化工原理实验传热实验报告
化工原理传热实验报告数据处理
化工原理传热实验报告数据处理一、引言在化工工程中，传热是一个非常重要的过程。
通过实验研究传热过程，可以帮助我们更好地理解传热机制，优化传热设备的设计和运行。
本实验旨在通过传热实验数据的处理和分析，研究不同传热介质和传热条件下的传热性能。
二、实验目的1.熟悉传热实验的基本原理和操作方法；2.学习传热实验数据的处理和分析方法；3.掌握不同传热介质和传热条件下的传热性能。
三、实验仪器和材料1.传热实验装置：包括传热介质循环系统、加热系统、温度测量系统等；2.传热介质：可以选择水、油等。
四、实验步骤1.准备实验装置：确保实验装置的正常运行，检查加热系统、循环系统和温度测量系统是否正常；2.设置实验参数：根据实验要求，设置传热介质的流量、温度和压力等参数；3.开始实验：打开实验装置的电源，启动传热介质循环系统，加热传热介质到设定温度；4.记录数据：在实验过程中，记录传热介质的流量、温度和压力等数据；5.结束实验：实验结束后，关闭实验装置的电源，停止传热介质循环系统；6.处理数据：对实验记录的数据进行处理和分析。
五、数据处理和分析1.温度变化曲线分析：根据实验记录的温度数据，绘制温度变化曲线。
通过观察曲线的变化趋势，分析传热介质在不同条件下的传热性能；2.热传导计算：根据实验数据和传热方程，计算传热介质的热传导系数。
可以通过改变传热介质和传热条件，比较不同情况下的热传导系数差异；3.热对流计算：根据实验数据和传热方程，计算传热介质的热对流系数。
可以通过改变传热介质和传热条件，比较不同情况下的热对流系数差异；4.换热器效率计算：根据实验数据和换热方程，计算换热器的换热效率。
可以通过改变传热介质和传热条件，比较不同情况下的换热效率差异。
六、实验结果与讨论1.温度变化曲线：根据实验数据绘制的温度变化曲线显示，在不同传热介质和传热条件下，温度的变化趋势有所差异。
这表明传热介质的传热性能受到传热介质和传热条件的影响；2.热传导系数：通过计算传热介质的热传导系数，可以发现不同传热介质的热传导性能有所差异。
化工原理の传热实验
化工原理の传热实验一、实验目的1、学习传热系数的测定方法；2、学习传热膜系数及其准数联式的测定方法。
二、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2-2-5-1（1）所示。
传热方式为：冷凝—传导—对流 1、传热系数可用下式计算： ]/[2k m W t A qK m⋅∆⋅=(1)图2-2-5-1（1） 套管换热器示意图 式中：q ——传热速率[W] A ——传热面积[m 2] △t m —传热平均温差[K] ○1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/s]V h ——空气流量[m 3/h]ρ——空气密度[kg/m 3]，以下式计算：]/)[273(4645.031m kg t R p Pa ++=ρ （3）Pa ——大气压[mmHg]Rp ——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 ：][2m L d A m π= （5）式中：d m =传热管平均直径[m]L —传热管有效长度[m ]③传热平均温度差△t m 用逆流对数平均温差计算：T ←——T 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 R Nu 0α= （7）式中：N u ——努塞尔特准数R e ——雷诺准数 P r ——普兰特准数αo ——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 （9）A i ——传热管内表面积[m 2] t W ——管壁温[℃]t m ——空气进、出口平均温度[℃] d ——管内径[m]λ——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 （11）u ——空气在加热管内的流速[m/s]μ——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 （12）d ，ρ——意义同上。
化工原理-传热膜系数测定实验报告
化工原理-传热膜系数测定实验报告
实验名称：传热膜系数测定实验
实验目的：通过实验测量不同流速下铜管内传热膜系数，掌握传热膜系数实验测量方法，并熟悉其影响因素。
实验原理：传热膜系数是表征流体间传热的一项重要指标。
通过传热膜系数来描述传
热强度与传热面的关系。
传热膜系数的计算公式为：
α=q/(S·ΔT) (1)
其中，q为传热量，S为传热面积，ΔT为传热温差。
传热膜系数α与流速、流体性质、传热管材料、管径等因素有关。
实验器材：传热器、温度计、流量计、水泵、水池、电源、压力表等。
实验步骤：
1、打开电源，调节水泵和流量计，控制水流量，调节出口温度在稳定范围内。
2、预热传热器，调整流量计使水流量稳定。
3、调节传热器进水温度和出水温度，稳定后记下温度。
4、根据公式(1)求出传热膜系数α。
5、改变流速，重复以上步骤，记录数据。
实验结果与分析：
|流速(m/s) | 温差(℃) | 传热膜系数 |
|--------|------------|------------|
| 0.4 | 20.4 | 346.21 |
| 0.6 | 19.7 | 420.31 |
| 0.8 | 20.2 | 524.28 |
| 1.0 | 21.1 | 602.60 |
根据实验结果可以看出，传热膜系数α随着流速的增加而增加。
这是由于流速越快，对流传热强度越大，传热膜系数也就越大。
同时，由于传热膜系数与温差成正比，所以温
差越大，传热膜系数也越大。
因此，我们可以通过控制流速和温差来实现对传热膜系数的控制。
化工原理实验报告(传热)
化工原理实验报告(传热)
实验名称：传热实验
实验目的：掌握传热原理，测定传热系数。
实验原理：传热是指热能从物体的高温区域传递到物体的低温区域的过程。
传热方式
主要有三种，分别是传导、对流和辐射。
传导是指物质内部由高温区传递热量到低温区的过程。
传导的速率与传导材料的种类、厚度、温度差等因素有关。
对流是指由于物流的运动而引起的热量传递过程。
对流的速率与流动速度、流动形式
等因素有关。
辐射是指物体之间通过电磁波传递热量的过程。
辐射的速率与物体温度、表面特性等
因素有关。
实验仪器：传热实验装置、数显恒温槽、数显搅拌器、功率调节器、电热水壶、测温仪、电阻丝、保温材料等。
实验步骤：
1、将传热实验装置放入数显恒温槽内，开启电源，将温度恒定在80℃左右。
2、将试样加热，使其温度达到与恒温槽内温度一致。
3、将试样放入传热实验装置中，开始实验。
4、在实验过程中，保持搅拌器的匀速转动，确保传热速率的稳定。
5、记录实验数据，计算传热系数。
实验结果：
本实验测定的传热系数为：λ=10.2 W/m•K
通过本次实验，我们掌握了传热原理和测定传热系数的方法，同时也了解了传导、对
流和辐射三种传热方式的特点及其影响因素。
实验结果表明，传热系数是物体传热速率的
量化表示，对于不同的物体和温度差，传热系数是不同的，因此在具体实际应用中需要根
据实际情况进行调整。
化工原理实验报告(传热)
北京化工大学化工原理实验报告传热膜系数测定实验院（部）：化学工程学院专业：化学工程与工艺班级：化工1005*名：*** 2010011136同组人员：王彬刘玥波方郡实验名称：传热膜系数测定实验实验日期： 2012.11.28传热膜系数测定实验一、摘要本实验以套管换热器为研究对象，以冷空气及热蒸汽为介质，冷空气走黄铜管内，即管程，热蒸汽走环隙，即壳程，研究热蒸汽与冷空气之间的传热过程。
通过测得的一系列温度及孔板压降数值，分别求得正常条件和加入静态混合器后的强化条件下的对流传热膜系数α及Nu ，做出lg （Nu/Pr0.4）～lgRe 的图像，分析出传热膜系数准数关联式Nu=ARemPr0.4中的A 和m 值。
关键词：对流传热 Nu Pr Re α A 二、实验目的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 、n 的方法；3、通过实验提高对准数关系式的理解，并分析影响α的因素，了解工程上强化传热的措施。
三、实验原理黄铜管内走冷空气，管外走100℃的热蒸汽，壁内侧热阻1/α远远大于壁阻、垢阻及外侧热阻，因此研究传热的关键问题是测算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 ⋅⋅=对于强制湍流有： n m A Nu Pr Re =用图解法对多变量方程进行关联，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）。
在两边取对数，得到直线方程为Re lg lg Pr lg4.0m 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代入方程中，则可得到系数A ，即mNuA RePr4.0=其中 λαλμμρdNu Cp du ===,Pr ,Re 实验中改变空气的流量，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值，进而求得Nu 值。
(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。
化工原理实验传热实验报告
化工原理实验传热实验报告化工原理实验传热实验报告一、引言传热是化工过程中不可或缺的环节，对于提高反应速率和产品质量具有重要意义。
为了研究传热现象，我们进行了一系列的实验。
本实验旨在通过传热实验，探究传热的基本原理和影响因素，为化工过程的优化提供理论依据。
二、实验目的1. 了解传热的基本原理和传热方式；2. 掌握传热实验的基本方法和技巧；3. 分析传热过程中的影响因素。
三、实验原理1. 传热方式传热主要有三种方式：传导、对流和辐射。
传导是通过物质内部的分子传递热量，对流是通过流体的运动传递热量，辐射是通过电磁波传递热量。
2. 传热方程传热过程可以用传热方程来描述，常见的传热方程有热传导方程、牛顿冷却定律和斯特藩－玻尔兹曼定律。
热传导方程描述了传导过程中的热量传递，牛顿冷却定律描述了对流过程中的热量传递，斯特藩－玻尔兹曼定律描述了辐射过程中的热量传递。
3. 传热系数传热系数是描述传热能力的物理量，它与传热介质的性质和传热过程中的条件有关。
传热系数越大，传热能力越强。
四、实验装置和步骤1. 实验装置本实验采用了传热实验装置，包括传热试验台、传热介质、传热表面、传热源和传热计等。
2. 实验步骤（1）将传热试验台接通电源，使传热源加热。
（2）调节传热介质的流量和温度。
（3）通过传热计测量传热过程中的温度变化。
（4）记录实验数据，并进行数据处理和分析。
五、实验结果与分析通过实验测得的数据，我们可以计算传热系数和传热速率，进而分析传热过程中的影响因素。
1. 传热系数传热系数与传热介质的性质、传热表面的形状和条件有关。
通过实验数据的处理，我们可以计算得到传热系数，并与理论值进行比较，从而评估传热实验的准确性和可靠性。
2. 传热速率传热速率是描述传热过程中热量传递的快慢程度的物理量。
通过实验数据的处理，我们可以计算得到传热速率，并分析传热过程中的传热效率和能耗。
六、实验总结通过本次传热实验，我们深入了解了传热的基本原理和传热方式，掌握了传热实验的基本方法和技巧。
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)。
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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 [℃]
三、实验流程
1、蒸汽发生器
2、蒸汽管
3、补水漏斗
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
图1、传热实验流程
套管换热器内管为φ27×3.5mm黄铜管,长1.25m,走冷空气，外管为耐高温玻璃管，壳程走100℃的热蒸汽。
进、出口温度由铂电阻（Pt100）测量，使用时测温点位于管道中心。
壁温1、壁温2由热电偶测量，测温点通过锡焊嵌入管壁中心，测量值为壁中心温度。
蒸汽发生器加热功率为1.5kW，变频器为西门子420型，风机为XGB型旋涡气泵，最大静风压17kPa，最大流量100 m3/h。
此外，还用到了北京化工大学化工原理实验室开发的数据采集与控制软件。
四、实验操作
1、检查蒸汽发生器中的水位，约占液位计高度4/5左右，如不够需加水；
2、按下总电源、加热器、风机绿色按钮，开仪表开关，等待20分钟套管间充满水蒸
汽；
3、约到15分钟时，观察壁温1、壁温2的变化以及水蒸汽的滴状冷凝情况；
4、当有蒸汽和不凝性气体从套管间排出时，全开流量调节阀，用鼠标点击上图中绿
色按钮启动风机预热设备5分钟；
5、通过计算机间隔3～4Hz调节频率10→50→10Hz，每个点稳定约1.5分钟记录数
据，注意随时查看结果，调整布点及发现错误等；
6、加入静态混合器进行强化传热实验，先将出口温度计拔出，旋转放入混合器，再
将温度计放回中心位置。
调节频率10→50Hz，孔板压降最小值大于0.1kPa；
7、测完数据关风机，2分钟后，检查壁温100℃基点偏差；
8、关闭加热器，与6步相同取出静态混合器放好，检查液位加水，关闭计算机。
五、实验数据
表1选择上行数据空气普通对流给热系数表（l=1.25,d=0.020m），100℃基点=
数据处理：
已知公式：34/1027063.0m kg t ⋅⨯-=-ρ
以表1中第一组数据为例：
△t m =)()(ln )
()2121t t t t t t t t w w w w -----（℃=
501.09)
7.6165.99()7.3165.99(ln )7.6165.99()2.3165.99(=-----℃ t 41027063.0Pr -⨯-==0.7063-2-410⨯*46.95=0.697
由公式Re lg lg Pr
lg
4
.0m A Nu +=可知，分别对4
.0Pr /Nu 和Re 取对数，并作图所作出的直线的斜率即为m ；截距即为lgA.。
普通
由图可
知：m=0.73,lgA=-1.89,进而得出A=0.013。
因此得出关联结果为：4.073
.0Pr Re
013.0=Nu ，
继而得出传热膜系数4
.076.0)()(013.0λ
μμρλαp c du d = 强化后
由图可知：m=0.81,lgA=-1.62,进而得出A=0.024。
因此得出关联结果为：
4
.081
.0Pr
Re
024.0=Nu 继而传热膜系数4
.073.0)()(024.0λ
μμρλαp c du d = 实验结果分析：传热膜系数公认的关联式为4
.08.0)()(023
.0λ
μμρλαp c du d =，而实验得出的关系式为4
.073.0)()(013
.0λ
μμρλαp c du d =。
可以看出系数A=0.013有差距，指数a=0.73也与公认式中a=0.8有一定的误差因素，比如说：管壁不够光滑；管件材料不可能完全相同；
还有实验中Pr 在0.6950左右，不满足公认式的条件（0.7<Pr<160），会引起一定的误差。
七、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：管壁的壁温接近蒸汽温度，因为蒸汽的传热膜系数较大，壁温更接近于传热膜系数大的一面。
2、蒸汽发生器中的水是循环利用的，为什么每次实验还检查液位补水？
答：因为有部分蒸汽从排气孔向外排出了。
因此实验设备里的总水量减少了，所以要在
下次实验前加水补液位。
3、如果采用不同压强的蒸汽进行实验，对α的关联式有无影响？说明原因。
答：由公式n m A Nu Pr Re =，发现其变量均与压强的值无关，故采用不同的蒸汽压无影响。
4、水蒸汽的温度是100℃，管道尺寸是φ27×3.5mm ，结合实验数据， （1）计算套管换热器总传热系数K 1，
（2）计算空气一侧的热阻1/α1占总热阻1/ K 1的百分比。
答：（1）
1/a2=(T-Tw)/q=(100-99.8)/558.3=0.00036, 1/a1= (tw-t)/q=(100.1-46.95)/558.3=0.095,
d/λ=0.0035/0.028=0.125则K=1/(1/a1+1/a2+ d/λ)=4.54 (2) 1/a1/(1/ K)= 0.095*4.54=0.4313=43.13%
5、结合实验数据分析，假如空气入口温度不变、蒸汽温度不变，空气流量增大后，壁
温和出口温度有什么变化？（提示：)(4
1212111t t c u d t A Q p m -⋅⋅⋅=∆⋅⋅=ρπ
α）
答：)(4
1212111t t c u d t A Q p m -⋅⋅⋅=
∆⋅⋅=ρπ
α，A1不变，而传热系数α正比于流速，空气
流量增大后u 增大，Q 不变，则△t m 减小，进口温度又不变，所以出口温度减小。