传热实验ws
传热实验ws
姓名：吴森实验日期2015年7月20日班级：应
化11301
序号20 周次11 星期三指导老师吴老师
传热膜系数的测定
一、实验目的及任务
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特征数关联式中的A和指数m、n的方法；用图解法和线性回归法对αi的实验数据进行整理，求关联式Nu=ARe m Pr0.4中常数A、m 的值。
3.通过对管程内部插有螺旋形麻花铁的空气?水蒸
气强化套管换热器的实验研究，测定其特征数关联式Nu’=BR e m中常数B、m的值和强化比Nu’/Nu，了解强化传热基本理论和基本方式。
4..测定5~6个不同流速下套管换热器的管内压降
p
Δ。并在同一坐标系下绘制普通管ΔP1~Nu与强化管ΔP2~Nu的关系曲线。比较实验结果。
5.学会测温热电偶的工作原理和使用方法。
二、基本原理
1.套管式换热膜系数的测定
对流传热的核心问题是求传热膜系数 ，当流体无相变化时对流传热特征数关联式一般形式为：
Nu=ARe m Pr n Gr p……①
对强制湍流，Gr数可以忽略，
Nu=ARe m Pr n。……②
本实验中可以使用图解法和最小二乘法两种方法计算特征数关联式中的指数m、n和系数A。
用图解法对多变量方程进行关联时，要对不同的变量Re和Pr分别回归。为了便于掌握这类方程的关联方法，可以取n=0.4（本实验中流体被加热）。这样就简化成单变量方程。两边取对数，得到直线方程：
Re m A Pr
Nu
lg lg 0.4lg
+=……③
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A ，即： m
Re Pr Nu
A 0.4=
……④
用图解法根据实验点确定直线位置，有一定的人为因性。而用最小二乘法回归，可以得到最佳的关联结果。应用计算机对多变量方程进行一次回归，就能同时得到A 、m 、n ，可以看出对方程的关联，首先要有Nu 、Re 、Pr 的数据组。
雷诺数：
μ
du ρ
Re =
努塞尔数：
λ
d αNu 1
=普兰特数：
λ
μp c Pr =
式中d ?换热器内管内经，m
α1?空气传热膜系数，W/m 2?℃ ρ?空
气密度，kg/m 3
λ?空气导热率，W/m ?℃ μ?空
气粘度，J/kg ?℃
p
c ?空气定压比热容，Pa ?s
实验中改变空气流量以改变Re 值。根据定性温度计算对应的Pr 值。同时由牛顿冷却定律，求出不同流速下的传热膜系数α值，进而计算得到Nu 。
因为空气传热膜系数α1远小于蒸汽传热膜系数α2，所以传热管内的对流传热系数α1约等于冷热流体间总传热系数K ，即K ≈α1，则有：
牛顿冷却定律：Q=α1A Δt m =πα1dl Δt m ……⑤ 式中A ?总传热面积，m 2（内管内表面积） Δt m ?管内外流体的平均温差，℃
2
Δ1Δln 12Δt t
t t m t -=……⑥
式中：1
1
Δt
T t -= , 22Δt T t -=
T ?蒸汽侧的温度，可以近似用传热管的外壁面平均温度T w （℃）表示。 传热量Q 可以由下式求得：
3600
)1
2(3600)12(/t t p c s ρV /t t p Wc Q -=-=……⑦
式中W ?空气流量质量，kg/h p c ?空气定压比热容，J/kg ?℃ 1
2t ,t ?空气进出口温度，℃ ρ?定性温度下空气密度，kg/m 3
s
V ?流体体积流量，m 3/h 孔板体积流量由孔板流量计测得，其流量s
V 与孔板
流量计压降p Δ的关系为：
0.54
26.2Δp s
V =……⑧
式中p Δ为孔板流量计压降。 2.管内强化传热系数的测定
强化传热时Nu’=BRe m ，其中B 、m 的值因为螺旋麻花铁的尺寸不同而不同。同样可以用线性回归分析方法确定B 、m 的值。单纯研究强化传热手段的强化效果（不考虑阻力的影响），可以用强化比的概念作为评判准则，即强化管的努塞尔系数Nu ’与普通管的努塞尔系数Nu 的比。显然，强化比Nu ’/Nu >1，而且比值越大，强化效果越好。
三、 实验装置与流程
1、实验装置
图套管式换热实验装置和流程
2、流程说明
本装置实验图如上图所示。空气走内管，蒸汽走环隙（比例管）。内管为黄铜管，冷空气由风机输送管，经过孔板流量计计量后，进入换热管E01（02）内管，并与套管环隙蒸汽换热。空气被加热后，排入大气。空气的流量由空气流量调节阀调节。蒸汽由蒸汽发生器M01上升进入套管环隙，与内管中冷空气换热后冷凝，再由回流管返回蒸汽发生器。放空阀门用于排放
不凝性气体。在铜管之前设置有一段一定长度的稳定段，是为了消除端效应。铜管两端用塑料管与官路相连，用于消除热效应。
3、装置及控制点参数
表1传热装置及控制点参数
序号名称规格备注
1 内管
内径0.02m，
l=1.25m（有效长度）
黄铜材质
装置参数 2 强化内管内插物
麻花铁厚δ=4mm
麻花间距H=12.5mm
（共6节）
不锈钢材质
3 蒸汽发生器加热功率1.5kW 不锈钢材质
4 XGB-12型漩涡气泵P max=17.50kPa 电机功率500W
5 孔板流量计0~20kPa
0.54
26.2Δp
s
V
序号名称传感元件备注
ΔPI01 孔板压差
压阻式传感器
ASCOM5320
测量范围0~20kPa 控制参数TI02 入口温度Pt100 置于进、出管的中心
TI03 出口温度Pt100
TI04 1#壁温Pt100
TI05 2#壁温K型热电偶
四、操作步骤
1、实验开始前，先弄清楚配电箱上各个按钮与设备的对应的关系，以便于正确开启按钮。
2、检查蒸汽发生器中的水位，务必使蒸汽发生器中的液位保持在（1/2）~（2/3）的高度，液位过高，则水会益入蒸汽套管，液位过低，则可能烧毁加热器。
3、打开总电源开关（红色按钮熄灭，绿色按钮亮，以下同）。
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，约10min后，启动风机，并打开放气阀。
5、调节空气流量时，要做到心中有数，为了保证湍流状态，孔板压差读数不应该从0开始，最低不小于0.1kPa。实验中合理取点，以保证数据点均匀。
6、将空气流量控制在某一值，待议标读数稳定后，记录数据。切记没每改变一个流量后，应等到读数稳定后再测取相应数据，改变空气流量（8到10次），重复实验，记录数据。（注意：第一个数据点必须稳定足够长的时间）。
7、最小最大流量值一定要做。
8、转换内容，进行强化管换热实验，测定8~10组实验数据。
9、实验结束后，先关闭蒸汽发生器电源，过5min 后关闭风机，并且将旁路阀们打开，清理现场。切断总电源。
五、实验数据记录与处理
1.实验原始数据表和数据结果表
表2实验原始数据记录表
普通传热强化传热
序号空气平均温
度t/℃
对数平均温
度Δtm/℃
壁温
T w1/℃
壁温
T w2/℃
孔板压降
kPa
空气平均
温度t1/℃
对数平均温度
t2/℃
壁温
T w1/℃
壁温
T w2/℃
孔板压降
kPa
1 0.5 98.9 99.7 99.9 3.44 5.5 89.7
2 100 100.1 1.62
2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5
98.12 97.14 96.08 95.22 94.28 93.42 92.41 91.61 90.8
99.9 99.9 99.9 99.9 100
99.8 99.9 100.1 100.1 100.1 100.1 100 100.1 100.1
100.2 100.1 100.2 100.3
3.02 2.46 2.22 1.91 1.71 1.45 0.76 0.3 0.26
6 6.5
7 7.5
8 8.5
9 9.5 10
88.94 87.98 87.19 86.35 85.52 84.71 83.99 83.13 82.34 100.1 100.1 99.9 100 100
100.1 100.1 100.2 100.2 100.2 100.1 100.2 100.2 100.2
100.2 100.3 100.2 100.2
1.54 1.41 1.11 0.91 0.76 0.62 0.46 0.35 0.26
以表2普通传热的第一组数据为例做计算.
定性温度：t =(40.4+64.6)/2=52.5℃ 空气密度：ρ=1.094kg/m 3
空气粘度：μ=1.9610-5Pa.s 空气热导率λ=2.82810-2W/m. ℃ 空气定压比热容：=1017J /kg ˙℃ 体积流量：V S =26.2Δp 0.54=26.20.540.54=18.7843m 3/h
空气进出口温差：t 2-t 1=64.6-40.4=24.2℃
由3600)12(3600)12(/t t p c s ρV /t t p Wc Q -=-=
Q==154.744
由Q=α1A Δt m =πα1dl Δt m
管内直径d=0.02m 管有效长度l =1.25m
Δt 1= T w2-t 1=100.6-40.4=60.2℃ Δt 2= T w1-t 2=101.0-64.6=36.4℃
Δt m ===48.1014℃ 传热膜系数：α==41.506
u=V S/A==16.6173(m/s) 雷诺数：Re===18550.389
努赛尔数：Nu===29.470 普兰特数：
Pr===0.705
表3实验数据结果记记录表
普通传热强化传热
序号Q αRe Nu Pr Q αRe Nu Pr
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
465.38
444.67
381.85
359.29
326.89
304.08
281.12
200.49
125.53
103.69
139.897
142.529
126.337
121.159
113.238
106.555
101.218
72.004
43.575
34.066
51607.8
47978.5
40449.4
38189.7
35104.9
32996.4
30085.3
20952.9
12450.2
11491.4
99.007
100.870
87.250
83.673
78.203
73.588
69.902
49.726
30.093
23.526
0.7054
0.7054
0.7059
0.7059
0.7059
0.7059
0.7059
0.7059
0.7059
0.7059
103.69
103.69
103.69
103.69
103.69
103.69
103.69
103.69
103.69
103.69
34.066
34.066
34.066
34.066
34.066
34.066
34.066
34.066
34.066
34.066
34.066
34.066
34.066
34.066
34.066
34.066
34.066
34.066
34.066
34.066
30.093
30.093
30.093
30.093
30.093
30.093
30.093
30.093
30.093
30.093
0.7063
0.7063
0.7063
0.7063
0.7063
0.7063
0.7063
0.7063
0.7063
0.7063 2.以Re为横坐标，Nu/Pr0.4为纵坐标，标会双对数坐
标
图1 普通传热lg(Nu/Pr 0.4)~lg Re 关系图
由图可以得到:LgNu/Pr^0.4=0.9438LgRe-2.3475 E^-2.3475=0.0956
所以:Nu=0.0956Pr^0.4Re^0.9438
图2 强化传热lg(Nu/Pr 0.4)~lg Re 关系图
图2的直线关系为y=0.8942x-1.563,所以m=0.8942,lgA=-1.563,则A=0.02735
Nu =0.02735Pr 0.4Re 0.8942
3.在同一坐标系下绘制普通管和强化管Δp ~Nu 的关系
y = 0.9438x - 2.3475
R 2
= 0.984
00.511.522.5
4
4.2
4.4 4.6
4.8
lgRe
L g N u /P r ^0.4
LgNu/Pr^0.4
线性 (LgNu/Pr^0.4)
曲线
图3 普通管和强化管Δp ~Nu 的关系
LgNu/Pr^0.4=0.6434LgRe-1.0119 E^-1.0119=0.3635
所以:Nu=0.3635Pr^0.4Re^0.6436
六、 思考题
1.将实验得到的半经验特征数关联式和工人公式进行比较，分析造成偏差的原因。
答: 壁温接近于蒸汽温度。可以推出此次实验中总的传热系数方程为2
2
2
2
1
1
21
11
1
1
α
R d
d λ
δd
d
R d
d α
K m
+
+?
+
?
+?
=
y = 0.6434x - 1.0119
R 2
= 0.9452
00.511.52
2.54
4.1
4.2
4.3
4.4 4.5 4.6 4.7
LgRe
l g N u /P r ^0.4
系列1
线性 (系列1)
其中，K 是总的传热系数，α1是空气的传热系数，α2是水蒸汽的传热系数，δ是铜管的厚度，λ是铜的导热系数，R 1，R 2为污垢热阻。因R 1，R 2和金属壁的热阻较小，可以忽略不计，则可以推导
出1
2
11
α
α
t
t
T
T =
--w
w
，显然，壁温T w 接近于给热系数较大一
侧的流体温度，对此实验，可知壁温接近水蒸汽温度。
2.本实验中管壁温度应该接近加热蒸汽温度还是空气温度？为什么？
答：接近蒸汽温度。因为蒸汽冷凝传热膜系数α（蒸汽）>α（空气）
3.管内空气流动速度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升高还是降低？为什么？
答：传热系数α正比于流速，所以当空气流速增大时，传热系数也增大，由
3600
)(3600)(1
2
1
2
/t t c ρV /t t Wc Q p
s p
-=-=知，当V s 增大并且维持Q
恒定时，温度随着减小，即出口温度降低。
4.冷凝下来的蒸汽为何要及时排出？否则会导致什么后果？
答：由于蒸汽系统中没有排出冷凝蒸汽和不凝性气体的功能，一旦冷凝下来的蒸汽或者不凝性气体没有及时排出，将会导致用气设备不能快速升温并且反应迟钝，使实验数据不准确，严重时候还可能会导致液体腐蚀设备等严重问题。
5.试估算实验近似值α 1=K 对K 造成的误差。（可取α2=8000 W/m 2?℃）
答：以普通管第一组数据为例，说明问题。此时，Q=51.8949W ，?t m =54.21℃，因为管内经为d=0.02m ，则A=πd l =0.07895m 2,由Q=α1A ?t 知，α1=Q/A ?t m =0.9573W.m -2.℃-1；而此时，由理论K 值计算式可知：
=?+?+=?+?+=0.022
0.02800010.0220.02930.00295730.111
2
12
11
1d d αd d λδK m
α 1.0447w.m -2.
K -1，则K=0.95721w.m -2.K -1由此可知，误差
0.0009%
100%0.9573
95721
0.-95730.=?=
6.如果采取不同压强的蒸汽实验，对α 关联式有无影响？
答：由公式Nu=ARe m Pr n ，发现其变量均与压强的值无关，故采用不同的蒸汽压对α 关联式无影响。
7.强化传热要以什么为代价？
答：由于强化传热使得蒸汽发生剧烈的湍流，在螺旋麻花间距之间发生边界层分离十分严重，由此导致能量的浪费损失，即热量的损失。
8.强化传热的效果一般如何评价？选择什么作为评价效果好坏的指标？
答：一般以强化比Nu’/Nu 作为评价依据，强化比大于一，而且强化比越大说明强化效果越好。
9.以空气为介质的传热实验，其雷诺数Re 最好应该如何计算？
答：雷诺数Re 依旧用公式μ
du ρR
e
=
计算（式中d ：
内管径，u ：管内气体流速，ρ：管内气体密度，μ：管内气体粘度）。
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 ，βg ΔT 则：α=f （ρ，μ，λ，c p ，l ，u ，βg ΔT ） 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 βg ΔT : Gr ＝βg ΔT l 3ρ2/μ2 5）原函数无量纲化 6）实验 Nu ＝ARe a Pr b Gr c 强制对流圆管内表面加热：Nu ＝ARe a Pr 0.4 圆管传热基本方程： 热量衡算方程： 圆管传热牛顿冷却定律： 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 [℃]
传热学实验指导书22页
[实验一]用球体法测定粒状材料的导热系数 一、实验目的 1、巩固和深化稳态导热的基本理论，学习测定粒状材料的热导率的方法。 2、确定热导率和温度之间的函数关系。 二、实验原理 热导率是表征材料导热能力的物理量，其单位为W/(m ·K)，对于不同的材料，热导率是不同的。对于同一种材料，热导率还取决于它的化学纯度，物理状态（温度、压力、成分、容积、重量和吸湿性等）和结构情况。各种材料的热导率都是专门实验测定出来的，然后汇成图表，工程计算时，可以直接从图表中查取。 球体法就是应用沿球半径方向一维稳态导热的基本原理测定粒状和纤维状材料导热系数的实验方法。 设有一空心球体，若内外表面的温度各为t 1和t 2并维持不变，根据傅立叶导热定律： dr dt r dr dt A λπλφ24-=-= （1） 边界条件 2 211t t r r t t r r ====时时 （2） 1、若λ= 常数，则由（1）（2）式求得 1 22121122121) (2)(4d d t t d d r r t t r r --=--=πλπλφ[W] ) (2) (212112t t d d d d --= πφλ [W/(m ·K)] (3) 2、若λ≠ 常数，（1）式变为 dr dt t r ) (42λπφ-= （4） 由（4）式，得 将上式右侧分子分母同乘以（t 2－t 1），得 )()(412122 2 1 2 1 t t t t dt t r dr t t r r ---=?? λπφ (5) 式中 1 22 1 )(t t dt t t t -?λ项显然就是λ在t 1和t 2范围内的积分平均值，用m λ表示即
传热仿真实习实验指导
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]； △t m—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）式中：
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]。 设备参数： 孔板流量计： 流量计算关联式：V=4.49*R0.5 O），V——空气流量 (m3 /h) 式中：R——孔板压差（mmH 2 换热套管： 套管外管为玻璃管，内管为黄铜管。 套管有效长度：1.25m，内管内径：0.022m 计算方法、原理、公式： 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，即得到直线议程： （4-3）
传 热 综 合 实 验
传 热 综 合 实 验 一、实验目的 1.通过对本换热器的实验研究，可以掌握对流传热系数αi 的测定方法，加深对其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=ARemPr 0.4 中常数A 、m 的值。 3.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= μ ρ du =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确定关联式m A Nu Re =中常数A 、m 的值。 三、 设备主要技术数据 1. 传热管参数: 表1 实验装置结构参数 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。空气流量由公式[1]计算。 （第1套）6203.00)(113.18P V t ??=………………………………………………………………[1] （第2套）6203.00)(113.18P V t ??=………………………………………………………………[1] 其中， 0t V - 20℃ 下的体积流量，m 3/h ； P ?-孔板两端压差，Kpa
气—气传热综合实验操作讲义
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 = A * Re * Pr 实验研究，测定其准数关联式 Nu = B * Re 中常数 B 、m 的值和强化比 Nu / Nu 0 ，了解强化 ② 对α i 的实验数据进行线性回归，求关联式 Nu=ARe Pr 中常数 A 、m 的值。 ② 对α i 的实验数据进行线性回归，求关联式 Nu=BRe 中常数 B 、m 的值。 气—气传热综合实验讲义 一、 实验目的： 1． 通过对空气—水蒸气简单套管换热器的实验研究，掌握对流传热系数 α i 的测定方法，加 m 0.4 中常数 A 、m 的值； 2． 通过对管程内部插有螺旋线圈和采用螺旋扁管为内管的空气—水蒸气强化套管换热器的 m 传热的基本理论和基本方式； 3． 了解套管换热器的管内压降 ?p 和 Nu 之间的关系； 二、 实验内容： 实验一： ① 测定 5~6 个不同流速下简单套管换热器的对流传热系数α i 。 m 0.4 ③ 测定 5~6 个不同流速下简单套管换热器的管内压降 ?p 1。 实验二： ① 测定 5~6 个不同流速下强化套管换热器的对流传热系数α i 。 m ③ 测定 5~6 个不同流速下强化套管换热器的管内压降 ?p 2 。并在同一坐标系下绘制普通管 ?p 1 ~Nu 与强化管 ?p 2 ~Nu 的关系曲线。比较实验结果。 ④ 同一流量下，按实验一所得准数关联式求得 Nu 0，计算传热强化比 Nu/Nu 0。 三、 实验原理 实验一 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α i 的测定 对流传热系数α i 可以根据牛顿冷却定律，用实验来测定。
传热学实验
一、实验目的 1、了解对流换热的实验研究方法； 2、测定空气横向流过管束表面时的平均放热系数α，并将实验数据整理成准数方程式； 3、学习测量风速、温度、热量的基本技能。 二、主要实验设备 本对流实验在一实验风洞中进行。实验风洞主要由风洞本体、风机、构架、实验管及其加热器、水银温度计、倾斜式微压计、皮托管、电位差计、功率表以及调压变压器等组成。 三、实验原理 根据相似理论，流体强制流过物体时的放热系数α与流体流速、物体几何参数、物体间的相对几何位置以及物性等的关系可用下列准数方程式描述： Pr)(Re,f Nu = 实验研究表明，空气横向流过管束表面时，由于空气普郎特数（Pr=0.7）为常数，故一般可将上式整理成下列的指数形式， n C Nu Re = 式中 C,n 均为常数，由实验确定， Nu ——努塞尔特准数 λ ad Nu = Re ——雷诺准数 v d ω= Re 上述各准则中，α——壁面平均对流换热系数[?2/m W ℃] d ——实验管外径，作为定性尺寸，[m] λ——空气导热系数，[?2/m W ℃] ω——空气流过实验管外最窄截面处流速，[m/s] ν——空气运动粘度，]/[2s m 定性温度：空气边界层平均温度)(2 1 f w m t t t +=。 式中：m t ——实验管壁面平均温度[℃]
f t ——空气平均温度本实验的任务在于确定C 与 n 的数值，首先使空气流速一定，然后测定有关的数据：电流I 、电压 V 、管壁温度w t 、空气温度f t 、微压计动压头h 。至于α和ω在实验中无法直接测得，可通过计算求得，而物性参数可在有关书中查得。得到一组数据后，可得一组 Re 、Nu 值；改变空气流速，又得到一组数据，再得一组 Nu 、Re 值；改变几次空气流速，就可得到一系列的实验数据。 四、实验数据及处理结果 1.测试所得原始数据 表1测试数据表 2.数据分析与计算 ◆表2热电偶测管温度平均值 ◆已知管长L=450mm,管直径d=40mm ，求得管表面积为205655 .0m L d A =??=π ◆空气进出口的平均绝对温度[K]:K T T T f 15.273)(2 1 21++= ,（见表3）由差值法及查表可知，热电偶
传热学上机实验
传热学上机实验 班级: 学号： 姓名：
一：实验问题 一个长方形截面的冷空气通道的尺寸如附图所示。假设在垂直于纸面的方向上冷空气及通道墙壁的温度变化很小，可以忽略。试用数值方法计算下列两种情况下通道壁面中的温度分布及每米长度上通过壁面的冷量损失： (1)内、外壁面分别维持在10℃及30℃； (2)内、外壁面与流体发生对流传热，且有λ=0.53W/（m·K），t f1=10°C、h1=20W/（m2·K）, t f2=30°C、h2=4W/（m2·K）。
二：问题分析与求解 本题采用数值解法，将长方形截面离散成31×23个点，用有限个离散点的值的集合来代替整个截面上温度的分布，通过求解按傅里叶导热定律、牛顿冷却公式及热平衡法建立的代数方程，来获得整个长方形截面的温度分布，进而求出其通过壁面的冷量损失。 1. 建立控制方程及定解条件 对于第一问，其给出了边界上的温度，属于第一类边界条件。 ????? ??? ??=?==??+??C C y t x t 301002222外壁温内壁温 对于第二问，其给出了边界上的边界上物体与周围流体间的表面传热系数h 及周围流体的温度 t f ，属于第三类边界条件。 ()?????? ?-=??? ????-=??+??f w w t t h n t y t x t λ02222 2. 确定节点（区域离散化） 用一系列与坐标轴平行的网格线把长方形截面划分为31×23个节点。则步长为0.1m ，记为△x=△y=0.1m 。
3. 建立节点物理量的代数方程 对于第一问有如下离散方程： ()()()()()()()()()()? ??? ???? ? ????? ???+++==?==?==?==?==?==?==?==?=+-+-代表内部点,，点41 26~6,1018,26~6,106,18~6,10,2618~6,10,631~1,3023,31~1,301,23~1,30,3123~1,30,11,1,,1,1,n m t t t t t n C m t n C m t n C n t n C n t n C m t n C m t n C n t n C n t n m n m n m n m n m 对于第二问有如下离散方程： 对于外部角点（1,1）、（1,23）、（31,1）、（31,，23）有： ()()02 222,1,,22,,1,22 =??-+-?+??-+-?±±x y t t t t x h y x t t t t y h n m n m n m f n m n m n m f λλ 得到： ()()()()????? ??? ?? ? ++ =++=++=++=22,3123,3023,312,311,301,3122 ,123,223,12,11,21,11865331400186533140018653314001865331400t t t t t t t t t t t t 同理可得： 对于内部角点（6,6）（6,18）（26,6）（26,18） ，有 ()() ()()()()()()????? ??? ??? ++++ =++++ =++++=++++=7,2618,2518,2719,2618,267,266,256,275,266,2618 ,717,619,618,518,67,66,75,66,56,671853359533592000718533595335920007185335953359200071853359533592000t t t t t t t t t t t t t t t t t t t t
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 / s C 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 ) T
C 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 / （m C ）; 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 / （m C ）；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。 热、冷流体间的对数平均温差可由式（ 4 —4）计算, 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, 叫*-片） (4-5) 实验中测定紫铜管的壁温t wi、t w2；冷空气或水的进出口温度t l、t2；实验用紫铜管的 (4-4 )
《传热学》实验：平板导热系数测定实验
《传热学》实验一： 准稳态平板导热系数测定实验 一、 实验目的 1．快速测量绝热材料（不良导体）的导热系数和比热，掌握其测试原理和方法。 2．掌握使用热电偶测量温差的方法。 二、 实验原理 本实验是根据第二类边界条件，无限大平板的导热问题来设计的。 设平板厚度为δ2，初始温度为0t ，平板两面受恒定的热流密度c q 均匀加热（见图1）。求任何瞬间沿平板厚度方向的温度分布()τ,x t 。 导热微分方程、初始条件和第二类边界条件如下： ()()22,,x x t a x t ??=??τττ ()00,t x t = (),0c t q x δτλ ?+=? ()0,0=??x t τ 方程的解为： ()()()()2212002132,1cos exp 6n c n n n n q x x t x t F ατδτδμμλδδμδ∞+=??-??-=-+--?? ????? ∑ (1) 式中： τ——时间； λ——平板的导热系数； α——平板的导温系数；123n n n μβδ==，，，， ； 02a F τδ =——傅里叶准则； 0t ——初始温度； c q ——沿x 方向从端面向平板加热的恒定热流密度。 随着时间τ的延长，0F 数变大，式（1）中级数和项愈小。当5.00>F 时，级数和项变得很小，可以忽略，式（1）变成： 图1
()20221,26c q x t x t δαττλδδ??-=+- ??? (2) 由此可见，当5.00>F 后，平板各处温度和时间成线性关系，温度随时间变化的速率是常数，并且到处相同。这种状态称为准稳态。 在准稳态时，平板中心面0=x 处的温度为： ()0210,6c q t t δαττλδ??-=- ??? 平板加热面x δ=处为： ()?? ? ??+=-31,20δτλδτδa q t t c 此两面的温差为： ()()λ δττδc q t t t ?=-=?21,0, (3) 如已知c q 和δ，再测出t ?，就可以由式（3）求出导热系数： t q c ?=2δλ (4) 实际上，无限大平板是无法实现的，实验中是用有限尺寸的试件。一般可以认为，试件的横向尺寸是厚度的6倍以上时，两侧散热对试件中心的温度影响可以忽略不计。试件两端面中心处的温度差就是无限大平板时两端面的温度差。 根据热平衡原理，在准稳态时，有下列关系： τ δρd dt F c F q c ????=? (5) 式中： F ——试件的横截面积； c ——试件的比热； ρ——其密度； τd dt ——准稳态时的温升速率。实验时，τ d dt 以试件中心处为准。 由式(5)可得比热： τ δρd dt q c c ??= 按定义，材料的导温系数可表示为 2()()2c c c t t c q t λδλδδδαρττ ===??? m 2/s 综上所述，应用恒热流准稳态平板法测试材料热物性时，在一个实验上可同时测出材料的三个重要热物性：导热系数、比热容和导温系数。 三、 实验装置 非（准）稳态法热物性测定仪内，实验本体由四块厚度均为δ、面积均为F 的被测试材重叠在一起组成。 在第一块与第二块试件之间夹着一个薄型的片状电加热器，在第三块和第四
STEAM创新实验室方案
易教STEAM创新实验室建设框架方案 上海易教信息科技有限公司
目录 一易教STEAM创新实验室建设意义和价值 (3) 二易教STEAM创新实验室的主旨规划 (4) 三易教STEAM创新实验室建设环境要求 (4) 四易教STEAM创新实验室人员配置 (6) 五主要培训对象 (6) 六主要培训内容 (6) 七实验室内部区域划分 (7) 八实验室配置方案及报价 (7) 九实验室主要设备参数及性能 (8) 十易教STEAM实验室课程方案介绍 (13)
一、易教STEAM创新实验室建设意义和目标 STEAM是指科学、技术、工程学、艺术和数学。根据这一理念，可以设置基础能力课程和创新实践课程。其中，基础能力课程旨在培养科技创新所需的各类基本能力，包括社会探究能力、益智思维能力、动手操作能力、展示交流能力；创新实践课程按照设计思维的流程，引导学生采用项目学习的方式开展科技创新实践。 “STEAM其实是对基于标准化考试的传统教育理念的转型，它代表着一种现代的教育哲学，更注重学习的过程，而不是结果。本质上来说，我们敢于让学生们犯错，让他们尝试不同的想法，让他们听到不同的观点。与考试相反的，我们希望孩子们创造能够应用于真实生活的知识。”所以STEAM教育倡导将各个领域的知识通过综合的课程结合起来，加强学科间的相互配合，发挥综合育人功能，让学生在综合的环境中学习，在项目活动中应用多个学科的知识解决问题。 1、建设意义 1)创新实验室是实践创客教育的良好手段，它不同于传统实验 室，而是以融教学、实践、借鉴、创新和实现的创新教育理念 为基础构建的虚实融合的学习环境。创新实验室的设计采用 PST（Pedagogy-Space-Technology）的设计框架，旨在帮助学 校创设新型学习空间，促使学生更多地投入学习和体验，获取 最佳学习效果。
传热实验
序号：35 化工原理实验报告 实验名称：对流给热系数的测定 学院：化学工程学院 专业：化学工程与工艺 班级：化工09－3班 姓名：曾学礼学号09402010337 同组者姓名：周锃刘翰卿 指导教师：张亚静 日期：2011年10月11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. 测定空气在园直管内强制对流给热系数α i 3. 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； 4. 掌握热电阻测温的方法。 二、实验原理 在套管换热管器中，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，有如下关系式： VρC p（t2-t1）=αi A i(t w-t)m(1) 式中：V-------被加热流体体积流量，m3/s ρ--------被加热流体密度，kg/m3 C p--------被加热流体平均比热，J/(kg·℃) αi --------流体对内管内壁的对流给热系数，W/(m2·℃) t1、t2------被加热流体流进、出口的温度，℃； A i--------内管的外壁、内壁的传热面积，m2 (T-T w)m-------水蒸气与外壁间的对数平均温度差，℃。 (T-T w)m=（T1-T w1）-（T2-T w2）/ ln[(T1-T w1)/(T2-T w2)] (2) (t w-t)m-------内壁与流体间的对数平均温度差，℃ (t w-t)m=[(t w1-t1)-(t w2-t2)]/ln[(t w1-t1)/(t w2-t2)] (3) 式中：T1、T2-------蒸汽进、出口温度，℃； T w1、T w2、t w1、t w2-------外壁和内壁上进出口温度，℃； 当内管材料的导热性能很好，即λ值很大时，且管壁厚度很薄时，可认为T w1=t w1，T w2=t w2，即为所测该点的壁温。 由(3)式可得：αi= VρC p（t2-t1）/A i(t w-t)m (4) 若能测得被加热流体的V、t1、t2，内管的换热面积A i，水蒸汽温度T，壁温T w1、T w2，就可以通过上式计算出对流给热系数αi。 1.流体在只管内强制对流时的给热系数，可以按下列半经验公式求得： αi =0.023λRe0.8Pr0.4/d i 式中：αi ------流体在直管内强制对流时的给热系数，W/(m2.℃)； λ ------流体的导热系数，W/(m2.℃)； d i-------内管直径，m； Re-------流体在管内的雷诺数，无因次； Pr -------流体的普朗克常数，无因次；
《传热学》(第四版)习题附答案
第一章 思考题 1． 试用简练的语言说明导热、对流换热及辐射换热三种热传递方式之间的联系和区别。 答：导热和对流的区别在于：物体内部依靠微观粒子的热运动而产生的热量传递现象，称为导热；对流则是流体各部分之间发生宏观相对位移及冷热流体的相互掺混。联系是：在发生对流换热的同时必然伴生有导热。 导热、对流这两种热量传递方式，只有在物质存在的条件下才能实现，而辐射可以在真空中传播，辐射换热时不仅有能 量的转移还伴有能量形式的转换。 2． 以热流密度表示的傅立叶定律、牛顿冷却公式及斯忒藩－玻耳兹曼定律是应当熟记的传热学公式。试写出这三个公式并说明其中每一个符号及其意义。 答：① 傅立叶定律： dx dt q λ-=，其中，q －热流密度；λ－导热系数；dx dt －沿x 方向的温度变化率，“－”表示热量传递的方向是沿着温度降低的方向。 ② 牛顿冷却公式： )(f w t t h q -=，其中，q －热流密度；h －表面传热系数；w t －固体表面温度；f t －流体的温度。 ③ 斯忒藩－玻耳兹曼定律：4T q σ=，其中，q －热流密度；σ－斯忒藩－玻耳 兹曼常数；T －辐射物体的热力学温度。 3． 导热系数、表面传热系数及传热系数的单位各是什么？哪些是物性参数，哪些与过程有关？ 答：① 导热系数的单位是：W/(m.K)；② 表面传热系数的单位是：W/(m 2.K)；③ 传热系数的单位是：W/(m 2.K)。这三个参数中，只有导热系数是物性参数，其它均与过程有关。 4． 当热量从壁面一侧的流体穿过壁面传给另一侧的流体时，冷、热流体之间的换热量可以通过其中任何一个环节来计算（过程是稳态的），但本章中又引入了传热方程式，并说它是“换热器热工计算的基本公式”。试分析引入传热方程式的工程实用意义。 答：因为在许多工业换热设备中，进行热量交换的冷、热流体也常处于固体壁面的两侧，是工程技术中经常遇到的一种典型热量传递过程。 5． 用铝制的水壶烧开水时，尽管炉火很旺，但水壶仍然安然无恙。而一旦壶内的水烧干后，水壶很快就烧坏。试从传热学的观点分析这一现象。 答：当壶内有水时，可以对壶底进行很好的冷却（水对壶底的对流换热系数大），壶底的热量被很快传走而不至于温度升得很高；当没有水时，和壶底发生对流换热的是气体，因为气体发生对流换热的表面换热系数小，壶底的热量不能很快被传走，故此壶底升温很快，容易被烧坏。 6． 用一只手握住盛有热水的杯子，另一只手用筷子快速搅拌热水，握杯子的手会显著地感到热。试分析其原因。 答：当没有搅拌时，杯内的水的流速几乎为零，杯内的水和杯壁之间为自然对流换热，自热对流换热的表面传热系数小，当快速搅拌时，杯内的水和杯壁之间为强制对流换热，表面传热系数大，热水有更多的热量被传递到杯壁的外侧，因此会显著地感觉到热。 7． 什么是串联热阻叠加原则，它在什么前提下成立？以固体中的导热为例，试讨论有哪些情况可能使热量传递方向上不同截面的热流量不相等。 答：在一个串联的热量传递过程中，如果通过每个环节的热流量都相同，则各串联环节的总热阻等于各串联环节热阻的和。例如：三块无限大平板叠加构成的平壁。例如通过圆筒壁，对于各个传热环节的传热面积不相等，可能造成热量传递方向上不同截面的热流量不相等。 8.有两个外形相同的保温杯A 与B ，注入同样温度、同样体积的热水后不久，A 杯的外表面就可以感觉到热，而B 杯的外表面则感觉不到温度的变化，试问哪个保温杯的质量较好？
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，
传热学-强迫对流实验指导书(2014)
《传热学》实验指导书 实验名称：强迫流动单管管外放热系数的测定 实验类型: 验证性实验 学 时：2 适用对象: 热动、集控、建环、新能源等专业 一、实验目的 1.该项实验涉及较多课程知识，测量参数多，如风速、功率、温度，可考查学生的综合能力。 2.测量空气横向流过单管表面的平均表面传热系数h ，并将实验数据整理成准则方程式。 3.学习测量风速、温度、热量的基本技能，了解对流放热的实验研究方法。 二、实验原理 根据相似理论，流体受迫外掠物体时的表面传热系数h 与流速、物体几何形状及尺寸、流体物性间的关系可用下列准则方程式描述： ),(r e u P R f N = 实验研究表明，流体横掠单管表面时，一般可将上式整理成下列具体的指数形式： m n r m n e um P CR N ?= 式中：m n c ,,均为常数，由实验确定 努谢尔特准则---um N m um hd N λ= ---em R 雷诺准则 m em d R νμ= ---rm P 普朗特准则 m n rm P αν=
上述各准则中--d 实验管外径，作定性尺寸(米) --μ流体流过实验管外最窄面处流速，（)/s m --λ流体导热系数（)/K m W ? --α流体导温系数)/(2s m --ν流体运动粘度)/(2s m --h 表面传热系数)/(2K m W ? 准则角码m 表示用流体边界层平均温度)(2 1 f w m t t t -= 作定性温度。 鉴于实验中流体为空气，rm P =0.7，故准则式可化成： n em um CR N = 本实验的任务在于确定n c 与的数值。首先使空气流速一定，然后测定有关的数据：电流I 、电压V 、管壁温度w t 、空气温度f t 、测试段动压P 。至于表面传热系数h 和流速μ在实验中无法直接测量，可通过计算求得，而物性参数可在有关书中查到。得到一组数据后，即可得一组e R 、u N 值，改变空气流速，又得到一组数据，再得一组e R 、u N 值，改变几次空气流速，就可得到一系列的实验数据。 三、实验设备 本对流实验在一实验风洞中进行。实验风洞主要由风洞本体、风机、构架、实验管及其加热器、水银温度计、动压计、毕托管、电位差计、电流表、电压表以及调压变压器组成。 由于实验段前有两段整流，可使进入实验段前的气流稳定。毕托管置于测速段，测速段截面较实验段小，以使流速提高，测量准确。风量由风机出口挡板调节。
泰克电力电子创新实验平台
电力电子测试技术创新实验平台
Agenda ?电气工程测试实验平台的建设 ?功率电子产业链分布和发展状况 ?搭建创新实验平台的目的 ?功率电子设备/器件的测试 ?实验平台的内容 ?器件测试平台：电池、功率器件测试 ?电源模块调试分析平台：电源开关损耗测试，PFC电路测试，效率和待机功耗测试?电源整机测试平台：LED驱动电路测试，无线充电测试 ?新能源（三相电）测试平台：小功率三相光伏逆变器测试
功率电子产业链分布 市场对整个产业链提出更高要求，追求更高效率更低功耗 原材料器件芯片SMPS 应用 现代功率电子需要更低功耗和更高效率 功率器件电源管理芯片电源模块 电池 Bosch, Continental, Philips, Delta, Astec, PPI Power Infineon, NXP, Denso TI, Magnachip Maxim, Apple, Nest, St Jude Medical, Thermal Fischer Stryker, BASF, Panasonic, Thermoanalytics 逆变器/充电桩 Tesla, BYD, 北汽新能源 技术进步体现在多个维度（电 压、电流、频率等），需要新的 测试技术手段支持 针对应用的测量需要更高的测量精 度，更快的速度，以及新的测试理 念和行业测试标准，帮助提高电源 效率，降低功耗 泰克的测量技术可以涵盖直流，时域 和射频测试，覆盖广泛的测试需求
电力电子创新实验课程 梳理产业结构，将现代测试案例和测试手段带入学校实验室 原材料器件芯片SMPS 应用 现代功率电子需要更低功耗和更高效率 功率器件电源管理芯 片 电源模块 电池 Bosch, Continental, Philips, Delta, Astec, PPI Power Infineon, NXP, Denso TI, Magnachip Maxim, Apple, Nest, St Jude Medical, Thermal Fischer Stryker, BASF, Panasonic, Thermoanalytics 逆变器/充电桩 Tesla, BYD, 北汽新能源器件测试平台 电源模块的调试 分析平台 电源整机 测试平台 新能源（三相电） 测试平台
传热学课程实验(1)
传热学实验1 顺流式换热器传热系数测定 [实验目的] 1. 熟悉换热器性能的测试方法； 2. 了解套管式换热器、螺旋板式换热器和列管式换热器的结构特点及其性能特征； 3. 加深对顺流和逆流两种流动方式换热器换热能力差别的认识。 [实验原理] 换热器性能测试实验，主要对应用较广的间壁式换热器中的三种型式：套管式换热器、螺旋板式换热器和列管式换热器进行性能的测试。 图1实验装置简图 1.热水流量调节阀 2. 热水螺旋板、套管、列管启闭阀门组 3.热水流量计 4.换热器进口压力表 5.数显温度计 6.琴键转换开关 7.电压表 8.电流表 9.开关组10.冷水出口压力计11. 冷水螺旋板、套管、列管启闭阀门组12.逆顺流转换阀门组13.冷水流量调节阀 本实验装置换热形式为热水—冷水换热式，工作原理如图2所示。热水加热采用电加热方式，冷、热流体的进出口温度采用数显温度计，通过琴键开关来切换测点。 实验台参数： 1.换热器换热面积{F}： ⑴.套管式换热器具0.45 m2 ⑵.螺旋板式换热器0.65 m2 ⑶.列管式换热器 1.05 m2 2.电加热器总功率：9.0 kw 3.冷、热水泵： ⑴.允许工作温度：< 80 ℃ ⑵.额定流量： 3 m3/h
⑶.扬程：12 m ⑷.电机电压：220 V ⑸.电机功率：370 W 4.转子流量计： ⑴.型号：LZB-15 ⑵.流量：40-400升/小时 ⑶.允许温度范围：0―120 ℃ 1.冷水泵 2.冷水箱 3.冷水转子流量计 4.冷水顺逆流换向阀门组 5.列管式换热器 6.电加热水箱 7.热水转子流量计 8.回水箱 9. 热水泵10. 螺旋板式换热器11. 套管式换热器 [实验操作] 1.实验前准备： ⑴. 熟悉实验装置及使用仪表的工作原理和性能； ⑵. 打开所要实验的换热器阀门，关闭其它阀门； ⑶. 按顺流方式调整冷水换向阀门的开或关； ⑷. 向冷－热水箱充水，禁止水泵无水运行（热水泵启动，加热才能供电）。 2.实验操作： ⑴. 接通电源；启动热水泵（为了提高热水温升速度，可先不启动冷水泵），并调整好合适的流量； ⑵.调整温控仪，使加热水温控制在80℃以下的某一指定温度； ⑶.分别打开加热器开关（热水泵开关与加热开关已进行连锁）； ⑷.利用数显温度计和温度测点选择琴键按钮，观测和检查换热器冷-热流体的进出口温度。待冷-热流体的温度基本稳定后，既可测读出相应测温点的温度数值，同时测读转子流量计显示的冷-热流体的流量读数；记录上述测试结果； ⑸.实验结束后，首先关闭电加热器开关，5分钟后切断全部电源。 [实验数据与处理]
实验五 传热综合实验
实验五 传热综合实验 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； 二、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 ·℃） 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。 因为空气传热膜系数α1远大于蒸汽传热膜系数α2，所以传热管内的对流传热系数α1约等于冷热流体间的总传热系数K 。则有 牛顿冷却定律： Q =α1A Δt m A —传热面积（m 2）（内管内表面积）
传热学实验指导书
《传热学》实验指导书 热工教研室编
目录 实验要求 (2) 实验一球体法粒状材料的导热系数的测定 (3) 实验二平板法导热系数的测定 (7) 实验三套管换热器液-液换热实验 (12) 实验四中温辐射黑度的测定 (16) 附录1 铜－康铜热电偶分度表 (22) 附录2 精密数字温度温差仪使用方法 (23)
实验要求 1．实验前应预习与实验有关的教材内容和实验指导书，了解实验目的、实验原理和实验要求，做到心中有数。 2．在实验室要首先熟悉实验装置的构造特点、性能和使用方法，使用贵重仪器时需得到指导教师的许可，方可动用。 3．实验时应严肃认真、一丝不苟，细致地观察实验中的各种现象，并作好记录，通过实验，训练基本操作技能和培养科学的工作作风。 4．实验结束时，学生先自行检查全部实验记录，再经指导教师审阅后，方可结束实验。 5．学生实验时，如出现实验仪器损坏情况，应及时向指导教师报告。6．按规定格式认真填写实验报告，并按期交出。
实验一球体法粒状材料的导热系数的测定 一、实验目的 1.巩固稳定导热的基本理论，学习球体法测定物质的导热系数的实验方法； 2.实验测定被测材料的导热系数λ； 3. 绘制出材料导热系数λ与温度t的关系曲线。 二、实验原理 加热圆球（见图1）由两个壁厚1.2毫米的大小同心圆球（1）组成。小球内装有电加热器（2）用来产生热量。大球内壁与小球外壁各设有三对铜-康铜热电偶（4）。当温度达到稳定状态后，电加热器产生的热量全部通过中间的测试材料（3）传到外 气。 1.大小同心球； 2.电加热器； 3.颗粒状试材； 4.铜康铜热电偶； 5.专用稳压电源； 6.专用测试仪； 7.底盘； 8.UJ36a电位差计图1 加热圆球示意图 测取小球的温度t1，t2，t3, 取其平均温度：T1=(t1+ t2+ t3)/3； 测取大球的温度t4，t5, t6，取其平均温度：T2=(t4+ t5+ t6)/3；