总传热系数的测定.doc(实验)
列管式换热器传热系数的测定实验报告
CB-4列管式换热实验报告一、实验目的1. 测定列管换热器的总传热系数。
2. 考察流体流速对总换热系数的影响。
3. 比较并流流动传热和逆流流动传热的特点二、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()()mp p t KA t t c m T T c m Q ∆=-=-=12222111 （1-1）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，℃；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，℃；Tt图4－1间壁式传热过程示意图热、冷流体间的对数平均温差可由式（4—2）计算，()()12211221ln t T t T t T t T t m -----=∆ （1-2）列管换热器的换热面积可由式（1—3）算得，dL n A π⋅= （1-3）其中，d 为列管直径（因本实验为冷热流体强制对流换热，故各列管本身的导热忽略，所以d 取列管内径），L 为列管长度，n 为列管根数，以上参数取决于列管的设计，详见下文附表。
由此可得换热器的总给热系数，mt A QK ∆=（1-4） 在本实验装置中，为了尽可能提高换热效率，采用热流体走管内、冷流体走管间形式，但是热流体热量仍会有部分损失，所以Q 应以冷流体实际获得的热能测算，即)(12222t t C V Q p -=ρ （1-5）则冷流体质量流量m 2已经转换为密度和体积等可测算的量，其中2V 为冷流体的进口体积流量，所以2ρ也应取冷流体的进口密度，即需更具冷流体的进口温度（而非定性温度）查表确定。
实验四传热系数测定实验
实验四 传热系数测定实验1．实验目的（1）观察水蒸汽在水平管外壁上的冷凝现象；（2）测定空气－水蒸汽在套管换热器中的总传热系数；（3）测定空气在圆形直管内强制对流时的传热膜系数及其与雷诺数Re 的关系。
2．基本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）：()()mW 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mi P i t S t t C V K ∆-=)(12ρ空气在管内的对流传热系数（传热膜系数） m w i P i t t S t t C V )()(12--=ρα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，℃； S 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 t t 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，℃。
当内管材料导热性能很好，且管壁很薄时，可认为内管内外壁温度相同，即测得的外壁温度视为内壁温度。
流体在圆形直管内作强制湍流（流体流动的雷诺数Re ＞10000）时，对流传热系数αi与雷诺数Re 的关系可近似写成 ni A Re =α式中A 和n 为常数。
总传热系数的测定
总传热系数的测定一、实验目的1.了解换热器的结构，掌握换热器的操作方法。
2.掌握换热器总传热系数K 的测定方法。
3.了解流体的流量和流向不同对总传热系数的影响二、基本原理在工业生产中，要完成加热或冷却任务，一般是通过换热器来实现的，即换热器必须在单位时间内完成传送一定的热量以满足工艺要求。
换热器性能指标之一是传热系数K 。
通过对这一指标的实际测定，可对换热器操作、选用、及改进提供依据。
传热系数K 值的测定可根据热量恒算式及传热速率方程式联立求解。
传热速率方程式：Q =kS ∆t m（1）通过换热器所传递的热量可由热量恒算式计算，即Q =W h C ph （T 1－T 2）=W c C pc （t 2－t 1）＋Q 损（2） 若实验设备保温良好，Q 损可忽略不计，所以Q =W h C ph （T 1－T 2）=W c C pc （t 2－t 1） （3） 式中，Q 为单位时间的传热量，W ；K 为总传热系数，W/(m 2·℃)；∆t m 为传热对数平均温度差，℃；S 为传热面积（这里基于外表面积），m 2；W h ,W c 为热、冷流体的质量流量，kg/s ；C ph ,C pc 为热、冷流体的平均定压比热，J/(kg ·℃)；T 1,T 2为热流体的进出口温度，℃；t 1,t 2为冷流体的进出口温度，℃。
∆tm 为换热器两端温度差的对数平均值，即1212ln t t t t t m ∆∆∆-∆=∆（4） 当212≤∆∆t t 时，可以用算术平均温度差(212t t ∆+∆)代替对数平均温度差。
由上式所计算出口的传热系数K 为测量值K 测。
传热系数的计算值K 计可用下式进行计算：∑+++=S i R K λδαα1110计 （5）式中，α0为换热器管外侧流体对流传热系数，W/(m 2·℃)；αi 为换热器管内侧流体对流传热系数，W/(m 2·℃)；δ为管壁厚度，m ；λ——管壁的导热系数，W/(m 2·℃)；R S 为污垢热阻，m 2·℃/W 。
总传热系数测定实验报告
总传热系数测定实验报告总传热系数测定实验报告引言：传热是物质内部或不同物质之间热量传递的过程，对于工程领域来说，准确测定传热系数是非常重要的。
本实验旨在通过测定不同材料的总传热系数，探究热传导的规律，并提供准确的数据支持。
实验原理：总传热系数是指在热传导过程中，包括热传导、对流和辐射等多种传热方式的综合效果。
实验中，我们采用热板法来测定材料的总传热系数。
该方法通过在材料两侧分别加热和冷却的热板，测量两侧温度差和热流量，从而计算出总传热系数。
实验步骤：1. 准备工作：清洁实验台面，确保实验环境整洁；校准温度计，保证测量的准确性。
2. 将待测材料样品放置在热板之间，并确保与热板接触良好。
3. 打开热板的加热和冷却装置，使两侧的温度分别保持在设定的温度。
4. 在实验过程中，记录下材料两侧的温度和热流量，以便后续计算总传热系数。
5. 实验结束后，关闭热板装置，取下待测材料样品。
实验数据处理：根据实验记录的温度和热流量数据，我们可以计算出待测材料的总传热系数。
首先，根据热板的加热功率和冷却功率，计算出热流量。
然后，根据材料两侧的温度差和热流量，利用传热方程计算出总传热系数。
最后，对多组实验数据进行平均，得到最终的总传热系数。
实验结果分析：通过实验测定，我们得到了不同材料的总传热系数。
通过对结果的分析，我们可以发现不同材料的传热性能存在差异。
例如，金属材料通常具有较高的传热系数，而绝缘材料的传热系数较低。
这与材料的导热性能以及内部结构有关。
此外，我们还可以通过比较不同温度下的传热系数，研究材料的温度依赖性。
实验误差分析：在实验过程中，由于实验条件和仪器精度的限制，可能会引入一定的误差。
例如，温度计的精度、热板与材料接触的不完全等都会对实验结果产生影响。
为了减小误差，我们在实验中尽量保持实验环境稳定，同时进行多组实验并求平均值，以提高结果的准确性。
实验应用：总传热系数的测定在工程领域具有广泛的应用。
例如，在建筑领域，通过测定建筑材料的传热系数，可以评估其保温性能，为建筑节能提供依据。
非稳态传热平均总传热系数的测定
非稳态传热平均总传热系数的测定0422102李建国实验目的：1.通过对不同转速下平均总传热系数的测定，掌握使用夹套热转换器实验的组织方法。
2.初步建立平均总传热系数和转速之间的关系，加深对经验公式的了解。
实验原理：套管式换热器是化工生产中常用传热设备。
其基本实验原理如下换热器的传热速率Q可以表示为：Q=K*A m* △ T m式中：Q——单位时间传热量，J ;K --- 总传热系数，W/m・K;A m—传热面积，m；.订一—平均温差，K或°C=T m =[ （T蒸-T 进）-（T蒸-T 出）]/[ （InT 蒸-T 进）/ （T蒸-T 出）]如图所示，夹套式反应器中盛有质量为m kg的反应物，加热用水蒸汽压力为101.3kPa, 使反应物由室温升至80C，在该温度范围内平均比热为Cp，热交换器传热面积为A，搅拌浆可在0-600r/m可无级调速。
本实验采用夹套式反应釜测定平均总传热系数及平均总传热系数与转速的关系，由于搅拌浆不断搅拌，为非稳态过程，反应所需的时间：m*Cp T-T1* lnK*A T-T2式中：T ——反应加热所需时间/ST为蒸汽温度/K或°CT1 ――反应物初始温度/K或°CT2――反应物最终温度/K或°CCp――该温度范围内平均比热/J.kg1.K-1 K――平均总传热系数/ w/m2-K A—热交换面积/m m 反应器内反应物质量/kg如图，水蒸汽从夹套上部接管进入，冷凝水从下部接管排出。
在容器中加入搅拌浆，使液体强制对流，提高总传热系数。
同时在反应器溶液不同高度放置三个热电偶以监测反应过程中温度变化情况。
实验方法与步骤：1. 准备工作①将m kg 反应物加入夹套式热交换器中。
②各处装入热电偶，记录初始温度T1 ，室温T '，大气压力P0③管外101.3kPa 下蒸汽备用。
2．实验步骤方法一：①缓慢开启搅拌浆，设置转速n为50r/m,自由转动5min,使反应器内搅拌均匀，避免刚开始启动，各处速率不一样。
传热系数的测定实验
实验４ 传热系数的测定实验一、实验目的⒈ 测定流体在套管换热器内作强制湍流时的对流传热系数i α。
⒉ 并将实验数据整理成准数关联式Nu=ARe m Pr 0.4形式，确定关联式中常数A 、m 的值。
⒊ 了解强化传热的基本理论和采取的方式。
二、实验原理实验2-1 普通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 根据牛顿冷却定律im ii S t Q ⨯∆=α （4-1） 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；m t ∆—冷热流体间的平均温度差，℃。
()()221i i w m t t T t +-=∆ （4-2）式中：t i1，t i2—冷流体的入口、出口温度，℃；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t w 来表示，由于管外使用蒸汽，近似等于热流体的平均温度。
管内换热面积：i i i L d S π= （4-3）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：)(12i i pi i i t t c W Q -= （4-4）其中质量流量由下式求得：3600ii i V W ρ=（4-5）式中：V i —冷流体在套管内的平均体积流量，m 3 / h ； c pi —冷流体的定压比热，kJ / (kg ·℃)； ρi —冷流体的密度，kg /m 3。
c pi 和ρi 可根据定性温度t m 查得，221i i m t t t +=为冷流体进出口平均温度。
t i1，t i2， t w ， V i 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 i mii A Nu Pr Re =. （4-6）其中： i ii i d Nu λα=， i i i i i d u μρ=Re ， ii pi i c λμ=Pr 物性数据λi 、c pi 、ρi 、μi 可根据定性温度t m 查得。
传热综合实验测定列管换热器总传热系数
实验名称: 传热综合实验测定列管换热器一、实验内容测定列管式换热器的对流传热系数K。
二、实验目的通过测定列管换热器传热数据计算总传热系数K，加深对其概念的理解。
三、实验基本原理（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)T2(1-2)式中：Q----热量(W)；S----传热面积(m2)；△Tm----冷热流体的平均对数温差(℃)；K----总传热系数(W/(m2·℃))；C P----比热容(J/(Kg·℃))；W----冷流体质量流量(Kg/s)；T2-T1----冷流体进出口温差(℃)。
（2）换热器简介列管式换热器：是固定管板式换热器，它是列管换热器的一种。
它由壳体、管束、管箱、管板、折流挡板、接管件等部分组成。
其结构特点是，两块管板分别焊于壳体的两端，管束两端固定在管板上。
它具有结构简单和造价低廉的优点。
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。
四、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）打开列管式换热器热流体进口阀和列管式换热器冷流体进口阀。
传热系数测定的实验
传热系数测定的实验（水蒸气-空气体系）一.实验目的1.了解管套式换热器的结构2.观察水蒸气在水平换热管外壁上的冷凝现象，判断冷凝类型3.测定水蒸气—空气在换热器中的总传热系数K和对流给热系数a，加深对其概念和影响因素的理解。
4.学习线性回归法确定关联式Nu=ARe m pr0.4中常数A，m的值5.掌握热电偶测量温度的原理和方法二.实验原理1.总传热系数的测定在套管换热器中，环隙通以水蒸气，内管通冷空气，水蒸气冷凝放出热量加热空气。
当冷热液体在换热器内进行稳定传热时，该换热器同时满足热量衡算和传热速率方程，若忽略热损失，公式如下：Q=KAΔt m=q m c p(t2-t1)三．实验内容1.衡量水蒸气-空气通过换热器的总传热系数K对实验数据进行线性回归，求出准数方程Nu=ARe m pr0.4中的常数A，M的值2.通过计算分析影响总传热系数的因素四.实验装置来自蒸汽发生器的水蒸气进入不锈钢套管换热器，与来自风机的空气进行热交换，冷凝水通过管道排入地沟，冷空气经转自流量计进入套管换热器内管热交换后装置。
实验流程如图：五．实验步骤1.检查蒸汽发生器的仪表和水位是否正常。
2.打开换热器的总电源开关，打开仪表电源开关，观察仪器读数是否正常。
3.当蒸汽压稳定后，排除蒸汽发生器到实验装置之间管道中的冷凝水，防止夹带冷凝水的蒸汽损坏压力表及压力变送器。
4.打开换热器内的不凝性气体排除阀。
5.刚开始通入蒸汽时，要仔细调节蒸气进口阀的开度，让蒸气徐徐流入换热器中，逐渐加热，由冷态转变为热态，不得少于10MIN。
6.恒定空气流量，改变蒸气压，测量4组实验数据。
改变客气流量，恒定蒸汽压，测量4组数据7.实验完毕，清理实验场地。
传热系数测定的实验（水-热空气体系）一.实验目的1.了解列管式换热器的结构。
2.测定水-热空气在换热器中的总传热系数K和对流给热系数α加深对其概念影响因素的理解。
3.学习线性回归法确定关联式Nu=ARe m pr0.4中常数A，m的值4.掌握热电偶测量温度的原理和方法二．实验原理在列管式换热器中，壳程通冷水，管程通热空气，热空气冷却放热加热水。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
总传热系数测定实验
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． 测定饱和水蒸气在圆形管外壁上的冷凝给热系数；
二、基本原理
在套管换热器中，环隙通以水蒸气，内管管内通以空气，水蒸气冷凝放热以加热空气，在传热过程达到稳定后，有如下公式：
V ρC P (t 2-t 1)=K A m t ∆
其中：
V ：空气体积流量，m 3/s
A ：内管的外壁的传热面积，m 2 ρ：空气密度，kg/m 3
C P ：空气平均比热，J/(kg ℃)
t 1、t 2：空气进、出口温度，℃
T 1、T 2：蒸汽进、出口温度，℃
m t ∆：对数平均温差，℃ 1
2211221ln
)
()(t T t T t T t T t m -----=
∆
若能测得被加热流体的V 、t 1、t 2，内管的换热面积A 以及水蒸气温度T 1、T 2，即可计算实测的水蒸气（平均）冷凝给热系数。
三、实验装置与流程
实验装置如下图
水蒸气～空气换热流程图
来自蒸汽发生器的水蒸气进入玻璃套管换热器，与来自风机的风进行热交换，冷凝水经疏水器排入地沟。
冷空气经孔板（转子）流量计进入套管换热器内管（紫铜管），热交换后排出装置外。
2．设备与仪表规格
（1）紫铜管规格：直径φ21×2.8mm，长度L=1000mm
（2）外套玻璃管规格：直径φ100×5mm，长度L=1000mm
（3）压力表规格：0～0.1MPa
四、实验步骤与注意事项
1．打开总电源空气开关，打开仪表及巡检仪电源开关，给仪表上电。
2．打开仪表台上的风机电源开关，让风机工作，同时打开冷流体入口阀门，让套管换热器里冲有一定量的空气。
3．打开冷凝水出口阀，注意只开一定的开度，开的太大会让换热桶里的蒸汽跑掉，关的太小会使换热玻璃管里的蒸汽压力集聚而产生玻璃管炸裂。
4．在做实验前，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。
关闭蒸汽进口阀门，打开装置下面的排冷凝水阀门，让蒸汽压力把管道中的冷凝水带走，当听到蒸汽响时关闭冷凝水排除阀。
5．刚开始通入蒸汽时，要仔细调节蒸汽进口阀门的开度，让蒸汽徐徐通入换热器中，
逐渐加热，由“冷态”转变为“热态”，不得少于10分钟，以防止玻璃管因突然受热、受压而爆裂。
6．当一切准备好后，打开蒸汽进口阀，蒸汽压力调到0.01Mpa，并保持蒸汽压力不变。
（可通过调节排不凝性气体阀以及蒸汽进口阀来实现。
）
7．调节转子流量计调节空气流量，等稳定后记录实验数值；改变不同流量，记录不同流量下的实验数值。
8．记录8～10组数据，完成实验。
关闭蒸汽进口阀继续通空气，等系统温度降到80℃以下，关闭空气进口阀，关闭仪表电源和风机的电源。
9．关闭蒸汽发生器。
五、实验数据记录及处理
1．数据记录
六、实验报告
1．计算各冷流体总传热系数。
2．说明蒸汽冷凝给热系数的实验值和冷流体给热系数实验值的变化规律。
七、思考题
1．实验中冷流体和蒸汽的流向，对传热效果有何影响?
2．蒸汽冷凝过程中，若存在不冷凝气体，对传热有何影响、应采取什么措施？
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？
4．如果采用不同压强的蒸汽进行实验，对α关联式有何影响？。