化工原理传热综合实验
化工原理实验：传热实验
化工原理实验：传热实验化工传热综合实验一、实验装置的根本功能和特点本实验装置是以空气和水蒸汽为介质，对流换热的简单套管换热器和强化内管的套管换热器。
通过对本换热器的实验研究，可以掌握对流传热系数α 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^p 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，测定其准数关联式 Nu=BRem 中常数B 、 m 的值和强化比Nu/Nu0 ，理解强化传热的根本理论和根本方式。
实验装置的主要特点如下：1.实验操作方便,平安可靠。
2.数据稳定,强化效果明显，用图解法求得的回归式与经历公式很接近。
3.水,电的耗用小,实验费用低。
4.传热管路采用管道法兰联接,不但密封性能好,•而且拆装也很方便。
5.箱式构造，外观整洁，挪动方便。
二、强化套管换热器实验简介强化传热又被学术界称为第二代传热技术，它能减小初设计的传热面积，以减小换热器的体积和重量；进步现有换热器的换热才能；使换热器能在较低温差下工作；并且可以减少换热器的阻力以减少换热器的动力消耗，更有效地利用能和资金。
强化传热的方法有多种，本实验装置是采用在换热器内管插入螺旋线圈的方法来强化传热的。
螺旋线圈的构造图如图 1 所示，螺旋线圈由直径 3mm 以下的铜丝和钢丝按一定节距绕成。
将金属螺旋线圈插入并固定在管内，即可构成一种强化传热管。
在近壁区域，流体一面由于螺旋线圈的作用而发生旋转，一面还周期性地受到线圈的螺旋金属丝的扰动，因此可以使传热强化。
由于绕制线圈的金属丝直径很细，流体旋流强度也较弱，所以阻力较小，有利于节省能。
螺旋线圈是以线圈节距 H 与管内径 d 的比值技术参数，且长径比是影响传热效果和阻力系数的重要因素。
科学家通过实验研究总结了形式为mB Nu Re 的经历公式，其中 B 和 m 的值因螺旋丝尺寸不同而不同。
化工原理传热实验
一、实验名称冷空气-蒸汽的对流传热实验二、实验目的(1)测定冷空气-蒸汽在套管换热器中的总传热系数K 。
(2)测定冷空气在光滑套管内的给热系数。
(3)测定冷空气在螺旋套管内的给热系数。
(4)比较冷空气在光滑套管内和螺旋套管内的传热性能，绘制Nu 与Re 之间的关系曲线。
(5)熟悉温度、流量等化工测试仪表的使用。
三、实验原理（1）冷空气-蒸汽的传热速率方程： m Q KA t =∆1212ln m t t t t t ∆-∆∆=∆∆21()v p Q q c t t ρ=-实验测得冷空气流量v q 、冷空气进出换热器的温度12t t 、；蒸汽在换热器内温度T ，可得K 。
（2）总热阻为1112211m bd d K h kd h d =++ 冷空气走管程，由于蒸汽2h 较大，k 较大，可忽略后两项，即1h K ≈。
（3）流体在圆形直管中强制对流时，'Re Pr mn Nu C =其中11h d Nu k =，Re du ρμ=，1Pr p c k μ=。
对冷空气而言，在较大温度范围内Pr 基本不变，取0.7；流体加热，0.4n =，可简化为Re mNu C =，改变流量，Re Nu 、改变，双对数坐标下作Re Nu 和关系是一条直线，拟合此直线方程，即为Re Nu 和的准数方程。
四、实验装置图及主要设备（包括名称、型号、规格）(1)实验装置示意图如下图所示（冷空气走管程）：图1 对流传热实验装置示意图1-涡轮流量计；2，3，7，10-球阀；4，5，8，9，11，12，14，15，18，19-温度传感器；6-冷凝水收集杯；13-蒸汽发生器；16-闸阀；17-消音器；20-风机；1#，2#-换热器(2) 设备及仪表。
设备:风机、蒸汽发生器、普通套管换热器、螺旋套管换热器、消音器。
仪表:气体涡轮流量计、差压变送器、温度变送器、温度控制器、无纸记录仪、液位计。
五、实验步骤(1)熟悉传热实验装置及仪表使用，检查设备，做好实验操作准备。
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。
化工原理实验传热实验报告
6）实验 Nu＝ARea Prb Grc 强制对流圆管内表面加热：Nu＝ARea Pr0.4 圆管传热基本方程：
Q K 1 A1
热量衡算方程：
(T1 t 2 ) (T2 t1 ) K 1 A1 t m T1 t 2 ln T2 t1
a 0.4
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，cp 设备特征尺寸：l 操作：u，βgΔT 则：α=f（ρ，μ，λ，cp，l，u，βgΔT） 2）量纲分析 ρ [ML-3]，μ [ML-1 T-1]，λ[ML T -3 Q-1]，cp [L2 T-2 Q-1]，l[L] ，u[LT -1]， βgΔT [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 cp: Pr＝cpμ /λ βgΔT: Gr＝βgΔT l 3ρ2/μ 2 5）原函数无量纲化
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 Nu A Re Pr 中的参数 A、a *4、测定两个条件下铜管内空气的能量损失
化工原理传热实验报告
化工原理传热实验报告实验目的，通过传热实验，掌握传热原理，了解传热过程中的热阻和传热系数的测定方法，掌握传热表面积的计算方法。
一、实验原理。
传热是指热量从一个物体传递到另一个物体的过程。
在传热过程中，热量的传递方式有对流、传导和辐射三种。
本实验主要研究对流传热。
二、实验仪器和设备。
1. 传热实验装置。
2. 温度计。
3. 计时器。
4. 水槽。
5. 水泵。
三、实验步骤。
1. 将水加热至一定温度，保持恒温。
2. 将试验管装入传热实验装置中，打开水泵，使水流通过试验管。
3. 记录试验管的进口和出口水温，以及进口和出口水的流量。
4. 根据实验数据计算出传热系数和传热表面积。
四、实验数据处理。
1. 根据实验数据计算出传热系数和传热表面积。
2. 绘制传热系数与雷诺数的关系曲线。
五、实验结果分析。
根据实验结果，我们可以得出传热系数与雷诺数呈线性关系，传热系数随雷诺数的增大而增大。
传热表面积的计算结果与实际情况相符合。
六、实验结论。
通过本次传热实验，我们深入了解了传热原理，掌握了传热系数和传热表面积的计算方法，提高了实验操作能力和数据处理能力。
七、实验总结。
传热实验是化工原理课程中的重要实践环节，通过实验操作，我们不仅学到了理论知识，更加深了对传热原理的理解。
在今后的学习和工作中，我们将继续努力，不断提高自己的实验能力和科研能力。
通过本次传热实验，我们对传热原理有了更深入的了解，掌握了传热系数和传热表面积的计算方法，提高了实验操作能力和数据处理能力。
希望通过这篇实验报告，能够对大家有所帮助，也希望大家能够在今后的学习和工作中继续努力，不断提高自己的实验能力和科研能力。
化工原理实验-传热
It depends only on yourself!
序号
左
右
体积流量 (m3/s)Biblioteka 备注186.0
29.0
31.5
28.5
204
416
3.1
2
89.0
28.0
31.0
28.0
221
398
2.8
3
90.0
27.5
30.5
28.0
231
389
2.3
典型计算
五、思考题以及讨论
1．分析影响传热系数及给热系数的因素？ 2．如何提高传热效率，采取何种措施可提高K和α值 3．tm、 tm的物理意义是什么？如何确定？ 4. 本实验中一共用到哪些假设？
管中做强制对流，
故 2 和 的值较大，
2 d 2 ( 水侧贡献 )
和
d m ( 壁厚贡献 )
值较小可忽略，
于是 K 1 另热空气在圆形直管中 作强制湍流运动时， Nu A Re
m
Pr
n
三、实验步骤
1. 熟悉传热实验流程及仪表使用，检查设备，作好运转操作准备。 全开空气进口阀和各换热器的空气流量调节阀，开启鼓风机通空气进入电加热器。 2. 拧开冷却水阀，通冷却水进换热器壳程。确定所测换热器，关闭其余换热器的空气流 量调节阀。 3. 启动电加热器电源，调节变压器功率1~1.5KW预热空气， 观测热空气入换热器的进口 温度是否大于75°C，若大于75°C，微调变压器，保持在三分中内进口温度变化不超 过1C°，即可读取空气流量、热空气和冷却水进、出口温度。 4. 调节空气流量调节阀，改变空气流量，稳定3~5分钟后，依次读取空气流量、热空气 和冷却水进出口温度，如此反复测取数据6~8次，完成所测换热器的数据采集。
化工原理 传热综合实验报告 数据处理
化工原理 传热综合实验报告 数据处理七、实验数据处理1.蒸汽冷凝与冷空气之间总传热系数K 的测定，并比较冷空气以不同流速u 流过圆形直管时，总传热系数K 的变化。
实验时蒸汽压力：0.04MPa （表压力），查表得蒸汽温度T=109.4℃。
实验装置所用紫铜管的规格162mm mm φ⨯、 1.2l m =，求得紫铜管的外表面积200.010.060318576281.o S d l m m m ππ=⨯⨯=⨯⨯=。
根据24s sV V u A dπ==、0.012d m =，得到流速u ，见下表2： 表2 流速数据取冷空气进、出口温度的算术平均值作为冷空气的平均温度，查得冷空气在不同温度下的比热容p c 、黏度μ、热传导系数λ、密度ρ，如下表3所示：表3 查得的数据t 进/℃ t 出/℃ t 平均/℃()p c J kg ⋅⎡⎤⎣⎦℃ Pa s μ⋅ ()W m λ⋅⎡⎤⎣⎦℃ ()3kg m ρ-⋅ 22.1 77.3 49.7 10050.0000196 0.0283 1.093 24.3 80.9 52.6 1005 0.0000197 0.02851 1.0831 26.3 82.7 54.5 1005 0.0000198 0.02865 1.0765 27.8 83 55.4 1005 0.0000198 0.02872 1.0765 29.9 83.6 56.75 1005 0.0000199 0.02879 1.0699 31.8 83.7 57.75 1005 0.00002 0.02886 1.0666 33.7 83.8 58.75 1005 0.0000200 0.02893 1.0633 35.68459.81005 0.0000201 0.029 1.06根据公式()()=V s p s p Q m c t t c t t ρ=--出进出进、()()ln m T t T t t T t T t ---∆=--进出进出，求出Q序号 ()31sV m h -⋅ ()1u m s -⋅1 2.5 6.1402371072 5 12.280474213 7.5 18.420711324 10 24.560948435 12.5 30.701185536 15 36.841422647 17.5 42.98165975 82049.12189685和m t ∆，0S 已知，由0mQK S t =⋅∆，即可求出蒸汽冷凝与冷空气之间总传热系数K 。
化工原理实验传热实验报告
化工原理实验传热实验报告实验目的：了解传热的基本原理，掌握传热实验的基本方法和操作技能。
实验仪器与材料： 1. 传热试验装置：包括加热器、冷却器、测温设备等。
2.测量工具：温度计、计时器、称量器等。
3. 实验样品：可以是固体、液体或气体。
实验原理：传热是物体之间由于温度差引起的热量传递现象。
传热可以通过三种方式进行：导热、对流和辐射。
1.导热：导热是通过物体内部的分子碰撞实现的热量传递方式。
热量从高温区域传递到低温区域，速度与温度差和材料导热系数有关。
2.对流：对流是通过流体的流动来实现的热量传递方式。
热量可以通过流体的对流传递到其他物体或流体中，速度与流体的流动速度、流体的性质以及流动的距离有关。
3.辐射：辐射是通过电磁波传递热量的方式。
热辐射不需要通过介质传递，可以在真空中传播。
热辐射的强度与物体的温度和表面特性有关。
实验步骤：步骤一：准备工作 1. 确定实验所需的传热试验装置和材料，并检查其是否完好。
2. 准备实验所需的测量工具和实验样品。
3. 对实验装置进行清洁和消毒，确保实验结果的准确性。
步骤二：导热实验 1. 将传热试验装置中的加热器加热到一定温度。
2. 在加热器的一侧放置一个固体样品，并用温度计测量其初始温度。
3. 记录固体样品的温度随时间的变化，并绘制温度-时间曲线。
4. 根据温度-时间曲线，计算固体样品的导热速率和导热系数。
步骤三：对流实验 1. 在传热试验装置中加入一定量的流体样品。
2. 将加热器加热到一定温度，并用温度计测量流体样品的初始温度。
3. 在冷却器的另一侧，用冷却水冷却流体样品，并用温度计测量冷却后的温度。
4. 记录流体样品的温度随时间的变化，并绘制温度-时间曲线。
5. 根据温度-时间曲线，计算流体样品的对流传热速率。
步骤四：辐射实验 1. 将传热试验装置中的加热器加热到一定温度。
2. 在加热器的一侧放置一个辐射源，并用温度计测量其初始温度。
3. 在辐射源的另一侧，放置一个辐射接收器，并用温度计测量接收器的初始温度。
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传热综合实验（一）
实验时间2020年5月14日成绩________指导老师_______________
一、实验目的
1.通过对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=ARe m
Pr0.4中常数A、m的值。
二、实验原理
（1）传热过程基本原理
传热是指由于温度差引起的能量转移，又称热传递。
由热力学第二定律可知，凡是有温度差存在时，热量就必然发生从高温处传递到低温处，因此传热是自然界和工程技术领域中极普遍的一种传递现象。
总传热系数K是评价换热器性能的一个重要参数，也是对换热器进行传热计算的依据。
对于已有的换热器，可以通过测定有关数据，如设备尺寸、流体的流量和温度等，然后由传热速率方程式（1-1）计算K值。
传热速率方程式是换热器传热计算的基本关系。
在该方程式中，冷、热流体的温度差△T是传热过程的推动力，它随传热过程冷热流体的温度变化而改变。
传热速率方程式Q=K×S×ΔTm（1-1）
所以对于总传热系数K=Cp×W×(T2-T1)/(S×ΔTm) (1-2) 式中： Q----热量(W)；
S----传热面积(m2)；
△Tm----冷热流体的平均温差(℃)；△Tm=Tw-Tm K----总传热系数(W/(m2·℃))；
C
P
----比热容 (J/(kg·K))；
W----空气质量流量(kg/s)；
△T=T
2-T
1
----冷物流温度差(℃)。
换热器的面积：S i=πd i L i（1-3）式中：d i—内管管内径，m；
L
i
—传热管测量段的实际长度，m；
平均空气质量流量W m=V mρm
3600（1-4）
由于压差是由孔板流量计测量的，所以
体积流量V T1=c0×A0×√2×ΔP
ρT1
（1-5）
式中： c
0----孔板流量计孔流系数，c
=0.65；
A
----孔的面积，m2；
d
----孔板孔径，m；
ΔP ----孔板两端压差，Pa；
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：
V m=V T1×273+T m
273+T1
（1-6）ρt1----空气入口温度（即流量计处温度）下密度，kg/m3；
V m----传热管内平均体积流量，m3/h；
T m----空气定性温度，℃；Tm=T1+T2
2
流速u=Vm
πdi2
4
，m/s （1-7）
雷诺准数Re=duρ
μ
其中μ----平均粘度， Pa·s （1-8）
传热准数Nui=αidi
λi
（1-9）
普朗特准数Pri=Cpiμi
λi
（1-10）
（2）换热器简介
套管式换热器：是用管件将两种尺寸不同的标准管连接成为同心圆的套管。
套管换热器结构简单、能耐高压。
开车前首先检查管路、各种换热器、管件、仪表、流体输送设备是否完好，检查阀门、分析测量点是否灵活好用。
三、实验方法及步骤
1.实验准备：检查实验装置处在开车前的准备状态。
2.换热器实验：
1）打开总电源开关。
2）打开普通套管热空气进口阀和普通套管冷空气进口阀。
3）打开冷热空气旁路调节阀（开到最大），启动风机。
4）利用空气旁路调节阀来调节空气的流量并在一定的流量下稳定3—5分钟（仿真为数值不再变化）后分别测量记录空气的流量，空气进、出口的温度和管壁温度。
5）改变不同流量测取6-8组数据。
6）实验结束后，依次关闭加热开关、风机和总电源。
四、数据记录与处理
（一）实验数据记录表
（二）计算实例
当流量计压差△P=0.03kPa 时，
冷物流进口温度T1=36.65℃，此温度气体的密度ρT1=1.1402g/m^3 另外，冷物流出口温度T2=72.99℃ 壁面温度Tw=100 ℃ ∴空气定性温度Tm =
36.65+72.99
2
=54.82
此温度气体的平均密度ρTm =1.077 kg/m^3
平均导热系数λTm *100=2.86374 W/m ·K λTm=2.86374×10^-2 W/m ·K
平均比热容Cp=1005 J/（kg ·K ）
平均粘度μTm *100000 =1.9841 Pa ·s μTm=1.98×10^-5 Pa ·s 冷物流温度差 ΔT=T2-T1=72.99-36.65=36.34 ℃ 冷热物流间平均温度差ΔT m=Tw-Tm=100-54.82=45.18 ℃ 体积流量
V T1=c 0×A 0×√2×ΔP T1=0.65×π（0.0165）^2×3600√2×0.33×1000
≈12.03m 3/ℎ
平均体积流量V m =V T1×273+T m 273+T 1
=12.03×273+54.82273+36.65
≈12.73 m^3/h
平均流速u =Vm
πdi24
=12.7
π(0.02)^2
4
3600
≈11.26 m/s
传热速率
Q =CpW △T =CpVmρm △T 3600=1005×12.73×1.077×36.34
3600
≈139.176
对流传热系数
α=Cp ×W ×(T 2-T 1)/(S ×ΔTm)=CpVm ρm △T
3600 πdl △Tm
=
1005×12.73×1.077×36.34
3600×0.90×π×0.02×45.18
≈40.8768 W/(m^2 ℃)
雷诺准数Re =
duρμ
=
0.02×11.26×1.0771.98×10^−5≈3698.2
传热准数Nui =αidi λi
=40.88×0.02
2.86×10^−2≈28.55
普朗特准数Pri =
Cpiμi λi
=
1005×1.98×10^−52.86×10^−2
≈0.70
Nu Pr^0.4=28.547
0.70^0.4
≈32.98
(三)、绘图
图一
5000
100001500020000250003000035000
20
30
40
50
60
70
80
N u /(P r ^0.4)
雷诺数Re
图二
3.9
4.0
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
1.9
l o g (N u /(P r ^0.4))
log(雷诺数Re)
五、实验结果与讨论
1) 从图一Pr^0.4)与雷诺数Re 的关系曲线的线性拟合直线可求出关联式
Nu=ARe m
Pr
0.4
中常数A 的值，即A= 0.00221 ± 7.47078E -5
2) lgNu/(Pr^0.4)与lgRe 的关系曲线（即lgNu/(Pr^0.4)=lgA+mlgRe ）的线性
拟合直线可求出关联式Nu=ARe m
Pr
0.4
中常数m 的值，即m= 0.89498 ±
0.02133
3) 理论值m=0.8 A=0.0023一定误差，可能原因有:实验系统在修正数据小数
位时的省略，还有就是每个人都是固定一个旁路调节阀，而改变另外一个的开度，而数据在相同开度时不一样，可见其他调节阀开度会影响实验。
实验中并没有给出全部的密度等对比数据，（也不可能列举）所以做线性回归总是有误差。
4) 实验即使有误差，但是其值也基本接近理论值
0.0023×0.0021
0.0023
×100%=8.7%
0.895−0.8
0.8
×100%=11.9%
可见实验在一定的情况下能验证准数方程。