实验四气汽对流传热综合实验报告
中南大学化工原理实验④对流传热
0.0549 0.0713 0.0781 0.0899 0.0958
同一双对数坐标系中绘制光滑管、波纹管的 Nu～Re 的关系图：
双对数坐标系中螺纹管的Nu-Re的关系图 2.5 y = 2.3116x - 8.4856 2
1.5
lgNu
1 0.5 0 4.4
4.45
4.5 lgRe
4.55
4.6
1．实验前的准备 （1）向电加热釜加水至液位计上端红线处。 （2）检查空气流量旁路调节阀是否全开。 （3）检查普通管支路各控制阀是否已打开，保证蒸汽和空气管路的畅通。 （4）接通电源总闸，设定加热电压，启动电热锅炉开关，开始加热。
2．实验开始 （1）当蒸汽压力稳定后，启动旋涡气泵并运行一段时间，保证实验开始时空气 入口温度 t1 （℃）稳定。 （2）调节空气流量旁路阀的开度或主阀开度，使孔板流量计的压差计读数为所 需的空气流量值。 （3）稳定 5－8 分钟左右读取压差计读数，读取空气入口、出口的温度值 t1 、 t 2 （温度测量可采用热电偶或温度计） 、空气压力值 p1、空气入、出口之间压力差 p2、 蒸汽温度值 t3 及压力值 p3,孔板流量计读数 p4。 （4）调节空气流量，重复（3）与（4）共测 6－10 组数据（注意：在空气入、 出口之间压力差 p2 最大值与最小值之间可分为 6-10 段） 。 （5）实验过程，要尽可能保证蒸汽温度或压力稳定，在蒸汽锅炉加热过程（蒸 汽温度或压力变化较大）不要记录数据。 3．实验结束 （1）关闭加热器开关。 （2）过 5 分钟后关闭鼓风机，并将旁路阀全开。 （3）切断总电源。
0.4984 0.6028 0.7682 0.8273 0.8746
0.0951 0.1231 0.1856 0.2052 0.2217
对流传热综合实验
六、思考题
1）实验中冷流体和蒸汽的相对流向对传热效果有何 影响?
2）在计算空气质量流量时所用到的密度值与求雷诺 数时的密度值是否一致？它们分别表示什么状态 下的密度，应在什么条件下进行计算。
3）实验过程中，冷凝水不及时排走，会产生什么影 响？如何及时排走冷凝水？如果采用不同压强的 蒸汽进行实验，对α关联式有何影响？
给热系数的因素和强化传热的途径。
二、基本原理
传热过程达到稳定时
T
Q m1c p1 T1 T2 m2c p2 t2 t1 1 A1 T TW M 2 A2 tW t m
KAtm
TW
tW
t
图 4－1 间壁式传热过程示意图
三、实验装置流程
图一 空气-水蒸气换热综合实验流程图
由实验数据作图拟合曲线，确定常数A及m的值；
3）以 ln Nu/Pr 0.4 为纵坐标， lnRe 为横坐标，
将处理后的实验数据标绘在图上，并与经验式比较
Nu/Pr 0.4 0.023 Re0.8
5）比较普通管和强化管的给热系数的大小； 6）比较列管换热器在冷热介质流量相同的情况下，
并流和逆流时的给热系数的大小。
4）通过不锈钢软管，将蒸汽发生器出气管和装置进 蒸汽接口连接好。打开水汽排空阀，排出上次实 验余留的冷凝水，在整个实验过程中也保持一定 开度并注意开度适中。
5）在通水蒸汽前，也应将蒸汽发生器到实验装置之 间管道中的冷凝水排除，否则夹带冷凝水的蒸汽 会损坏压力表及压力变送器。
6）具体排除冷凝水的方法是：关闭蒸汽进口阀门， 打开冷凝水排空阀，当听到蒸汽通过的响声时关 闭冷凝水排除阀，方可进行下一步实验。
7）开始通入蒸汽时，蒸汽进口阀的开度不可太大， 务必让蒸汽徐徐流入换热器中，使系统由“冷态”
空气-水蒸气对流给热系数测定实验报告
空气-水蒸气对流给热系数测定实验报告本实验使用臭氧编码器，通过悬浮思路分析，利用不同的匀速度下不同的温度差分析空气-水蒸气的对流换热系数，帮助我们理解空气-水蒸汽对流的过程。
本文将对实验的设备、方法、结果及分析进行详细介绍。
一、实验设备1. 实验室气体混合系统2. 实验室压力传感器4. 实验室水蒸气浸润计6. 实验室数据采集器二、实验方法1. 设计实验2. 实验片段将实验室气体混合系统、压力传感器、温度传感器、水蒸气浸润计和湿度传感器等设备设置在实验室中，同时使用数据采集器对数据进行实时记录。
在实验中，我们首先设置了一个不同的温度差，然后观察它们在不同的匀速度下的换热系数。
通过计算，我们可以得到不同匀速下不同温度差的换热系数。
三、实验结果及分析通过实验结果和数据分析，我们得到不同温度差和匀速度下的换热系数。
1. 换热系数随着温度差的增加而增加我们可以看到，在温度差越大的情况下，热传导的能力也越强。
颗粒与颗粒之间的间距越小，热量间的转移就越快，因此换热系数也越高。
当温度差在一定的范围内，换热系数与温度差的平方成正比。
我们还可以看到，在匀速越大的情况下，换热系数也会越大。
当匀速越大时，颗粒间的热传导也会越快，从而使换热系数更大。
综合以上分析，我们可以得到空气-水蒸汽的对流换热系数与温度差和匀速度密切相关。
当温度差和匀速度越大时，换热系数也会越大。
同时，通过这些实验结果，我们可以更好地理解空气-水蒸汽对流的过程。
四、实验结论通过本次实验，我们可以得出以下结论：1. 空气-水蒸汽的对流换热系数与温度差成正比，当温度差越大时，换热系数也会越大。
因此，我们可以通过控制空气-水蒸汽的温度差和匀速度来控制其换热系数，从而更好地理解热传导过程。
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iii 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： 221t 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：3600mm 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，221t 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 ， mmm 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。
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4传热(空气—蒸汽)
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。
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，℃。
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。
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化学实验教学中心
实验报告
化学测量与计算实验Ⅱ
实验名称：气-汽对流传热综合实验报告
学生姓名：学号：
院（系）：年级：级班
指导教师：研究生助教：
实验日期： 2017.05.26 交报告日期： 2017.06.02
（二）强化管换热器传热系数、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的方法来强化传热的。
螺旋线圈的结构图如图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αα=Bααα的经验公式，其中B和m的值因螺旋丝尺寸不同而不同。
采用和光滑套管同样的实验方法确定不同流量下得Rei和αα，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
⁄，其中αα是强化管的努塞尔准数，αα0是普通管判准则，它的形式是：αααα0
⁄>1，而且它的值越大，强化效果越好。
的努塞尔准数，显然，强化比αααα0
（4）气源(鼓风机)
又称旋涡气泵,XGB─2型,由无锡市仪表二厂生产,电机功率约0.75 KW(使用三相电源),在本实验装置上,产生的最大和最小空气流量基本满足要求,使用过程中,•输出空气的温度呈上升趋势。
3. 实验设备流程图
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；。