气—气传热综合实验操作讲义
气气传热实验报告
气气传热实验报告气气传热实验报告摘要：本实验旨在研究气体传热的规律和特性。
通过实验测量不同条件下气体传热的速率和效果，分析实验结果，探讨气体传热的机制和影响因素。
实验结果表明，气体传热受到温度差、气体类型和介质等因素的影响，可以通过调节这些因素来改变气体传热的速率和效果。
引言：气体传热是热力学和工程学中的重要研究内容，对于理解和应用热传导、对流传热和辐射传热等方面具有重要意义。
通过实验研究气体传热的规律和特性，可以为工程实践和能源利用提供理论依据和技术支持。
实验方法：本实验使用了传热实验装置，包括热源、传热介质和传热体。
首先，将传热介质充满传热装置，确保介质的稳定流动。
然后，通过调节热源的温度和传热体的表面积，控制传热的条件。
在不同的实验条件下，使用热电偶测量传热体的温度变化，并记录实验数据。
实验结果：根据实验数据，我们可以得出以下结论：1. 温度差对气体传热速率的影响：实验证明，温度差是影响气体传热速率的重要因素。
当温度差增大时，传热速率也随之增大。
这是因为温度差增大会增大热传导的驱动力，从而加快传热过程。
2. 气体类型对气体传热效果的影响：不同气体的传热特性存在差异。
实验结果表明，氢气和氧气的传热速率较快，而二氧化碳和氮气的传热速率较慢。
这是因为气体分子的质量和结构不同，导致其传热特性存在差异。
3. 介质对气体传热效果的影响：实验中使用了不同的传热介质，包括空气、水和油。
实验结果表明，不同介质对气体传热的影响不同。
水和油的传热效果较好，而空气的传热效果较差。
这是因为水和油的热导率较高，能够更好地传递热量。
讨论：通过对实验结果的分析和讨论，我们可以得出以下结论：1. 温度差是影响气体传热速率的重要因素。
在实际应用中，可以通过控制温度差来调节气体传热的速率和效果。
2. 气体类型对气体传热的影响较大。
在工程实践中，需要根据具体气体的传热特性选择合适的传热介质和传热方式。
3. 介质对气体传热的影响也很重要。
气—气传热综合实验操作讲义
气—气传热综合实验操作讲义气体传热是一个非常重要的物理现象，在工程和科学实验中都扮演着重要的角色。
下面是一个气体传热综合实验操作讲义，帮助你更好地理解气体传热的原理和方法。
实验目的：1.了解气体传热的基本原理；2.掌握气体传热的实验方法和操作技巧；3.分析气体传热实验数据，得出相关结论。
实验器材和材料：1.烧瓶；2.温度计；3.水；4.红墨水；5.塑料软管；6.热电偶；7.太阳光模拟器等。
实验步骤：1.实验前准备a.准备好所有的实验器材和材料；b.将烧瓶加满水，并将温度计插入烧瓶中；c.准备一定量的红墨水，并将红墨水注入烧瓶中；d.通过塑料软管连接烧瓶和热电偶；e.将热电偶的另一端连接到温度计；f.将热电偶的接线端接入数据采集系统中。
2.实验操作a.开启太阳光模拟器，模拟太阳光照射；b.观察烧瓶中的红墨水的颜色变化，并记录其温度变化；c.持续观察和记录一段时间，直到红墨水的温度不再变化为止。
3.实验数据分析a.将实验所得的温度变化数据整理成表格或图表；b.根据数据分析出气体传热过程中的变化规律；c.用适当的理论模型解释实验数据，并得出结论。
注意事项：1.在进行实验操作时，要注意安全，避免发生意外；2.实验过程中要仔细观察和记录数据，确保准确性和可靠性；3.在分析实验数据时，要结合相关理论知识进行推理和解释；4.完成实验后，要仔细清洗实验器材，保持实验环境的整洁。
实验原理及讲解：气体传热是指通过气体传递热能的过程。
气体传热可以通过传导、对流和辐射三种方式进行。
1.传导传热：当气体与固体接触时，会发生传导传热。
传导传热的基本原理是热量从高温区传递到低温区，通过直接接触的方式传导到气体中。
在实验中，通过将烧瓶中的水加热，水分子会受热扩散，与烧瓶的表面发生直接接触，从而导致烧瓶表面的红墨水温度上升。
2.对流传热：当气体通过流动状态传递热量时，会发生对流传热。
对流传热的基本原理是热量通过热量传递质点的对流运动进行传递。
气汽传热实验报告
气汽传热实验报告实验目的：研究气体与汽体达到热平衡时的传热现象。
实验原理：在气氛中，气体与汽体的传热过程通常是以对流传热为主要方式。
对流传热是通过流体的对流传递热量的过程，其传热速率与传导传热的速率相比较大。
在实验中，我们以空气为气体，水蒸气为汽体，通过一个实验装置将这两种介质进行传热。
实验装置包括一个加热器和一个冷却器，它们分别与制冷装置和加热装置相连。
当实验开始时，加热器中的水被加热转化为水蒸气，水蒸气进入冷却器后被冷却成为液态水。
实验装置中的流量计和温度计可以测量气体和汽体的流量和温度。
实验过程：1. 将实验装置连接好，确保每一处连接都密封可靠。
2. 打开制冷装置和加热装置，开始循环。
3. 记录下气体和汽体的流量和温度，根据实际需要调整加热和冷却的功率。
4. 每隔一段时间记录一次流量和温度，直到达到热平衡状态。
实验数据处理：根据实验记录的数据，我们可以计算出气体和汽体的传热速率。
传热速率可以用下面的公式来计算：q = m * Cp * (Tout - Tin)其中，q为传热速率，m为流量，Cp为比热容，Tout为出口温度，Tin为入口温度。
通过计算得到的传热速率数据可以绘制成传热速率随时间的曲线图。
根据曲线图的特点可以分析传热过程的规律。
实验结果和讨论：根据实验数据和曲线图可以看出，传热速率在开始时较大，随着时间的推移逐渐减小并趋于稳定。
这是因为在开始时，气体和汽体的温差较大，传热速率会比较快。
随着时间的推移，气体和汽体之间的温差减小，传热速率也会相应减小。
当气体和汽体达到热平衡时，传热速率将趋于一定的稳定值。
此外，传热速率还受到其他因素的影响，比如流体的流速、传热表面的面积和传热介质的性质等。
通过调整实验装置中的参数，我们可以研究这些因素对传热速率的影响。
实验结论：在气汽传热实验中，我们通过研究气体和汽体达到热平衡时的传热现象，发现了传热速率随时间变化的规律。
随着时间的推移，传热速率逐渐减小并趋于稳定。
实验七 传热综合实验
2.若从实验中通过热电偶测取内管的外壁温 度，由于金属管热阻很小可忽略其内外壁 间的温差，于是也可由牛顿冷却定律(对流 传热速率方程)得出:
Q i A i t m
需测：
空气的流量
空气进入传热管的温度t1 ( ℃ ) 空气走出传热管的温度t2 ( ℃ ) 传热内管外壁温度
三、设备主要技术数据
流量为所需的最小值,全关时为最大值)。
(4)稳定5-8分钟左右可转动各仪表选择开关读
取t1,t2,E值。(注意：第1个数据点必须稳定 足够的时间) (5) 重复(3)与(4)共做7～10个空气流量值。 (6) 最小,最大流量值一定要做。
(7) 整个实验过程中,加热电压可以保持不变,
也可随空气流量的变化作适当的调节。
七、数据处理
1、将实验数据整理成和Re的对应关系，并在双对 数座标上绘出图线，求出斜率和截距，进而得出 准数关联式。 2、将计算中有关重要参数整理，列表并做适当分析。
四、实验装置
1、普通套管换热器；2、内插有螺旋线圈的强化套管换热器；3、蒸汽发生器；4、旋 涡气泵；5、旁路调节阀；6、孔板流量计；7、风机出口温度（冷流体入口温度）测试 点；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；14、蒸 汽上升主管路；15、加水口；16、放水口；17、液位计；18、冷凝液回流口 附图：空气-水蒸气传热综合实验装置流程图
3．检查蒸汽加热釜中的水位是否在正常范围 内。特别是每个实验结束后，进行下一实 验之前，如果发现水位过低，应及时补给 水量。
化工原理实验教学研究室
4．必须保证蒸汽上升管线的畅通。即在给蒸 汽加热釜电压之前，两蒸汽支路控制阀之 一必须全开。在转换支路时，应先开启需 要的支路阀，再关闭另一侧，且开启和关 闭控制阀必须缓慢，防止管线截断或蒸汽 压力过大突然喷出。 5．必须保证空气管线的畅通。即在接通风机 电源之前，两个空气支路控制阀之一和旁 路调节阀必须全开。在转换支路时，应先 关闭风机电源，然后开启和关闭控制阀。
实验报告-气-汽对流传热综合实验
实验报告-气-汽对流传热综合实验摘要：本实验旨在研究气汽对流传热特性，用实验数据确定理论模型参数，并分析能量守恒定律用于测定实验物体热量容量和总容量。
实验结果显示，气汽对流传热是由气流和质量流动引起的末端传热，在实验环境中表现为气汽对流传热。
由对实验数据的分析，可知通量和温度的关系，且表明了容量的大小与能量的守恒的相关性。
1、实验原理气汽对流传热是一种特殊的传热形式，发生在物体与气体或液体面之间，在其发生时，由于热量转移，而在这两表面之间发生气体或液体的运动，热流量是运动传递所引起的，从而造成介质两端的热量运动，从而形成传热。
2、实验步骤（1）实验仪器准备：实验仪器包括，气汽对流热传输实验台、调压罩、调压阀、进排气管、温度计、湿度计、压力表等设备。
（2）调试：把实验台上的调压阀打开，用手把调压罩拉落，手调温度计指针，在实验台上拉起温度拉丝，注意实验台传感器位置。
（3）启动实验：把实验装置测试面调节到预定温度，仔细测量压力、温度和湿度，即可进行实验。
3、实验结果（1）实验数据：通过实验台提供的实验数据发现，风口和吹出口的温度变化和压力变化存在一定的变化趋势，即在实验开始时，风口温度和吹出口温度都较高，压力较低；随着实验进行，它们相差越来越小，而压力也越来越增大。
（2）容量测定：借助观察实验数据，通过比较前后温度差以及定义的总容量、物体热量容量可以求得实验物体的热量容量和总容量的取值，说明实验物体的温度变化可以用叠加定律计算出来。
4、结论本实验证明，气汽对流传热是指在实验装置测试表面和空气之间形成的气体或液体流动传热。
实验结果表明，气汽对流传热对温度非常敏感，其传热。
实验6气-汽对流传热实验
实验6 气—汽对流传热实验6.1 实验目的(1) 了解套管换热器的构造及气—汽对流传热的机理。
(2) 掌握用热电偶温度计测量壁面温度的方法。
(3) 掌握传热膜系数α的测定方法，并学会传热膜系数测定实验的数据处理方法。
(4) 了解影响传热膜系数的因素和强化传热的途径。
6.2 实验原理传热膜系数α是研究传热过程及换热器性能的一个很重要的参数。
本实验所用换热器是由玻璃套管4和传热紫铜内管2构成的套管换热器。
冷流体为空气，由鼓风机11提供，并在换热器的内管中流动，其流量由旁路阀10调节，并由孔板流量计7和8（读数为R ）测定，其进口和出口温度分别由温度计6和1测定。
热流体为饱和蒸汽，由电加热釜13和电加热器15等组成的蒸汽发生器提供，它在换热器的内管外流动。
由铜-康铜热电偶3、冷端温度补偿器（冰水浴保温桶）及毫伏表组成温度测量仪表，用于测量传热管的平均壁温。
由毫伏表测得热电动势E （mV ），即可得管外壁温度T （℃）值，由于紫铜管传热性能优异，可由管外壁温度代替内壁温度。
在套管换热器中，冷流体（空气）在管内作强制对流流动，热流体（水蒸汽）在管外流动。
冷、热两种流体呈逆流流动，通过间壁进行热交换。
流体在圆形管道内无相变时的准数关联式为 4.0Pr Re mA Nu =，将非线性转化为线性关系。
将实验得到的若干组Nu ，Re 和Pr 数据，由回归法确定系数m A ,值。
具体测定方法如下：对于准数关联式4.0Pr RemA Nu =（流体被加热时），将4.0Pr 移至左边，两边取对数，令()0.4lg Pr y Nu =，lg ;lg Re a A x ==,得y a mx =+,此式为一元线性式，按回归法即可得m 。
6.2.1 m 的计算：在双对数坐标系中以Re 为横坐标，以4.0Pr Nu 为纵坐标。
将测得的6组数据处理后得到6对横、纵坐标，在双对数坐标系中描出6个点，将6个点相连得一直线。
该直线的斜率即为准数关联式中的m 。
实验报告-气-汽对流传热综合实验
气-汽对流传热综合实验1。
光滑套管换热器传热系数的测定数据记录与整理表传热管内径d i =0.020 m 有效长度L i =1。
00 m 冷流体：空气（管内）热流体：蒸汽（管外）2. 强化套管换热器传热系数及强化比的测定数据记录与整理表传热管内径d i =0.020 m 有效长度L i =1。
00 m 冷流体:空气（管内）热流体：蒸汽(管外）1孔板压差ΔP kPa 0。
15 0.67 1.15 1。
70 2.23 空气入口温度t1℃29。
0 30。
1 30。
9 31。
6 32.2 空气出口温度t2℃90。
7 85。
1 82.6 81.9 82.4 壁面温度T w℃99。
6 99。
7 99.8 99.9 99。
9 管内平均温度t m℃59。
9 57.6 56.8 56。
8 57。
3 空气密度ρm kg/ m3 1.060 1。
068 1。
071 1。
071 1.069 空气导热系数λm＊100 W/ m·℃ 2.895 2.879 2.874 2.874 2。
877 空气定压比热容Cpm kJ/ kg·℃1。
005 1.005 1.005 1。
005 1.005 空气粘度μm*10000Pa·s 2。
01 2.00 1.99 1。
99 2.00 空气进出口温度差Δt℃61。
7 55。
0 51。
7 50。
3 50。
2 平均温差Δt m℃39。
7 42.1 43.0 43.1 42。
6 20℃时空气流量V20m3/ h 8。
79 18。
58 24。
34 29.59 33.89 管内平均流量V m3/ h 9。
837 20.613 26。
902 32。
666 37。
432 平均流速u m/s 8.70 18。
22 23。
78 28。
88 33.09传热量Q W 179.60 338。
02 392.16 491。
27 560。
77 对流传热系数αi W/m2·℃71。
实验四 气汽对流传热综合实验报告
度近似相等,用 来表示。
管内换热面积:
(3)
式中, 为内管管内径, ; 为传热管测量段的实际长度, 。
由热量衡算式:
(4)
其中质量流量由右式求得: 式中, 为冷流体在套管内的平均体积流量,
流体的密度,
。
(5) ; 为冷流体的定压比热,
; 为冷
与 可根据定性温度 查得, 取一定的测量手段得到。 2、对流传热系数准数关系式的实验确定
实验外管外径 Do(mm)
测量段(紫铜内管)长度 L(m)
强化内管内插物
丝径 h(mm)
(螺旋线圈)尺寸
节距 H(mm)
加热釜
操作电压 操作电流
20、00 22、0
50 57、0 1、00
1 40 ≤200 伏 ≤10 安
2、实验的测量手段
(1)空气流量的测量 空气流量计由孔板与差压变送器与二次仪表组成。该孔板流量计在 20℃时标定的流量与压差
为冷流体进出口平均温度。
流体在管内做强制湍流,被加热状态,准数关联式的形式为:
可采
(6)
其中,
,
,
实验四 气汽对流传热综合实验报告
物性数据
可根据定性温度 查得。经计算可知,对于管内被加热的空气,普兰
特常数 变化不大,可认为就是常数,则关联式的形式简化为:
(7)
这样通过实验确定不同流量下的 与 ,然后用线性回归方法确定
3、 实验设备流程图
实验四 气汽对流传热综合实验报告
图 2 空气-水蒸气传热综合实验装置流程图 1-普通套管换热器;2-内插有螺旋线圈的强化套管换热器;3-蒸汽发生器;4-旋涡气泵;5-旁
路调节阀;6-孔板流量计;7-风机出口温度(冷流体入口温度)测试点; 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; 14-蒸汽上升主管路;15-加水口;16-放水口;17-液位计;18-冷凝液回流口
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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 i 的测定 对流传热系数 i 可以根据牛顿冷却定律，用实验来测定。
i＝
Qi
t m Si
（2-1）
式中： i —管内流体对流传热系数，W/(m
2
·℃)；
Qi—管内传热速率，W； Si—管内换热面积，m 2；
t mi —内管壁面温度与内管流体温度的平均温差，℃。
（2-3）
式中：di—内管管内径，m； Li—传热管测量段的实际长度，m；
由热量衡算式：
Qi Wic pi (ti 2 ti1) （2-4）
其中质量流量由下式求得：
Wi Vi i 3600
（2-5）
式中：Vi—冷流体在套管内的平均体积流量，m / 3h；
cpi—冷流体的定压比热，kJ / (kg·℃)；
真正效果和经济效益，则必须考虑阻力因素，阻力系数随着换热系数的增加而增加，从而导 致换热性能的降低和能耗的增加，只有强化比高且阻力系数小的强化方式，才是最佳的强化 方法。
四、 实验装置与流程
1． 实验流程图及基本结构参数： 如图 2-2 所示，实验装置的主体是两根平行的套管换热器，内管为紫铜材质，外管为不
实验二、强化套管换热器传热系数及其准数关联式及强化比的测定 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；提高现有换热器的换热能力；使换热器能在较低温差下工作；并且能够减少 换热器的阻力以减少换热器的动力消耗，更有效地利用能源和资金。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பைடு நூலகம்方法来强化传热。
ρi—冷流体的密度，kg /m 。3
cpi 和 ρi 可根据定性温度 tm 查得，
tm
ti1 ti 2
为冷流体进出口平均温度。ti1、ti2、
2
tw、Vi 可采取一定的测量手段得到。
2. 对流传热系数准数关联式的实验确定
流体在管内作强制湍流，处于被加热状态，准数关联式的形式为
Nui
A
Rei
m
Prin
平均温差由下式确定：
t mi t w (ti1 ti 2 ) 2
式中：ti1，ti2—冷流体的入口、出口温度，℃；
（2-2）
tw—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 tw 来表示。
管内换热面积：
Si di Li
锈钢管，两端用不锈钢法兰固定。实验的蒸汽发生釜为电加热釜，内有 2 根 2.5kW 螺旋形电 加热器，用 200 伏电压加热（可由固态调压器调节）。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，由另一端蒸汽出口自然喷出，达到逆流换 热的效果。
螺旋线圈的结构图如图 2-1 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，因而可以 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 于节省能源。螺旋线圈是以线圈节距 H 与管内径 d 的比值为主要技术参数，且节距与管内径 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 Nu B Re 的m 经验公式，其中 B 和 m 的值因螺旋丝尺寸不同而不同。
.
（2-6）
其中： Nui ， Rei i i i ， Pr i
物性数据 λi、cpi、ρi、μi 可根据定性温度 tm 查得。经过计算可知，对于管内被加热的 空气，
普兰特准数 Pri 变化不大，可以认为是常数，则关联式的形式简化为：
Nui A Rei Pmr
0.4 i
（2-7）
通过实验确定不同流量下的 Rei 与 Nui ，然后用线性回归方法确定 A 和 m 的值。
20
21
东
图 2-2 空气-水蒸气传热综合实验装置流程图（A 型） 实验装置： 1—普通套管换热器；2—内插有螺旋线圈的强化套管换热器；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；14—传热系数分布实验套盒（本实验不使用）； 15—紫铜管；16—加水口；17—放水口；18—液位计； 19—热点偶温度测量实验测试点接口；20—普通管测压口；21—强化管测压口
一、 实验目的：
气—气传热综合实验讲义
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 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方法，确定关联式 Nu A Re mPr 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 实验研究，测定其准数关联式 Nu B Re m中常数 B、m 的值和强化比 Nu / Nu 0 ，了解强化 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；
②
对 i
的实验数据进行线性回归，求关联式
Nu=BRe
m
中常数
B、m
的值。
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
p1 ~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 Nu0，计算传热强化比 Nu/Nu0。
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 i 。
②
对 i
的实验数据进行线性回归，求关联式
m 0.4
Nu=ARe Pr 中常数
A、m
的值。
③ 测定 5~6 个不同流速下简单套管换热器的管内压降 p1。
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 i 。
图 2-1 螺旋线圈强化管内部结构
在本实验中，采用实验 2-1 中的实验方法确定不同流量下的 Rei 与 Nui ，用线性回归方法
可确定 B 和 m 的值。 单纯研究强化手段的强化效果（不考虑阻力的影响），可以用强化比的概念作为评判准则，
它的形式是： Nu Nu0 ，其中 Nu 是强化管的努塞尔准数，Nu0是普通管的努塞尔准数，显然， 强化比 Nu Nu0 ＞1，而且它的值越大，强化效果越好。需要说明的是，如果评判强化方式的