空气对流传热实验报告准数

空气对流传热实验报告准数

篇一：传热实验指导

实验一传热实验

一、实验目的

1、学习总传热系数及对流传热系数的测定方法；

2、利用测定的对流传热系数，检验通用的给热准数关联式；

3、应用传热学的概念和原理去分析强化传热过程等问题。

二、实验任务

测定空气在圆形光滑直管中作湍流流动时对流传热准数关联式。

三、实验原理

1、无相变时，流体在圆形直管中强制对流时的给热系数（亦称对流传热系数）的关联式为

（1）

Nu?

?d?

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。因流体被加热，故取b＝0.4，Prb为一常数，则上式可简化为：

（

将上式两边取对数得：

）（2）

(3)

上式中

～

作图为一直线。实验中改变空气的流速以改变值，同时根据牛顿冷

却定律求出不同流速下的给热系数a ，得出数Nu和数Re之间的函数关系，由式（3）确定出式中的系数A与指数a。 2、根据传热速率方程：

Q?KS?tm

当管壁很薄时，可近似当成平壁处理。且由于管壁材料为黄铜，导热系数大，可以忽略管壁传导热阻。又因为在该传热实验中，空气走内管，蒸气走外管。?《i?o因此，对流传热系数?i≈K。

?i?

Q?tm?Si

（4）

式中：?i—管内流体对流传热系数，W/(m2?℃)； Q—管内传热速率，W； Si—管内换热面积，m2；

?tm—内壁面与流体间的温差，℃。

3、在套管换热器中传热达稳定后，根据牛顿冷却定律和热衡算式有如下的关系： Q?WmCpm(t2?t1)（6）其中

质量流量由下式求得：

Vm?m3600

Wm?

式中：Q：传热速率, W；Vm：空气的体积流量, m3/s；

ρm：空气的密度, kg/m3；

：空气的平均比热, J/kg×℃；

t1：空气的进口温度, ℃；t2：空气的出口温度, ℃；Δtm：内管管壁与空气温差的对数平均值

（5）

式中T 为内管管壁的温度, ℃。 t1，t2 —空气的入口、出口温度，℃；

管内换热面积： S??diLi （7）式中：di—内管管内径，m；

Li—传热管测量段的实际长度，m。

3、对流传热系数?i的测定

在该传热实验中，空气走内管，蒸气走外管。

对流传热系数?i可以根据牛顿冷却定律，用实验来测定?i?

Vm?mCpm(t2?t1)

?tm?S

（6）

Cpm和?m可根据定性温度tm

Vm可采取一定的测量手段得到。

查得，tm?

t1?t2

2

为冷流体进出口平均温度。t1，t2，

5、Nu 及Re的计算

Nu?

?d?

?

Kd

?

?

dVm?mCpm(t2?t1）

?S?tm

du?

Re?

?

四、实验装置

本实验装置是由光滑套管换热器和强化内管的套管换热器组成的，以空气和水蒸汽为传热介质，可以测定对流传热系数，用于教学实验和科研中。通过对本换热器的实验研究，可以掌握对流传热系数?i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；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，测定其强化比Nu了解强化传热的基本理论和基本方式。⒈设备主要技术数据见表

1

表1 实验装置结构参数

⒉实验流程如图2所示⒊实验的测量手段⑴空气流量的测量

空气流量计由孔板与差压变送器和二次仪表组成。该孔板流量计在20℃时标定的

Nu

，

流量和压差的关系式为： V20?13.909?(?P)0.648（8）流量计在实际使用时往往不是20℃，此时需要对该读数进行校正：

Vt1?V20

273?t1273?20

（9）

式中：?P—孔板流量计两端压差，KPa； V20—20℃时体积流量， m3/h；

Vt1—流量计处体积流量，也是空气入口体积流量，m3/h；

t1 —流量计处温度，也是空气入口温度，℃。

由于换热器内温度的变化，传热管内的体积流量需进行校正：

Vm?Vt1?

Vm—传热管内平均体积流量，m

3

273?tm273?t1

（10）

/h；

tm—传热管内平均温度，℃。

图2 空气-水蒸气传热综合实验装置流程图

1-液位管;；2-储水罐；3-排水阀；4-蒸汽发生器；5-强化套管蒸汽进口阀;； 6-普通套管蒸汽进口阀；7-普通套管换热器；8-内插有螺旋线圈的强化套管换热器;9-普通套管蒸汽出口；10-强化套管蒸汽出口;11-普通套管空气进口阀；12-强化套管空气

进口阀、13-孔板流量计；

14-空气旁路调节阀；15-旋涡气泵加水口；

⑵温度的测量

空气进出口温度采用电偶温度计测得，由多路巡检表以数值形式显示（1—普通管空气进口温度；2—普通管空气出口温度；3—强化管空气进口温度；4—强化管空气出口温

度；）。壁温采用热电偶温度计测量，光滑管的壁温由显示表的上排数据读出，强化管的壁温由显示表的下排数据读出。

⑶电加热釜

是产生水蒸汽的装置，使用体积为7升,?内装有一支2.5kw的螺旋形电热器，当水

篇二：传热实验指导书(新编)1

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