实验4传热(空气—蒸汽)综述资料
空气-水蒸气对流给热系数测定实验报告
一．实验课程名称 化工原理二．实验项目名称 空气－蒸汽对流给热系数测定 三、实验目的和要求1、了解间壁式传热元件，掌握给热系数测定的实验方法。
2、掌握热电阻测温的方法，观察水蒸气在水平管外壁上的冷凝现象。
3、学会给热系数测定的实验数据处理方法，了解影响给热系数的因素和强化传热的途径。
四．实验内容和原理实验内容：测定不同空气流量下进出口端的相关温度，计算α，关联出相关系数。
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。
达到传热稳定时，有()()()()m m W M Wp p t KA t t A T T A t t c m T T c m Q ∆=-=-=-=-=221112222111αα （4－1）热流体与固体壁面的对数平均温差可由式（4—2）计算， ()()()22112211ln W W W W m W T T T T T T T T T T -----=- （4－2）式中：T W 1 －热流体进口处热流体侧的壁面温度，℃；T W 2 －热流体出口处热流体侧的壁面温度，℃。
固体壁面与冷流体的对数平均温差可由式（4—3）计算，()()()22112211ln t t tt t t t t t t W W W W m W-----=- （4－3）式中：t W 1 － 冷流体进口处冷流体侧的壁面温度，℃；t W 2 － 冷流体出口处冷流体侧的壁面温度，℃。
热、冷流体间的对数平均温差可由式（4—4）计算，()()12211221m t T t T ln t T t T t -----=∆ （4－4）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，()()MW p t t A t t c m --=212222α （4－5）实验中测定紫铜管的壁温t w1、t w2；冷空气或水的进出口温度t 1、t 2；实验用紫铜管的长度l 、内径d 2，l d A 22π=；和冷流体的质量流量，即可计算α2。
实验4传热(空气—蒸汽)资料
实验四：传热（空气—蒸汽）实验一、实验目的1．了解间壁式换热器的结构与操作原理；2．学习测定套管换热器总传热系数的方法；3．学习测定空气侧的对流传热系数；4．了解空气流速的变化对总传热系数的影响。
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]；△tm—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）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]。
三、实验设备四、实验步骤1.启动风机：点击电源开关的绿色按钮，启动风机，风机为换热器的管程提供空气2.打开空气流量调节阀：启动风机后，调节进空气流量调节阀至微开，这时换热器的管程中就有空气流动了。
气气传热实验报告
气体传热实验报告引言传热是热力学中一个重要的研究领域，也是工程学和科学研究中的关键问题之一。
气体传热作为传热过程的一种特殊形式，在工程实践中具有广泛的应用。
本实验旨在通过测量气体传热的实验数据，探究气体传热的基本规律。
实验目的1.了解气体传热的基本原理；2.掌握测量气体传热的实验方法；3.分析实验数据，验证气体传热的数学模型。
实验器材1.恒温水槽：用于提供稳定的温度环境；2.水槽加热器：用于调节水槽的温度；3.热敏电阻温度传感器：用于测量气体温度；4.压力传感器：用于测量气体压力；5.数据采集系统：用于记录和存储实验数据。
实验步骤1.打开水槽加热器，将恒温水槽的温度设定为所需温度；2.将气体样品注入实验装置中，并将实验装置与数据采集系统连接；3.等待实验装置与恒温水槽达到热平衡状态；4.启动数据采集系统，开始记录实验数据；5.在恒温水槽中连续测量一段时间的气体温度和压力数据；6.关闭数据采集系统，停止记录实验数据；7.分析实验数据，绘制气体温度和压力随时间变化的曲线；8.根据实验数据，计算气体的传热速率和传热系数；9.将实验结果与理论模型进行比较和分析。
实验结果与讨论根据实验数据绘制的气体温度和压力随时间变化的曲线如下图所示：// 这里插入绘制的曲线图从实验数据可以看出，气体的温度随时间呈现逐渐升高的趋势，而压力则逐渐降低。
这说明在实验过程中，气体通过传热过程将热量从高温区域传递到低温区域。
根据实验数据的分析，我们计算得到了气体的传热速率和传热系数，具体数值如下：传热速率：XXX 传热系数：XXX与理论模型进行比较发现，实验结果与理论模型吻合较好，证明了气体传热的数学模型的有效性。
实验结论通过本实验，我们对气体传热的基本原理和实验方法有了更深入的了解。
实验结果验证了气体传热的数学模型的有效性，并为进一步研究和应用气体传热提供了参考依据。
参考文献[1] 作者1, “文章标题1”, 期刊名称, 卷号(期号), 页码, 年份. [2] 作者2, “文章标题2”, 会议名称, 页码, 年份.。
空气-水蒸气对流给热系数测定实验报告
一．实验课程名称 化工原理二．实验项目名称 空气－蒸汽对流给热系数测定 三、实验目的和要求1、了解间壁式传热元件，掌握给热系数测定的实验方法。
2、掌握热电阻测温的方法，观察水蒸气在水平管外壁上的冷凝现象。
3、学会给热系数测定的实验数据处理方法，了解影响给热系数的因素和强化传热的途径。
四．实验内容和原理实验内容：测定不同空气流量下进出口端的相关温度，计算α，关联出相关系数。
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。
达到传热稳定时，有()()()()m m W M W p p t KA t t A T T A t t c m T T c m Q ∆=-=-=-=-=221112222111αα （4－1）热流体与固体壁面的对数平均温差可由式（4—2）计算，()()()22112211ln W W W W m W T T T T T T T T T T -----=- （4－2）式中：T W 1 －热流体进口处热流体侧的壁面温度，℃；T W 2 －热流体出口处热流体侧的壁面温度，℃。
固体壁面与冷流体的对数平均温差可由式（4—3）计算，()()()22112211ln t t tt t t t t t t W W W W m W-----=- （4－3）δ TT W t Wt图4－1间壁式传热过程示意图式中：t W 1 － 冷流体进口处冷流体侧的壁面温度，℃；t W 2 － 冷流体出口处冷流体侧的壁面温度，℃。
热、冷流体间的对数平均温差可由式（4—4）计算，()()12211221m t T t T lnt T t T t -----=∆ （4－4）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，()()MW p t t A t t c m --=212222α （4－5）实验中测定紫铜管的壁温t w1、t w2；冷空气或水的进出口温度t 1、t 2；实验用紫铜管的长度l 、内径d 2，l d A 22π=；和冷流体的质量流量，即可计算α2。
化工原理实验(四)空气-蒸汽对流给热系数测定
化工原理实验（四）空气－蒸汽对流给热系数测定一、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、 掌握热电阻测温的方法，观察水蒸气在水平管外壁上的冷凝现象。
3、 学会给热系数测定的实验数据处理方法，了解影响给热系数的因素和强化传热的途径。
二、基本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。
达到传热稳定时，有()()()()mm W M W p p t KA t t A T T A t t c m T T c m Q ∆=-=-=-=-=221112222111αα （4－1）Tt图4－1间壁式传热过程示意图式中：Q － 传热量，J / s ；m 1 － 热流体的质量流率，kg / s ； c p 1 － 热流体的比热，J / (kg ∙℃)； T 1 － 热流体的进口温度，℃； T 2 － 热流体的出口温度，℃； m 2 － 冷流体的质量流率，kg / s ； c p 2 － 冷流体的比热，J / (kg ∙℃)； t 1 － 冷流体的进口温度，℃； t 2 － 冷流体的出口温度，℃；α1 － 热流体与固体壁面的对流传热系数，W / (m 2 ∙℃)；A 1 － 热流体侧的对流传热面积，m 2；()m W T T -－ 热流体与固体壁面的对数平均温差，℃；α2 － 冷流体与固体壁面的对流传热系数，W / (m 2 ∙℃)；A 2 － 冷流体侧的对流传热面积，m 2；()m W t t - － 固体壁面与冷流体的对数平均温差，℃；K － 以传热面积A 为基准的总给热系数，W / (m 2 ∙℃)； m t ∆－ 冷热流体的对数平均温差，℃；热流体与固体壁面的对数平均温差可由式（4—2）计算，()()()22112211ln W W W W m W T T T T T T T T T T -----=- （4－2）式中：T W 1 － 热流体进口处热流体侧的壁面温度，℃；T W 2 － 热流体出口处热流体侧的壁面温度，℃。
空气—蒸汽对流给热系数测定实验工作报告及数据、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=ARe m Pr0.4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=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 实验装置结构参数实验内管内径d i（mm）16.00实验内管外径d o（mm）17.92实验外管内径D i（mm）50实验外管外径D o（mm）52.5总管长（紫铜内管）L（m） 1.30测量段长度l（m） 1.10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； 5—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；孔板流量计测量空气流量空气压力蒸汽压力空气入口温度蒸汽温度空气出口温度三、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=ARe m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。
最新空气-蒸汽传热系数测定实验_实验报告
最新空气-蒸汽传热系数测定实验_实验报告实验目的：1. 掌握空气-蒸汽传热系数的测定方法。
2. 理解传热系数在热交换过程中的作用和意义。
3. 学习并应用相关的传热理论和实验技术。
实验原理：本实验采用稳态法，通过测定空气和蒸汽在一定条件下的传热情况，来确定空气-蒸汽的传热系数。
实验中，蒸汽在管内冷凝，空气在管外流动，通过测量管壁的温度差和空气、蒸汽的流量、温差，利用热阻网络分析法计算传热系数。
实验设备：1. 空气-蒸汽传热系数测定装置。
2. 温度传感器和数据采集系统。
3. 流量计。
4. 蒸汽发生器。
5. 冷凝水收集器。
6. 计时器。
实验步骤：1. 启动蒸汽发生器，预热系统至稳定状态。
2. 调节空气流量，使其达到预定值。
3. 打开冷凝水收集器，确保冷凝水顺利排出。
4. 记录蒸汽和空气的进出口温度，以及环境温度。
5. 每隔一定时间（如5分钟）记录一次温度数据，至少进行三次测量。
6. 根据温度数据计算传热系数。
7. 改变空气流量，重复步骤2-6，获取不同流量下的数据。
8. 使用热阻网络分析法，结合实验数据，计算不同工况下的空气-蒸汽传热系数。
数据处理与分析：1. 利用测得的温度差和已知的物性参数，计算热传递的总热阻。
2. 通过热阻网络分析，分离出空气边界层热阻和管壁热阻。
3. 根据牛顿冷却定律，计算空气-蒸汽的传热系数。
4. 绘制传热系数与空气流速的关系图。
5. 分析不同流速对传热系数的影响，并与理论值进行比较。
实验结果：1. 列出不同空气流速下的传热系数测定值。
2. 展示传热系数随空气流速变化的趋势图。
3. 通过对比分析，验证实验结果的准确性和可靠性。
结论：本实验通过测定不同空气流速下的空气-蒸汽传热系数，验证了传热系数与流体流速之间的关系。
实验结果表明，随着空气流速的增加，传热系数有所提高，这与预期的传热强化现象一致。
实验数据与理论预测相吻合，证明了实验方法的有效性和准确性。
通过本次实验，加深了对传热原理的理解，并提高了实验操作技能。
冷空气——蒸汽的对流传热实验
∆������������
=
∆������1−∆������2 ������������∆∆������������12
=
(99.5−25.1)−(99.5−67.7) ������������9999..55−−2657..17
℃=50.12℃
传
热
速
率
Q
=
������������������������������(������2
5.稳定 10~15min，记录冷空气流量，蒸汽温度和冷空气进、出口温度。
6. 调节空气 支路调节阀（ 逐渐关闭闸阀 16），改变冷空气流量，稳定 10~15min后，记录冷空气流量，进、出口温度和蒸汽温度。
7.重复操作实验步骤 6 八至十次，流量从大到小，均匀分布，完成 1#换热器 的测定。
8.全开冷空气支路调节阀（闸阀 16），选择另一个换热器 2#换热器，全开此 换热器切换阀（球阀 2），管壁已做完实验的 1#换热器的切换阀（球阀 3）。
内径：25mm
外径：30mm
定性温
度������������ （℃）
传热面 积A （m2）
平均 传热速 温差 率 Q ∆������������(℃) （W）
总传热 系数 K （W/( m2/s)）
管长：1.3m
Nu
Re
1 19.8 46.4 0.123 50.1 260.44 45.63 40.4 15620.6
3 48.7 54.8 0.123 41.7 503.75 74.80 66.2 38420.3
4 45.0 53.5 0.123 43.8 489.10 74.32 65.8 35501.3
5 40.7 52.8 0.123 43.4 457.44 70.44 62.3 32109.0
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实验四：传热（空气—蒸汽）实验
一、实验目的
1．了解间壁式换热器的结构与操作原理；
2．学习测定套管换热器总传热系数的方法；
3．学习测定空气侧的对流传热系数；
4．了解空气流速的变化对总传热系数的影响。
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]；
△tm—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）
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]。
三、实验设备
四、实验步骤
1.启动风机：点击电源开关的绿色按钮，启动风机，风机为换热器的管程提供空气
2.打开空气流量调节阀：启动风机后，调节进空气流量调节阀至微开，这时换热器的管程中就有空气流动了。
3.打开蒸汽发生器的开关：在蒸汽发生器的右侧。
鼠标左键单击开关，这时蒸汽发生器就通电开始加热，并向换热器的壳程中供汽
4.打开放气阀：排出残余的不凝气体，使在换热器壳程中的蒸汽流动通畅。
5.数据读取：
（1）流量计读数：在图中点击孔板流量计的压差计出现读数画面。
读取压差计读数。
经过换算可得空气的流量。
（2）读取温度：在换热管或者测温仪上点击会出现温度读数画面。
（3）读取各处温度数值。
其中温度节点1-9的温度为观察温度分布用，在数据处理中用不到。
蒸汽进出口及空气进出口的温度需要记录。
按自动记录可由计算机自动记录实验数据。
按退出按钮关闭温度读取画面。
6.改变空气流量调节阀开度，重复以上步骤，读取8~10组数据。
7.实验结束后，先停蒸汽发生器，再停空气。
五、实验数据与处理
六、注意事项
（1）学校的设备大都是需要用电为差计测量电流然后计算温度的，此套设备比较先进，采用了数字显示仪表直接显示温度。
（2）关于排放不凝气：如果不打开放气阀，理论上套管内的压力应该不断增大，最后爆炸，实际上由于套管的密封程度不是很好，会漏气，所以压力不会升高很多，基本可以忽略。
另外不凝气的影响在实际是实验中并不是很大，在仿真实验中为了说明做了夸大。
（3）蒸汽发生器：关于蒸汽发生器的控制和安全问题做了简化。
（4）传热实验有两个流程，另一个管内的介质为水，原理一样，只是流程稍有不同。
七、思考题
1.观察并比较三根传热管的传热速率，说明原因
答：保温管的传热速率为76.116W，裸管的传热速率为91.277W，汽-水套管的传热速率为2121.2W，因此传热速率：保温管<裸管<汽水套管。
保温管的传热速率慢，是因为其壁较厚，而且材料的导热系数小；裸管其次，是因为自然对流的条件下给热系数很小；而汽水套管的传热最快，是因其为强制对流，给热系数较大。
2.测定传热系数K时，按现实验流程，用管内冷凝液测定传热速率与用管外冷却水测定传热速率哪种方法更准确？为什么？如果改
变流程，使蒸汽走环隙，冷却水走管内，用哪种方法更准确？为什么？
答：使用管内冷凝液进行热量衡算更准确，因为它只与套管进行热量交换，而管外冷却水还与管外空气进行对流换热，得到的总传热系数偏大。
如果改变流程，冷却水走管内，则使用管内冷却水进行热量衡算更准确。
3. 汽包上装有不凝气排放口和冷凝液排放口，注意两口的安装位置特点并分析其作用。
答：不凝气排放口安装在汽包上方，而冷凝液排放口在汽包下方。
不凝气排放口是为了排出水蒸气中的不凝气，防止其积累或者进入换热管中，影响热量衡算的准确性。
冷凝液排放口也有相似作用，但位置不同。
4.若将汽-水套管的冷却水出口、入口调换，则调换前后Δtm值是否相同？
答：不同。
原实验装置是逆流，平均温差大，而调换后是并流，平均温差较小。
5.在间壁两侧流体的对流给热系数α相差较大时，壁温接近哪侧温度？
5.欲提高K值，应从哪侧入手？
答：壁温较接近α大的一侧流体的温度。
而当α相差较大时，K 更接近α较小的一侧，因此，欲提高K值，应从α较小的一侧入手，增加该侧的对流给热系数。