即进出口温度差恒定 时记录。
7．放气阀8．转子流量 9．旁通阀 10．气泵 11．冷凝水罐 12．温度显示仪 13．阀门
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三、实验装置及流程
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13
1．实验流程
• 注意事项： • 1.温度计埋在壁面内，测得的α实际包括了壁
面污垢的影响
• 2.旁通阀的使用：始终不能完全关闭。因为关 闭后，会使阻力无限增大，容易烧坏气泵。做 完实验后，应先全开旁通阀，调节转子流量计 读数为0，在关闭气泵，否则会损害转子流量 计。