传热膜系数实验报告
化工原理实验报告
实验三 传热膜系数测定实验
实验日期：2015年12月30日 班级：
学生姓名： 学号： 同组人：
报告摘要
本实验选用牛顿冷却定律作为对流传热实验的测试原理,通过建立不同体系的传热系统,即水蒸汽—空气传热系统、分别对普通管换热器和强化管换热器进行了强制对流传热实验研究。确定了在相应条件下冷流体对流传热膜系数的关联式。此实验方法可以测出蒸汽冷凝膜系数和管内对流传热系数。采用由风机、孔板流量计、蒸汽发生器等组成的自动化程度较高的装置，让空气走内管，蒸汽走环隙，用计算机在线采集与控制系统测量了孔板压降、进出口温度和两个壁温，计算了传热膜系数α，并通过作图确定了传热膜系数准数关系式中的系数A 和指数m （n 取0.4），得到了半经验关联式。实验还通过在内管中加入混合器的办法强化了传热，并重新测定了α、A 和m 。
二、 目的及任务
1.掌握传热膜系数α及传热系数K 的测定方法；
2.通过实验掌握确定传热膜系数准数关系式中的系数A 和指数m 的方法；
3.了解工程上强化传热的措施。
三、基本原理
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
关系式的一般形式为：p n m Gr A Nu Pr Re =
对于强制湍流而言。Gr 数可忽略，即
n m A Nu Pr Re =
本实验中，可用图解法和最小二乘法计算上述准数关系式中的指数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，得到直线方程为
Re lg lg Pr lg
4.0m A Nu
+=
在双对数坐标中作图，求出直线斜率，即为方程的指数m 。在直线上任取一点函数值带入方程中，则可得系数A ，即
m Nu
A Re Pr 4.0=
用图解法，根据实验点确定直线位置有一定人为性。而用最小二乘法回归，可得到最佳关联结果。应用计算机辅助手段，对多变量方程进行一次回归，就能的道道A 、m 、n 。
对于方程的关联，首先要有Nu 、Re 、Pr 的数据组。其特征数定义式分别为
μρ
du =
Re ，
λμ
Cp =
Pr ，
λαd Nu =
实验中改变空气的流量，以改变Re 值。根据定性温度(空气进、出口温度的算数平均值)计算对应的Pr 值。同时，由牛顿冷却定律，求出不同流速下的传热膜系数值，进而求得Nu 值。
牛顿冷却定律为
Q=αA△t m
式中α——传热膜系数，W/(m 2.℃)； Q ——穿热量，W ； A ——总传热面积，m 2；
△t m ——管壁温度与管内流体温度的对数平均温差，℃。 穿热量可由下式求得
3600
/)(3600/)(1212t t c V t t Wc Q p s p -=-=ρ
式中W ——质量流量，kg/h ；
c p ——流体的比定压热容，J/(kg.℃)； t 1,t 2——流体进、出口温度，℃； ρ——定性温度下流体密度，kg/m 3； V s ——流体体积流量，m 3/h ；
空气的体积流量由孔板流量计测得，其流量V s 与孔板流量计压差△p 的关系式为
V
=26.2△p0.54
s
式中△p——孔板流量计压降，kPa；
V
——空气流量，m3/h。
s
四．实验流程示意图
1.设备说明
本实验空气走内管，蒸汽走环隙。内管为黄铜管，其管径为Ф(25×2)mm，有效长度为1.25m。空气进出口温度和壁温分别由铂电阻和热电偶测得。测量空气进出口温度的铂电阻应置于进出管的中心。测量管壁温度用一支铂电阻和一支热电偶分别固定在管外壁的两端。孔板流量计的压差由压差传感器测得。
实验使用的蒸汽发生器由不锈钢材料制成，装有玻璃液位计，加热功率为
1.5kW。风机采用XGB型漩涡气泵，最大鸭梨17.50kPa，最大流量100 m3/h。
2.采集系统说明
（1）压力传感器
本实验装置采用ASCOM5320型鸭梨传感器，其测量范围为0—20kPa。
（2）显示仪表
本实验中所有温度和压差均由人工智能仪表读取，测量点分别为：孔板压降，进出口温度，壁温。
3.流程说明
流程图如下：
8
1、风机
2、孔板流量计
3、空气流量调节阀补水口
4、空气入口测温点
5、空气出口测温点
6、水蒸气入口壁温
7、套管换热器
8、放气阀
9、冷凝液回流管 10、蒸汽发生器 11、补水漏斗 12、补水阀 13、排水阀
、
五、 实验操作要点
1.实验开始前，先弄清配电箱上各按钮与设备的对应关系，以便正确开启按钮。
2.检查蒸汽发生器中的水位，使其保持在水罐高度的1/2—2/3。
3.打开总电源开关。
4.实验开始时，关闭蒸汽发生器补水阀，启动风机，并接通蒸汽发生器的加热电源，打开放气阀。
5.将空气流量控制在某一值。待仪表数值稳定后，记录数据，改变空气流量(10组数据)，重复实验，记录数据。
6.实验结束后，先停蒸汽发生器电源，再停风机，清理现场。
六、实验数据处理 1. 原始数据记录如下
3
1
2
4
7
5
11
12
13
10
9
6
传热膜系数测定原始数据表(直管传热)
2．数据处理
传热膜系数测定计算数据表（物性计算）
Cp=1005J/(Kg.K) d=0.02m,l=1.25m
热导率定性温度密度黏度流量
λ（W/m.K) Δtm/℃ρ（kg/m3）μ（Pa.s）qv（m3/h）
0.0282019 49.85 1.1469 1.9593E-05 57.23099725
0.0282648 50.70 1.1441 1.9635E-05 52.55945688
0.0282426 50.40 1.14655 0.00001962 47.75875826
0.0281797 49.55 1.15145 1.9578E-05 43.06506439
0.0281131 48.65 1.15635 1.9533E-05 38.40158516
0.027991 47.00 1.16755 0.00001945 33.42620741
0.0279207 46.05 1.17385 1.9403E-05 27.44805658
0.0278948 45.70 1.1777 1.9385E-05 21.77613497
0.02788 45.50 1.1812 1.9375E-05 15.97400024
传热膜系数测定计算数据表（准数计算）
传热系数相关计算（以第一组数据为例）： 空气定性温度：t=
2
t t 21+=
85.4921
.646.35=+ 流量计算: q v =23099725.5725.42.262.2654.054.0=?=?P m 3
/h
空气密度计算：ρ==?-=-6.350035.02715.10035.02715.1t 1.1469kg/m 3
空气粘度计算：
μ=555109593.110)85.49005.071.1(10)005.071.1(---?=??+=?+t Pa.s 空气导热系数计算：λ=
0282019.010)85.490074.04513.2(10)0074.04513.2(22=??+=?+--t
W/m.K
对数平均温差计算: △t m =
85.49)1
.641.1016.351.101ln()1.641.101()6.351.101()ln()()(22112211=-----=-----W W W W W W W W t T t T t T t T ℃
传热系数:
1
-2-1m 134.98W 3600
85.9425.102.014.357.2310051.1469C t dl q C t A q C m V P m V P ???=??????=?=?=
πρρα流速 对数平均推动力 传热膜系数 Nu Re Pr Nu/Pr 0.4
u （m/s ） ΔTm α 50.628978 49.287322 134.9772 95.72206059 59274.08487 0.698196309 110.51495 46.496335 48.359603 126.47132 89.49033723 54185.33911 0.698153711 103.32269 42.249432 48.64762 117.68623 83.33951784 49379.29316 0.698168724 96.220327 38.097191 49.408586 108.85829 77.26007632 44813.69966 0.69821139 89.199077 33.971678 50.416086 98.667424 70.19320132 40223.37152 0.698256774 81.038051 29.570247 51.759151 92.778095 66.29137575 35501.02014 0.698340538 76.529721 24.28172 52.546645 79.155254 56.70004953 29380.85022 0.698389098 65.455246 19.264097 52.688177 65.43167 46.9131667 23407.09491 0.698407051 54.156589 14.131281
52.654188
50.210475
36.01899198
17230.31672
0.698417324
41.580102
流速 u 63.5002.014.357.23
442
2
=??=
=
d q V
πm/s
努塞尔数72.950.0282019
02
.034.981=?==
λαd Nu 普朗特数6982.08201902.0109593.11005Pr 5
=??==-λμp c 雷诺数08.5927410
9593.150.631.14690.020Re 5=???==
-μρu d 51.1106982
.072
.95Pr 4
.04
.0==
Nu
强化后相关数据处理
强化后传热膜系数测定计算数据表（物性计算）
d=0.02m,l=1.25m
热导率
定性温度
密度
黏度 流量 λ
（W/m.K) Δtm/℃ ρ（kg/m3）
μ（Pa.s ） qv （m3/h ） 0.028827 58.3 1.1406 0.000020015 34.44765468 0.028927 59.65 1.13535 2.00825E-05 30.80927838 0.028938 59.8 1.13605 0.00002009 27.31178716 0.028905 59.35 1.14025 2.00675E-05 23.69209477 0.028857 58.7 1.14585 0.000020035 20.23917491 0.028801 57.95 1.15215 1.99975E-05 16.61017688 0.028757 57.35 1.1581 1.99675E-05 12.65863563 0.028713 56.75 1.16475
1.99375E-05
9.405688059
强化后传热膜系数测定计算数据表（准数计算）
d=0.02m, l=1.25m
流速 对数平均推动力 传热膜系数 Nu
Re
Pr
Nu/Pr 0.4
u （m/s ） ΔTm α 30.473863 38.369458 152.22205 105.6100107 34732.43875 0.697781089 121.96 27.2552 36.964996 139.65697 96.55788129 30817.0712 0.697716415 111.5106 24.161171 36.728984 126.77832 87.62004843 27325.33377 0.697709256 101.18909 20.959036 36.993158 113.48997 78.52645578 23818.15501 0.697730748 90.686126 17.904436 37.310955 100.79592 69.85938955 20479.95852 0.697761879 80.675542 14.69407
37.652822
86.218019
59.87092156
16931.8894
0.697797929
69.139156
11.198368 37.935662 68.577198 47.69443053 12989.93909 0.697826869 55.076786
8.3206724 38.069175 53.728291 37.42501772 9721.884043 0.697855899 43.217109
七．实验结果的分析与误差讨论
经函数拟合后得到的关系式：
强化传热前：Nu=0.0208Re0.781Pr0.4
加混合管后：Nu=0.0243Re0.8157Pr0.4
公认关联式为：Nu=0.023Re0.8Pr0.4，比较容易得出传热强化前后得到的m，A值与标准值都有一定的偏差，其中以强化后实验得到的A值误差最大。
（1）从图中可以看出，不管传热是否被强化，Nu/Pr0.4～Re关系曲线的线性都非常好，说明当流体无相变时，用量纲分析法推导出的对流传热准数关系式
A（在强制对流即忽略Gr影响时）的准确性是很好的。
（2）从处理后的数据和上述关系图中都可以得到在相同的雷诺数下，加混合器后的Nu/Pr^0.4值比未加混合器时的大，因为Pr和热导率λ在实验条件下
变化很小，由知，加混合器强化传热后，传热膜系数α变大。说明增大加热流体
的湍动程度可以强化传热。
（3）实验中加入混合器后，空气的出口温度明显变高，但孔板压降则迅速降低，说明实验中，传热效果的提高是以增大流动阻力为代价的。
在实验过程中，由传热系统使用长久而造成的系统误差，孔板压降示数极难稳定，读取数据时的跳跃值取其均值导致人为误差，进行数据拟合时，拟合函数
的选用等
均会带来误差。
八．思考题：
1、本实验中管壁温度应接近蒸汽温度还是空气温度？为什么？ 答：接近蒸汽温度。因为蒸汽冷凝给热系数远远大于空气给热系数。 2.管内空气流速对传热膜系数有何影响？当空气流速增大时，空气离开热交换器时的温度将升高还是降低？为什么？
答：由经验关联式可以看出，流速增大，雷诺数增大，空气传热系数增大，
2
11
11αα+=k
，K 增大，由Q=q m C P (t 2-t 1)/3600=ρV S C P (t 2-t 1)/3600，
Q=KA Δtm ，当Vs 增大且维持Q 恒定时，温差随着减小，即出口温度降低。
3.如果采用不同压强的蒸汽进行实验，对的关联有无影响？ 答：由实验经验关联式中可看出，Nu=A ·Re m
Pr
0.4
，细化各个准数，各个因
素受温度影响很大，而受压力影响小，且其决定于空气的性质，所以可认为无影响。
如有侵权请联系告知删除，感谢你们的配合！
各材料的传热系数
各材料的传热系数 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998
注：1K b—窗玻璃的传热系数，K c—窗的传热系数； 2表玻璃性能数据取自有关研究报告及厂家的产品样本，窗框对窗传热系数的影响是根据窗框比及窗框和玻璃的计算传热系数通过计算得出的，供参考； 3多层中空玻璃、其他玻璃品种及呼吸透明幕墙（双层皮玻璃幕墙）的性能可参考其他有关资料。
注：表玻璃性能数据取自有关研究报告，仅供参考。 各种材料的导热系数 导热系数与材料的组成结构、密度、含水率、温度等因素有关。非晶体结构、密度较低的材料，导热系数较小。材料的含水率、温度较低时，导热系数较小。 通常把导热系数较低的材料称为保温材料，而把导热系数在（m*k）度以下的材料称为高效保温材料。 金属的热传导系数表： 银 429 铜 401 金 317 铝 237 铁 80 锡 67 铅 diamond 钻石 2300 silver 银 429 cooper 铜 401 gold 金 317 aluminum 铝 237 物质温度导热系数物质温度导热系数亚麻布 50 落叶松木 0 木屑 50 普通松木 45 ～海砂 20 杨木 100 研碎软木 20 胶合板 0 压缩软木 20 纤维素 0 聚苯乙烯 100 丝 20 ～硫化橡胶 50 ～炉渣 50 镍铝锰合金 0 硬质胶 25 青铜 30 32～153 白桦木 30 殷钢 30 11 橡木 20 康铜 30 雪松 0 黄铜 20 70～183 柏木 20 镍铬合金 20 ～171 普通冕玻璃 20 1 石棉 0 ～石英玻璃 4 纸 12 ～燧石玻璃 32 皮棉重燧石玻璃矿渣棉 0 ～精制玻璃 12 毡汽油 12 蜡 凡士林 12 纸板“天然气”油 12 皮革～甘油 0 冰煤油 100 新下的雪蓖麻油 500 填实了的雪橄榄油 0 瓷已烷 0 石蜡油二氯乙烷变压器油 90% 硫酸石油醋酸 18 石蜡硝基苯柴油机燃油二硫化碳沥青甲醇玄武岩四氯化碳拌石水泥三氯甲烷花岗石～氨气 * 丙铜水蒸汽 * ～ 苯重水蒸汽 * 水空气 * 聚苯板木工板重水硫化氢 * 表 2 窗体材料导热系数窗框材料钢材铝合金 PVC PA 松木导热系数 203 表 3 不同
传热实验实验报告-传热实验报告
传热实验 一、实验目的 1、了解换热器的结结构及用途。 2、学习换热器的操作方法。 3、了解传热系数的测定方法。 4、测定所给换热器的传热系数K。 5、学习应用传热学的概念和原理去分析和强化传热过程，并实验之。 二、实验原理 根据传热方程 Q=KA△ tm，只要测得传热速率 Q，冷热流体进出口温度和传 热面积 A，即可算出传热系数 K。在该实验中，利用加热空气和自来水通过列管 式换热器来测定 K, 只要测出空气的进出口温度、自来水进出口温度以及水和空 气的流量即可。Q 与自来水在工作过程中，如不考虑热量损失，则加热空气释放出的热量 1Q 得到的热量 Q 应相等，但实际上因热损失的存在，此两热量不等，实验中以 22为准。 三、实验流程和设备 实验装置由列管换热器、风机、空气电加热器、管路、转子流量计、温度计 等组成。空气走管程，水走壳程。列管式换热器的传热面积由管径、管数和管长 进行计算。 实验流程图： 空气进口水进口温度计 温度计列管式 转子流 换热器 转子流量计量计 风机温度计温度计 空气电 调节阀 加热器 传热系数K 测定实验流程图
四、实验步骤及操作要领 1、熟悉设备流程，掌握各阀门、转子流量计和温度计的作用。 2、实验开始时，先开水路，再开气路，最后再开加热器。 3、控制所需的气体和水的流量。 4、待系统稳定后，记录水的流量、进出口温度，记录空气的流量和进出 口温度，记录设备的有关参数。重复一次。 5、保持空气的流量不变，改变自来水的流量，重复第四步。 6、保持第 4 步水的流量，改变空气的流量，重复第四步。 7、实验结束后，关闭加热器、风机和自来水阀门。 五、实验数据记录和整理 1、设备参数和有关常数 换热流型错流；换热面积 0.4 ㎡ 2、实验数据记录 序号风机出口空气流量空气进口温空气出口温度℃水流量水进口温度℃水出口温度℃2 度℃L/h 压强 mHO 读数 m3/h 1 1.61611029.28018.921.9 2 1.61611029.48018.921.9 1 1.61611029.96018.922.4 2 1.61611029.96018.922.3 1 1.61611031.92019.024.8 2 1.61611032.02019.024.9 1 1.61111029.62019.123.0 2 1.61111029.62019.023.0 1 1.6611027.82019.021.3 2 1.6611027.82019.021.3 3、数据处理 空气流量水流量水的算术水的比热 传热速对数平均换热面传热系数K 的平均 序号平均温容 J/ m3/s kg/s率 J/s温度△ t m积 m2K W/m2K值 W/m2K 度℃（ kg·℃） 10.00440.022220.404183278.86736.24790.419.2333 19.1717 20.00440.022220.404183278.86736.48160.419.1101
传热系数与给热系数
传热系数K 和给热系数α的测定 一. 实验目的 1. 了解间壁式传热元件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. 基本原理 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。 由传热速率方程知，单位时间所传递的热量 Q=()t T KA - （1） 而对流给热所传递的热量，对于冷、热流体均可由牛顿冷却定律表示 Q=()1w h h t T A -α （2） 或 Q=()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 Q ()21w w m t t A -?=δ λ （4） 由热量平衡和忽略热损失，可将（2）、（3）、（4）式写成如下等式 Q=KA t T A t t A t t A t T c c w m w w h h w 1 112211-=-=-=-αλδα （5）所以 c c m h h A A A K αλδα111 ++= （6） ()22222111111,,,,,,,,,,,,u c u c d f K p p λμρδλλμρ=＝()5,2,6f （7） 图1传热过程示意图
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。该方法的基本处理过程是将(7)式研究的对象分解成两个子过程如(8)式所示，分别对21,αα进行研究，之后再将21,αα合并，总体分析对K 的影响，这有利于了解影响传热系数的因素和强化传热的途径。 当1α＞＞2α时，2α≈K ，反之当1α＜＜2α时，1α≈K 。欲提高K 设法强化给热系数小的一侧α，由于设备结构和流体已定，从(9)式可知，只要温度变化不大，1α只随1u 而变， ()1111111,,,,,λμραp c u d f = (9) 改变1u 的简单方法是改变阀门的开度，这就是实验研究的操作变量。同时它提示了欲提高K 只要强化α小的那侧流体的u 。而流体u 的提高有两种方法： （１）增加流体的流量； （２）在流体通道中设置绕流内构件，导致强化给热系数。 由(9)式，π定理告诉我们，π=７－４＝３个无因次数群，即： ()1111111,,,,,λμραp c u d f = ? ???? ??=λμμ ρλαp c du f d , (10) 经无因次处理，得： c b o a Nu Pr Re = (11) 如果温度对流体特性影响不大的系统，并且温度变化范围不大，则式(11)可改写为：b a Nu Re = 式中：c o a a Pr =。 ２．传热系数K 和α的实验测定
液-液热交换总传热系数和膜系数-模板
湖州师范学院化工原理实验报告 液-液热交换总传热系数和膜系数的测定 一、实验内容： 1、测定液液热交换过程的总传热系数 2、测定流体在水平管内作强制湍流时的对流传热膜系数 3、根据实验数据统计估计传热膜系数准数关联式中的参数 二、实验基数 1．实验设备参数 （1） 内管（铜管） 外径 m d o 012.0= 内径 m d i 008.0= 内管横载面积 2200005027.04 m d S i == π 内管测试长度m l 1= （2） 外管（玻璃管） 外径 m D o 02.0= 内径 m D i 016.0= （3）环隙横截面222' 00008792.0)(4 m d D A o i =-= π （4）内管内壁横截面202513.0m l d A i w ==π （5）内管外壁横截面2' 03770.0m l d A o w ==π （6）平均热交换面积2' 03142.02 m A A A w w =+= 2、实验操作参数 冷水流量h L V /450' = 冷水温度20℃ 三、实验数据
湖州师范学院化工原理实验报告1.实验测得数据可参考如下表格进行记录： 班级：20130923 日期：2015年12月9日周三 2
2．实验数据整理 （1）管内热水平均温度 2 21T T T m += ,例如，序号1的5022 .458.541=+= m T ℃以此类推，求出各序号的平均温度，以平均温度查相应的)/(3m kg ρ，)(PaS μ， kg j C p /(℃），m W /(λ℃）。 列表 （2）根据各序号的流量求出各内管管内流速，根据对应的u ，ρ，μ，d 求出管内 雷诺数Re ，普朗特准数，λ μ ?= p c Pr ，例如S V u s = s m S V u S /33.100005027 .01067.65 1=?==-， 44 1 1 1110909.110 49.51 .98833.1008.0?=???= = -μρu d R i e ， 55.3648 .01049.510183.4Pr 431 1 11=???=?= -λμp c 列表
导热系数实验报告
一、【实验目的】 用稳态法测定金属、空气、橡皮的导热系数。 二、【实验仪器】 导热系数测定仪、铜-康导热电偶、游标卡尺、数字毫伏表、台秤(公用)、杜瓦瓶、秒表、待测样品（橡胶盘、铝芯）、冰块 三、【实验原理】 1、良导体（金属、空气）导热系数的测定 根据傅里叶导热方程式，在物体内部，取两个垂直于热传导方向、彼此间相距为h 、温度分别为θ1、θ2的平行平面（设θ1>θ2），若平面面积均为S ，在t ?时间内通过面积S 的热量Q ?免租下述表达式： h S t Q ) (21θθλ-=?? （3-26-1） 式中， t Q ??为热流量；λ即为该物质的导热系数，λ在数值上等于相距单位长度的两平面的温度相差1个单位时，单位时间内通过单位面积的热量，其单位是)(K m W ?。 在支架上先放上圆铜盘P ，在P 的上面放上待测样品B ，再把带发热器的圆铜盘A 放在B 上，发热器通电后，热量从A 盘传到B 盘，再传到P 盘，由于A,P 都是良导体，其温度即可以代表B 盘上、下表面的温度θ1、θ2，θ1、θ2分别插入A 、P 盘边缘小孔的热电偶E 来测量。热电偶的冷端则浸在杜瓦瓶中的冰水混合物中，通过“传感器切换”开关G ，切换A 、P 盘中的热电偶与数字电压表的连接回路。由式（3-26-1）可以知道，单位时间内通过待测样品B 任一圆截面的热流量为 冰水混合物 电源 输入 调零 数字电压表 FD-TX-FPZ-II 导热系数电压表 T 2 T 1 220V 110V 导热系数测定仪 测1 测1 测2 测2 表 风扇 A B C 图4-9-1 稳态法测定导热系数实验装置
2 21)(B B R h t Q πθθλ-=?? (3-26-2) 式中，R B 为样品的半径，h B 为样品的厚度。当热传导达到稳定状态时，θ1和θ2的值不变， 遇事通过B 盘上表面的热流量与由铜盘P 向周围环境散热的速率相等，因此，可通过铜盘P 在稳定温度T 2的散热速率来求出热流量 t Q ??。实验中，在读得稳定时θ1和θ2后，即可将B 盘移去，而使A 盘的底面与铜盘P 直接接触。当铜盘P 的温度上升到高于稳定时的θ2值若干摄氏度后，在将A 移开，让P 自然冷却。观察其温度θ随时间t 变化情况，然后由此求出铜盘在θ2的冷却速率 2 θθθ=??t ,而2 θθθ=??t mc ,就是铜盘P 在温度为θ2时的散热速率。 2、不良导体（橡皮）的测定 导热系数是表征物质热传导性质的物理量。材料结构的变化与所含杂质的不同对材料导热系数数值都有明显的影响，因此材料的导热系数常常需要由实验去具体测定。 测量导热系数在这里我们用的是稳态法，在稳态法中，先利用热源对样品加热，样品内部的温差使热量从高温向低温处传导，样品内部各点的温度将随加热快慢和传热快慢的影响而变动；适当控制实验条件和实验参数可使加热和传热的过程达到平衡状态，则待测样品内部可能形成稳定的温度分布，根据这一温度分布就可以计算出导热系数。而在动态法中，最终在样品内部所形成的温度分布是随时间变化的，如呈周期性的变化，变化的周期和幅度亦受实验条件和加热快慢的影响，与导热系数的大小有关。 本实验应用稳态法测量不良导体(橡皮样品)的导热系数，学习用物体散热速率求传导速率的实验方法。 1898年C ．H ．Le e s ．首先使用平板法测量不良导体的导热系数，这是一种稳态法，实验中，样品制成平板状，其上端面与一个稳定的均匀发热体充分接触，下端面与一均匀散热体相接触。由于平板样品的侧面积比平板平面小很多，可以认为热量只沿着上下方向垂直传递，横向由侧面散去的热量可以忽略不计，即可以认为，样品内只有在垂直样品平面的方向上有温度梯度，在同一平面内，各处的温度相同。 设稳态时，样品的上下平面温度分别为 12θθ，根据傅立叶传导方程，在t ?时间内通过 样品的热量Q ?满足下式：S h t Q B 21θθλ-=?? （1） 式中λ为样品的导热系数，B h 为样品的厚度，S 为样品的平面面积，实验中样品为圆盘状。设圆盘样品的直径为B d ，则半径为B R ，则由（1)式得： 2 21B B R h t Q πθθλ-=?? （2） 实验装置如图1所示、固定于底座的三个支架上，支撑着一个铜散热盘P ，散热盘P 可以借助底座内的风扇，达到稳定有效的散热。散热盘上安放面积相同的圆盘样品B ，样品B 上放置一个圆盘状加热盘C ，其面积也与样品B 的面积相同，加热盘C 是由单片机控制的自适应电加热，可以设定加热盘的温度。
换热器传热系数测定汇总
化 工 实 验 报 告 姓名： 学号： 报告成绩： 课程名称 化工原理实验 实验名称 换热器传热系数的测定实验 班级名称 组 长 同组者 指导教师 实验日期 教师对报告的校正意见 一、 实验目的 1、了解传气—汽对流热的基本理论，掌握套管换热器的操作方法。 2、掌握对流传热系数 α i 测定方法，加深对其概念和影响因素的理解。 3、应用线性回归分析方法，确定关联式 4 .0Pr Re i m A Nu = 中常数 A 、m 的值。 4、了解强化换热的基本方式，确定传热强化比 0/Nu Nu 。 二、 实验内容与要求 1、测定不同空气流速下普通套管换热器的对流传热系数 α i 。 2、不同空气流速下强化套管换热器的对流传热系数 α i 。 3、分别求普通管、强化管换热器准数关联式4 .0Pr Re i m A Nu =中常数 A 、m 的值。 4、根据准数关联式4 .0Pr Re i m A Nu =,计算同一流量下的传热强化比 0/Nu Nu 。 5、分别求取普通套管换热器、强化套管换热器的总传热系数 0K 。 三、 实验原理 1 、对流传热系数i α的测定： i m i i S t Q ?= α （5-1） 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 ； 3600 t C V Q m p m i ????= ρ （5-2） 式中：V —空气流过测量段上平均体积，m 3/h ； m P —测量段上空气的平均密度，kg/m ； i S —管内传热面积， m ； 1 页
Re Pr 4 .0-Nu m Cp —测量段上空气的平均比热，J/（kg.g ）； m t ?—管内流体空气与管内壁面的平均温度差，℃。 ()() 2 121m ln t t T t T t T t T S S w w -----= ? （5-3） 当 2>1t ? / 2t ? >0.5 时，可简化为 2 2 1t t T t W m +- =? （5-4） 式中：1t ，2t —冷流体（空气）的入口、出口温度，℃； Tw — 壁面平均温度，℃。 2、对流传热系数准数关联式的实验确定： 流体在管内作强制对流时，处于被加热状态，准数关联式的形式为： n i m i A Nu Pr Re = （5-5） 其中，传热准数：i i i i d Nu λ α= （5-6） 雷诺准数： i i i i i u d μ ρ= Re （5-7） 其中：u-测量段上空气的平均流速：3600?= F V u （5-8） 普朗特准数： i i pi i c λ μ= Pr （5-9） 对于管内被加热的空气，普朗特准数i Pr 变化不大，可认为是常数，关联式简化为： 4.0Pr Re i m i A Nu i = （5-10） 通过实验确定不同流量下的i Re 与i Nu 。 3、关联式4 .0Pr Re i m i A Nu i =中的常数A ，m 的确定： 以 4 .0Pr Nu 纵坐标，Re 为横坐标，在对数坐标上绘 关系，作图、回归得到准数关联式4 .0Pr Re i m i A Nu i =中的常数A ，m 。 同理得到强化管准数关联式4 .0Pr Re i m i A Nu i =中的常数A ，m 。 4、强化比的确定 2 页
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 i i i 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： 2 2 1t 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： 3600 m m 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，2 2 1t 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 ， m m m 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。经过计算可知，对于管内被加热的空气，普兰特准数Pr 变化不大，可以认为是常数，则关联式的形式简化为： 4.0Pr Re m A Nu = （7） 这样通过实验确定不同流量下的Re 与Nu ，然后用线性回归方法确定A 和m 的值。 ㈡ 列管换热器传热系数的测定 管壳式换热器又称列管式换热器。是以封闭在壳体中管束的壁面作为传热面的间壁式换热器。这种换热器结构较简单，操作可靠，可用各种结构材料（主要是金属材料）制造，能在高温、高压下使用，是目前应用最广的类型。由壳体、传热管束、管板、折流板（挡板）和管箱等部件组成。壳体多为圆筒形，
蒸发器换热系数的理论数值
6．3．2 蒸发过程的传热系数 蒸发中的传热系数K是影响蒸发设计计算的重要因素之一。根据传热学知识知 （6-6） 上式忽略了管壁厚度的影响。式中蒸汽冷凝传热系数αo可按膜式冷凝的公式计算；管壁热阻R W往往可以忽略；污垢热阻Rs 可按经验值估计，确定蒸发总传热系数K的关键是确定溶液在管内沸腾的传热膜系数a i。研究表明影响a i的因素较多，如溶液的性质、浓度、沸腾方式、蒸发器结构型式及操作条件等，具体计算可参阅有关文献 [1,6]。 一、总传热系数的经验值 目前，虽然已有较多的管内沸腾传热研究，但因各种蒸发器内的流动情况难以准确预料，使用一般的经验公式有时并不可靠；加之管内污垢热阻会有较大变化，蒸发的总传热系数往往主要靠现场实测。表6-1给出了常用蒸发器的传热系数范围，可供参考。 表6-1 常用蒸发器传热系数K的经验值 蒸发器的型式总传热系数K, W / (m2K) 标准式（自然循环）600～3000 标准式（强制循环）1200～6000 悬筐式600～3000 升膜式1200～6000
降膜式1200～3500 二、提高总传热系数的方法 管外蒸汽冷凝的传热膜系数αo通常较大，但加热室内不凝性气体的不断积累将使管外传热膜系数αo减小，故须注意及时排除其中的不凝性气体以降低热阻。管内沸腾传热膜系数αi涉及到管内液体自下而上经过管子的两相流动。在管子底部，液体接受热量但尚未沸腾，液体与管壁之间传热属单相对流传热，传热系数较小；沿管子向上，液体逐渐沸腾汽泡渐多，起初的传热方式与大容积沸腾相近。由于密度差引起的自然对流会造成虹吸作用，管中心的汽泡快速带动液体在管壁四周形成液膜向上流动，流动液膜与管壁之间的传热膜系数逐渐增加并达最大值。但如果管子长度足够，沿管子再向上液膜会被蒸干，汽流夹带着雾滴一起流动，传热系数又趋下降。因此，为提高全管长内的平均传热系数，应尽可能扩大膜状流动的区域。 管内壁液体一侧的污垢热阻Rs与溶液的性质、管内液体的运动状况有关。由于溶液中常含有少量的杂质盐类如CaSO4、CaCO3、Mg(OH)2等，溶液在加热表面汽化会使这些盐的局部浓度达到过饱和状态，从而在加热面上析出，形成污垢层。尤其是CaSO4等，其溶解度随温度升高而下降，更易在传热面上结垢，且质地较硬，难以清除；以CaCO3为主的垢层质地虽软利于清除，但导热系数较小；此外，垢层的多孔性也使其导热系数较低。所以即使厚度为1～2mm的垢层也具有较大的热阻。为降低Rs，工程上可采取定期清理、提高循环速度、加阻垢剂，或添加少量晶种使易结晶的物料在溶液中而不是在加热面上析出等方法。 返回目录 6.5.2 多效蒸发的优缺点
总传热系数的测定 附最全思考题
聊城大学实验报告 课题名称：化工原理实验 实验名称：总传热系数的测定 姓名：元险成绩： 学号：1989 班级： 实验日期：2011-9-18 实验内容：测定套管换热器中水—水物系在常用流速范围内的总传热系数K，分析强化传热效果的途径。
总传热系数的测定 一、实验目的 1.了解换热器的结构，掌握换热器的操作方法。 2.掌握换热器总传热系数K 的测定方法。 3.了解流体的流量和流向不同对总传热系数的影响 二、基本原理 在工业生产中，要完成加热或冷却任务，一般是通过换热器来实现的，即换热器必须在单位时间内完成传送一定的热量以满足工艺要求。换热器性能指标之一是传热系数K 。通过对这一指标的实际测定，可对换热器操作、选用、及改进提供依据。 传热系数K 值的测定可根据热量恒算式及传热速率方程式联立求解。 传热速率方程式： Q =kS ?t m （1） 通过换热器所传递的热量可由热量恒算式计算，即 Q =W h C ph （T 1－T 2）=W c C pc （t 2－t 1）＋Q 损 （2） 若实验设备保温良好，Q 损可忽略不计，所以 Q =W h C ph （T 1－T 2）=W c C pc （t 2－t 1） （3） 式中，Q 为单位时间的传热量，W ；K 为总传热系数，W/(m 2·℃)；?t m 为传热对数平均温度差，℃；S 为传热面积（这里基于外表面积），m 2；W h ,W c 为热、冷流体的质量流量，kg/s ；C ph ,C pc 为热、冷流体的平均定压比热，J/(kg ·℃)；T 1,T 2为热流体的进出口温度，℃；t 1,t 2为冷流体的进出口温度，℃。 ?tm 为换热器两端温度差的对数平均值，即 12 1 2ln t t t t t m ???-?=? （4） 当212≤??t t 时，可以用算术平均温度差(2 12t t ?+?)代替对数平均温度差。由上式所计算出口的传热系数K 为测量值K 测。 传热系数的计算值K 计可用下式进行计算： ∑+++=S i R K λδαα11 10计 （5） 式中，α0为换热器管外侧流体对流传热系数，W/(m 2·℃)；αi 为换热器管内侧流体对流传热系数，W/(m 2·℃)；δ为管壁厚度，m ；λ——管壁的导热系数，W/(m 2·℃)；R S 为污垢热阻，m 2·℃/W 。 当管壁和垢层的热阻可以忽略不计时，上式可简化成：
传热膜系数实验报告
化工原理实验报告 实验三 传热膜系数测定实验 实验日期：2015年12月30日 班级： 学生姓名： 学号： 同组人： 报告摘要 本实验选用牛顿冷却定律作为对流传热实验的测试原理,通过建立不同体系的传热系统,即水蒸汽—空气传热系统、分别对普通管换热器和强化管换热器进行了强制对流传热实验研究。确定了在相应条件下冷流体对流传热膜系数的关联式。此实验方法可以测出蒸汽冷凝膜系数和管内对流传热系数。采用由风机、孔板流量计、蒸汽发生器等组成的自动化程度较高的装置，让空气走内管，蒸汽走环隙，用计算机在线采集与控制系统测量了孔板压降、进出口温度和两个壁温，计算了传热膜系数α，并通过作图确定了传热膜系数准数关系式中的系数A 和指数m （n 取0.4），得到了半经验关联式。实验还通过在内管中加入混合器的办法强化了传热，并重新测定了α、A 和m 。 二、 目的及任务 1.掌握传热膜系数α及传热系数K 的测定方法； 2.通过实验掌握确定传热膜系数准数关系式中的系数A 和指数m 的方法； 3.了解工程上强化传热的措施。 三、基本原理 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 系式的一般形式为：p n m Gr A Nu Pr Re 对于强制湍流而言。Gr 数可忽略，即
n m A Nu Pr Re = 本实验中，可用图解法和最小二乘法计算上述准数关系式中的指数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，得到直线方程为 Re lg lg Pr lg 4.0m A Nu += 在双对数坐标中作图，求出直线斜率，即为方程的指数m 。在直线上任取一点函数值带入方程中，则可得系数A ，即 m Nu A Re Pr 4.0= 用图解法，根据实验点确定直线位置有一定人为性。而用最小二乘法回归，可得到最佳关联结果。应用计算机辅助手段，对多变量方程进行一次回归，就能的道道A 、m 、n 。 对于方程的关联，首先要有Nu 、Re 、Pr 的数据组。其特征数定义式分别为 μρ du = Re ， λμ Cp = Pr ， λαd Nu = 实验中改变空气的流量，以改变Re 值。根据定性温度(空气进、出口温度的算数平均值)计算对应的Pr 值。同时，由牛顿冷却定律，求出不同流速下的传热膜系数值，进而求得Nu 值。 牛顿冷却定律为 Q=αA △t m 式中α——传热膜系数，W/(m 2.℃)；
套管换热器传热实验实验报告数据处理
套管换热器传热实验实验报告数据处理 我们组做的是实验I : 1， Q=m s1c 1 △t 1 求K 得先求Q Q=m s 1C 1△t 1 ,其中，C 1=所以得先求m s 1 , C 1， △t 1, ◇ 1m s1 =V s1 ρ 要得求V s1，V s1=u 1A ，V s1 =C 0A 0ρρρ/o (2）-gR C 0为空流系数，C 0=0.855,A 0为空口面积，A 0的计算方法如下：A 0 =π4 d 02 , d 0=20.32 mm,故 A 0= π4 ×（20.32 1000 ）2=3.243293×10-4 m 2 R 为压计差读数 A=π4 d 2 ,d 为内管内径=20mm ， 用内插法求解空气密度 ρ 值 这样求得m s 1， ◇ 2 C 1 的求法为先查表的相近温度下空气的C 值，然后用内插法求得对应平均温 度对应的的C 1值 ◇ 3 求△t 1= t △ t 1 ,= t = t 1 + t 2 2 t 1 为进口温度 t 2 为出口温度 进口温度t 1的求解方法 由热电偶中的电位Vt ，按照公式求[]2 000000402.00394645.0t t V E t t ++=得
Et ，再由852.4901004.810608.1105574.15 43-??+?=---t E t 求得t 1值 出口温度t 2的求解方法 由热电偶中的电位Vt ，按照公式[]2 000000402.00394645.0t t V E t t ++=求得 Et ，再由852.49010 04.810608.1105574.15 43-??+?=---t E t 求得t 2值 由以上步骤求出 Q 2 ，由Q=KA △t m 求出K 值 K= Q A △t m Q 由第一步已经求出，A 为内管内径对应的面积，A=2π rL ,r=17.8mm=0.0178 m, A=2×3.14×0.0178×1.224=0.13682362 m 2 3 ,求Re ，Nu 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： (,,)l Nu 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 的影响很小；则 Nu 仅为 Re 的函数，故上述函数关系一般可以处理成： m Nu aRe = 式中，a 和 m 为待定常数。 Re=du ρ μ d=2×0.0178 m =0.0356 m , u=Vs/（π×0.01782 ）μ 和ρ用内插法，先查表 的相近温度的μ，ρ，再用线性关系计算求得。 测量空气一侧管壁的中区壁温T W ，由热电偶按前面公式求得；由下式可以计算空气与管壁
总传热系数的测定实验报告
实验二：总传热系数的测定 一、实验目的 1、了解换热器的结构与用途; 2、学习换热器的操作方法； 3、掌握传热系数k计算方法； 4、测定所给换热器的逆流传热系数k。 二、实验原理 在工业生产过程中冷热流体通过固体壁面（传热元件）进行热量传递，称为间壁式换热。间壁式换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三部分组成。本实验热流体采用饱和蒸汽走壳程，冷流体为空气走管程。 当传热达到稳定时，总传热速率与冷流体的传热速率相等时， 而即为， 综上可得，其中。 T --- 热流体; t --- 冷流体; V --- 冷流体进口处流量计读数; ---冷流体平均温度下的对应的定压比热容; ρ --- 冷流体进出口平均温度下对应的密度. 三、实验设备及流程 1、实验设备
传热单元实验装置(换热器、风机、蒸汽发生器) ，整套实验装置的核心是一个套管式换热器，它的外管是一根不锈钢管，内管是一根紫铜管。根据紫铜管形状的不同，我们的实验装置配有两组换热器，一种是普通传热管换热器，另一种是强化传热管换热器，本实验以普通传热管换热器为例，介绍总传热系数的测定。 2、实验流程 来自蒸汽发生器的水蒸气从换热器的右侧进入换热器的不锈钢管。而来自风机的冷空气从换热器的左侧进入换热器的紫铜管，冷热流体通过紫铜管的壁面进行传热。冷空气温度升高而水蒸汽温度降低，不凝气体和冷凝水通过疏水阀排出系统，而冷空气通过风机的右侧排出装置。 四、实验步骤 需测量水蒸气进口温度，出口温度，冷空气进口温度，出口温度，冷空气的体积流量以及紫铜管的长度及管径。前四项通过仪表读数可获得，冷空气进口温度可以由另外一块仪表盘读数计算可获得。紫铜
化工原理实验传热实验报告
传热膜系数测定实验（第四组） 一、实验目的 1、了解套管换热器的结构和壁温的测量方法 2、了解影响给热系数的因素和强化传热的途径 3、体会计算机采集与控制软件对提高实验效率的作用 4、学会给热系数的实验测定和数据处理方法 二、实验内容 1、测定空气在圆管内作强制湍流时的给热系数α1 2、测定加入静态混合器后空气的强制湍流给热系数α1’ 3、回归α1和α1’联式4 .0Pr Re ??=a A Nu 中的参数A 、a *4、测定两个条件下铜管内空气的能量损失 二、实验原理 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三个传热过程所组成。由于过程复杂，影响因素多，机理不清楚，所以采用量纲分析法来确定给热系数。 1）寻找影响因素 物性：ρ，μ ，λ，c p 设备特征尺寸：l 操作：u ，βgΔT 则：α=f （ρ，μ，λ，c p ，l ，u ，βgΔT ） 2）量纲分析 ρ[ML -3]，μ[ML -1 T -1]，λ[ML T -3 Q -1]，c p [L 2 T -2 Q -1]，l [L] ，u [LT -1]， βg ΔT [L T -2]， α[MT -3 Q -1]] 3）选基本变量（独立，含M ，L ，T ，Q-热力学温度） ρ，l ，μ, λ 4）无量纲化非基本变量 α：Nu ＝αl/λ u: Re ＝ρlu/μ c p : Pr ＝c p μ/λ βgΔT : Gr ＝βgΔT l 3ρ2/μ2 5）原函数无量纲化 ??? ? ???=223,,μρβλμμρλαtl g c lu F l p 6）实验 Nu ＝ARe a Pr b Gr c 强制对流圆管内表面加热：Nu ＝ARe a 圆管传热基本方程： m t A K t T t T t T t T A K Q ???=-----?=111 22112211 1ln ) ()( 热量衡算方程： )()(12322111t t c q T T c q Q p m p m -=-= 圆管传热牛顿冷却定律： 2 2112211 22211221121 1ln ) ()(ln )()(w w w w w w w w T T T T T T T T A t t t t t t t t A Q -----?=-----?=αα 圆筒壁传导热流量：)] /()ln[)()()/ln(11221122121 2w w w w w w w w t T t T t T t T A A A A Q -----?-?=δλ 空气流量由孔板流量测量：54 .02.26P q v ??= [m 3h -1，kPa] 空气的定性温度：t=(t 1+t 2)/2 [℃]
总传热系数的测定.doc(实验)
总传热系数测定实验 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． 测定饱和水蒸气在圆形管外壁上的冷凝给热系数； 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，水蒸气冷凝放热以加热空气，在传热过程达到稳定后，有如下公式： V ρC P (t 2-t 1)=K A m t ? 其中： V ：空气体积流量，m 3/s A ：内管的外壁的传热面积，m 2 ρ：空气密度，kg/m 3 C P ：空气平均比热，J/(kg ℃) t 1、t 2：空气进、出口温度，℃ T 1、T 2：蒸汽进、出口温度，℃ m t ?：对数平均温差，℃ 1 2211221ln ) ()(t T t T t T t T t m -----= ? 若能测得被加热流体的V 、t 1、t 2，内管的换热面积A 以及水蒸气温度T 1、T 2，即可计算实测的水蒸气（平均）冷凝给热系数。 三、实验装置与流程 实验装置如下图
水蒸气～空气换热流程图 来自蒸汽发生器的水蒸气进入玻璃套管换热器，与来自风机的风进行热交换，冷凝水经疏水器排入地沟。冷空气经孔板（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φ21×2.8mm，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、实验步骤与注意事项 1．打开总电源空气开关，打开仪表及巡检仪电源开关，给仪表上电。 2．打开仪表台上的风机电源开关，让风机工作，同时打开冷流体入口阀门，让套管换热器里冲有一定量的空气。 3．打开冷凝水出口阀，注意只开一定的开度，开的太大会让换热桶里的蒸汽跑掉，关的太小会使换热玻璃管里的蒸汽压力集聚而产生玻璃管炸裂。 4．在做实验前，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。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。 5．刚开始通入蒸汽时，要仔细调节蒸汽进口阀门的开度，让蒸汽徐徐通入换热器中，
传热分系数
传热分系数 又称传热膜系数、给热系数或放热系数，是衡量对流传热强弱程度的一个参数，是流体在单位时间内，在单位温度差推动下，经单位传热面积所传递的热量。传热分系数与传热面积乘积的倒数为对流传热的热阻，有时亦以传热分系数的倒数表征对流传热的热阻。 传热分系数与传热时有无相变、流体流动状况、固体壁面结构和尺寸以及流体本身的物性（如热导率、粘度、密度、比热容）等有关（见表一些传热分系数的大致范围）。有相变对流传热的传热分系数，通常比无相变对流传热时的大得多。提高传热分系数，是研究对流传热的目标之一。 工程上求取传热分系数的常用方法，是用相似论或因次分析来确定与对流传热过程有关的无因次数群，如普朗特数Pr 、雷诺数Re 和努塞尔数Nu 等,然后通过实验求得它们之间的关系。传热分系数a 则可以由下式算出： Nu · L a λ= 式中λ为流体的热导率;L 为传热面的几何特征长度；Nu 为努塞尔数，它是反映对流传热强弱的一个无因次数群（即无量纲参数），其表达式为： λaL = Nu 此表达式也可改写成为： *//Nu a a L a == λ 式中a *为一虚拟量，相当于传热过程仅以热传导方式进行时的传热分系数。从上式可看出努塞尔数的物理意义。 当湍流流动的流体与一定几何形状的换热面进行无相变对流传热时，努塞尔数是雷诺数和普朗特数的函数，即： Nu ＝f(Re ，Pr) 这是由于这种对流传热过程的强弱程度取决于速度场与温度场,而速度场特性取决于雷诺数,普朗特数又决定速度场与温度场间的关系。传热过程的实验研究结果，通常用这个函数关系式来关联，并应用于传热设备的设计计算中。例如在圆管内作湍流流动的流体与管壁进行对流换热时，有如下经验关系： Nu ＝0.023RePr b 式中指数b 的数值，在流体加热时为0.4，在流体冷却时为0.3。算出Nu 后,就不难求出传热分系数。由于建立此式时所用的流体物性都是按照流体进出口温度的算术平均值求得的，因此应用此式时也应参照这一规定确定物性参数。此平均温度称为定性温度。使用这类经验式时，必须注意关于定性温度和特征长度的规定，且经验式只能在建立此式的实验范围内应用。 此外，按边界层理论得出的解析解或数值解以及三传类比的规律，也可用以求得传热分系数。
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 lg 4 .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 m Nu 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 μ ρdu =Re 努塞尔特准数 λ αd Nu 1= 普兰特准数 λ μp C =Pr d —换热器管径（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·℃） C p —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