具有对流换热条件的伸展体传热特性试验
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。
传热实验报告
传热实验报告传热实验是热力学课程中的重要实验之一，通过传热实验可以对传热过程进行直观的观察和分析，了解传热规律与特性。
本次实验我们使用了传导、传 convection、辐射传热三种方式进行传热实验，并进行了实验数据的分析。
实验仪器：热导仪、试样、流体传热实验器、红外线辐射仪。
实验步骤：1. 传导传热实验：先将试样加热到恒定温度，用热导仪测量试样两侧的温度差，测量时间为10分钟，并记录测量结果。
2. 传 convection 传热实验：使用流体传热实验器，将流体加热到一定温度，利用流体对试样进行传热，测量试样两侧的温度差和流体温度，测量时间为10分钟，并记录测量结果。
3. 辐射传热实验：使用红外线辐射仪，对试样进行辐射传热实验，测量试样的辐射功率和温度差，测量时间为10分钟，并记录测量结果。
实验结果和分析：1. 传导传热实验：根据测量结果，我们可以得到试样的传导热流量。
传导热流量和温度差呈线性关系，即传导热流量与温度差成正比。
传导热流量与试样的导热性能有关，导热性能越好，传导热流量越大。
2. 传 convection 传热实验：传 convection 传热是流体对试样进行传热的过程。
根据测量结果，我们可以得到传 convection 传热的热流量。
传 convection 传热的热流量与流体温度差、试样的表面积和流体对流传热系数有关。
流体温度差越大、试样表面积越大、流体对流传热系数越大，传 convection 传热的热流量越大。
3. 辐射传热实验：辐射传热是通过辐射获得的热流量。
根据测量结果，我们可以得到试样的辐射功率。
辐射功率与试样的表面积、温度差和辐射系数有关。
试样表面积越大、温度差越大、辐射系数越大，辐射功率越大。
通过对实验结果的分析，我们可以得出传热实验中的一些结论：1. 传热方式不同，热流量和传热特性也不同。
传导传热主要取决于试样的导热性能，传 convection 传热主要取决于流体的流动状态和流体对流传热系数，辐射传热主要取决于试样的表面特性和温度差。
伸展体的稳态导热特性2
伸展体的稳态导热特性工程上常有许多沿着细长伸展体传递热量的问题，其基本特征是：温度一定的基面伸入与其温度不同的介质中，热量从其横截面沿伸展方向传递的同时，还通过其表面与液体进行对流换热，因而沿伸展体伸展方向温度也相应变化。
本实验是测量一等截面紫铜圆管在与液体进行对流换热的条件下沿管长的温度变化。
一、实验目的及要求1．通过实验，求解具有对流换热条件下伸展体导热的特性（如温度沿轴线分布规律，对流换热系数α，最小过余温度的位置及散热量Q等）；2．了解热电偶测温的方法。
二、实验装置及测量系统本实验装置由风道、风机、伸展体、加热器及测温系统所组成，详见图3-1所示，伸展体是一内径为Φ1=10mm，外径为Φ2=11.5mm，长度为L=200mm，导热系数为的等截面紫铜管，水平置于有机玻璃制成的近似矩形的风道中，轴流风机固定在风道尾部上平面，由于风机的抽吸，风道中空气均匀横向掠过伸展体表面造成强迫对流换热工况，伸展体两端分别装有一组电加热器，各由一只调压器提供电源并控制其功率，以维持二端处于所要求的温度t1和t2。
为了改变空气在流过圆管表面时的速度，以达到改变换热系数的目的，风机转速可调（分为高、中、低三档），采用铜—康铜热电偶测量伸展体轴向过余温度，热端安装在一可移动的拉杆上，与伸展体内壁相接触，冷端则置于风道中，并分别用导线接到电子电位差计上，热端所处位置由拉杆及标尺确定。
三、实验原理具有对流换热条件的等截面伸展体，当长度与横截面积之比很大时，可视为一维导热，若为常物性，其导热微分方程式为：（3-1）式中m——系数，（1/米）；θ——过余温度，（℃）；——伸展体x截面处的温度（℃）；——伸展体周围介质的温度（℃）；U——伸展体横截面的周长（米）；A——伸展体横截面积（米2）伸展体内的温度分布规律是由边界条件及m值来决定的，本实验装置的边界条件是：当当于是方程（3-1）的解为：（3-2）当时，伸展体过余温度分布曲线如图3-2所示。
上海大有仪器 伸展体的导热特性实验台 DYR039
上海大有仪器伸展体的导热特性实验台
型号：DYR039
一.实验目的
1.通过实验，求解具有对流换热条件的伸展体导热的特性（如温度沿轴线分布规律、对流换热系数、最小过余温度的位置Xmin等）；
2.了解热电偶测温的方法。
二.技术指标
1.工作电源AC220V、50Hz，单相三线制、功率1500W；安全保护：具有接地保护、漏电保护、过流保护；
2.电源线路及控制线的安装：须使用环保阻燃电气配线槽，规范整理符合国家标准，具有绝缘、防弧、阻燃自熄等特点，布线整齐，安装可靠，便于查找、维修和调换线路；
3.装置外形尺寸：1000×450×1110mm。
三.主要配置及参数
1.有机玻璃风管、加热器、高温电压表、高温调节、加热管（试件）、位移尺、引风机、热电偶；
2.电源控制系统：双面亚光密纹喷塑电控箱1只、漏电保护器（德力西）、带灯自锁按钮开关（正泰）、调节旋钮、线槽等组成，控制箱面板采用铝质凹字技术制作；
3.双面亚光密纹喷塑实验桌（配万向轮及禁锢脚、调整角可调整桌面水平及固定）；
4.提供实验报告测试样本（作为调试验收标准）等。
具有对流换热条件的伸展体传热特性试验
五．具有对流换热条件的伸展体传热特性实验一、实验目的通过本实验和对实验数据的分析，加深对传热学教学内容的理解，掌握和了解伸展体传热的特性和求解具有对流换热条件的方法。
二、实验方法与设备1. 设备的组装将位于箱体风道中部的伸展体试验的封头取下，将图4所示的伸展体试件按铜管表面的刻线贴好热电偶（用单独的热电偶组）后插入风道，并使热电偶在背风处，如图16所示。
将单独一组10对的热电偶接入热电偶组（一）接口，将伸展体试件的加热导线接入位于面板最右端的接线柱。
图16 伸展体试件安装于风道内2. 实验原理本实验所用试件为一圆紫铜管，其外径0d =19mm ，内径1d =17mm ，长度L=260mm ，具有对流换热的等截面伸展体(常物性)，如图17所示，取导热微分方程为：图17 等截面伸展体对流换热示意图0222=-θϑm dxd (1) 式中：m ——系数，cA hp m λ=， (m 1) θ——过余温度，f t t -=θ， (℃)；t ——伸展体温度， (℃)；f t ——伸展体周围介质温度， (℃)；h ——空气对壁面的表面传热系数，(cm W ο⋅2)； p ——横截面的周长，0d p π=，(m )；λ——空气的导热系数，（m.℃）c A ——伸展体横截面面积，4)(10d d A c -=π，(2m )； 伸展体内的温度分布规律取决于边界条件和m 值得大小。
本实验采用的试件两端为第一类边界条件，即：f w fw t t L x t t x -===-===2211,,0ϑϑϑϑ ； (2)由此，试件内的温度分布规律为式(3)，伸展体在壁面1和壁面2的热流量分别用式(4)和式(5)计算。
伸展体表面和流体之间的对流换热量用式(6)计算。
)()]([)(12mL sh x L m sh mx sh -+=ϑϑϑ (3))(])([)(2101mL sh mL ch m A dx d A c x c θϑλθλφ-=== (4) )()]([)(212mL sh mL ch m A dx d A c L x c θϑλθλφ-=== (5) )(]1)()[(2121mL sh mL ch mA c --=-=θϑλφφφ (6) 根据0=dxd θ，可寻求过余温度最低值处的位置m in x })(/]/)([{12min mmL sh mL ch arcth x θθ-= (7) 3. 实验过程、数据的测量和整理被测试验件被安置在风道中，当风机运行后，气流均匀地横向流过管子表面，由于被测试验件是均质的，因此，其表面传热系数基本相同。
实验十三具有对流换热条件的伸展体传热特性试
实验十三 具有对流换热条件的伸展体传热特性试验一、实验目的与要求目的：通过实验和对实验数据的分析，深入了解伸展体传热的特性，并掌握求解具有对流换热条件的伸展体传热特性的方法。
要求：1、测出一定条件下，导体内不同截面的过余温度值；2、用测得的不同X 位置过余温度θ数据，求实验条件下的m 值及α值；3、根据实验条件，求得的m 值，用分析公式计算过余温度分布，过余温度最低值处的位置及其值，并于实测结果比较。
二、实验原理具有对流换热的等截面伸展体，当长度与横截面之比很大时（常物性），其导热微分方程式为：0222=-θθm dx d fU m λα=式中：θ——过余温度= t-t f （℃）；t ——伸展体温度（℃）；t f ——伸展体周围介质的温度（℃）；α——空气对壁面的换热系数（W/m 2∙℃）； U ——伸展体周长，本试验中U=πd 0（m ）； f ——伸展体截面积，本试验中)(4220i d d f -=π（m 2）； 导热微分方程式0222=-θθm dxd 的通解为：mx mxe c e c -+=21θ（1） 或：)()(21mx sh A mx ch A +=θ（2）21,c c ，21,A A 可由边界条件确定。
二端为第一类边界条件时 X=0 1θθ= X=L 2θθ=代入（2）11211)0()0(θϑ=⇒+=A sh A ch A )()()()(122212mL sh mL ch A mL sh A mL ch A θθθ-=⇒+=得：)}()]([{)(1)]()()()()([)(1)()()()(21211121mx sh x L m sh mL sh mx sh mx sh mL ch mL sh mx ch mL sh mx Sh mL Sh mL Ch mx ch θθθθθθθθθ+-=+-=-+=（3）则： )]}([)({)(12x L m ch mx ch mL sh mdx d --=θθθ （4）)]([)(120mL ch mL sh mdx d x θθθ-==（5）])([)(12θθθ-==mL ch mL sh mdxd Lx（6）过余温度θ最低点的位置X min 由0=dxd θ求得； 式（4）中：0)(≠mL sh m 0=dxd θ即 0)]([)(12=--x L m ch mx ch θθ得)()()()()()()]([12mx ch mx sh mL sh mx ch mL ch mx ch x L m ch ∙-∙=-=θθ由此得到)()()(12mL sh mL ch mx th θθ-=得： X min =⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡-)()(112mL sh mL ch arcth m θθ （7）X=0处导热量)]([)(1201mL ch mL sh mfdxd fx θθλθλ--=-=Φ=（8）X=L 处导热量])([)(122θθλθλ--=-=Φ=mL ch mL sh mfdxd fLx（9）伸展体总散热量]1)()[()(]}1)([]1)([{)(212121-+=-+-=Φ-Φ=ΦmL ch mL sh mf mL ch mL ch mL sh mfθθλθθλ（10）由中点及二端的过余温度 即： X=0 1θθ=2LX =2/L θθ=X=L 2θθ=可求得对应于伸展体工作条件下的m 值，利用（3）式)]2/()2/([)(212/mL sh mL ch mL sh mL θθθ+=（11）因：)2()2(2)22()(Lm ch L m sh L m L m sh mL sh ∙∙=∙+∙=则（11）式成为：)2/(2212/mL ch L θθθ+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=2/2122L arcch L m θθθ （12）三、实验仪器风道、风机、试验元件、主付加热器、测温热电偶等。
对流传热实验报告
一、实验目的1. 理解对流传热的基本原理和影响因素。
2. 掌握对流传热系数的测定方法。
3. 通过实验，验证对流传热理论，并分析实验数据。
二、实验原理对流传热是指流体（如气体或液体）在流动过程中，由于流体各部分之间的温度差异而引起的热量传递。
对流传热系数是描述对流传热能力的一个重要参数，其数值越大，对流传热能力越强。
实验中，采用套管换热器作为对流传热的实验装置，以环隙内流动的饱和水蒸汽加热管内空气。
水蒸汽和空气间的传热过程由三个传热环节组成：水蒸汽在管外壁的冷凝传热，管壁的热传导以及管内空气对管内壁的对流传热。
对流传热系数α可以通过以下公式计算：α = (Q/A) / (ΔT/L)其中，Q为管内传热速率，W；A为管内换热面积，m²；ΔT为管内流体进出口温度差，℃；L为管长，m。
三、实验器材1. 套管换热器：内管为紫铜管，外管为不锈钢管。
2. 水蒸汽发生器：用于产生饱和水蒸汽。
3. 空气压缩机：用于产生压缩空气。
4. 温度计：用于测量流体进出口温度。
5. 流量计：用于测量流体流量。
6. 计时器：用于记录实验时间。
四、实验操作（步骤）1. 将套管换热器安装在实验装置上，连接好水蒸汽发生器和空气压缩机。
2. 调节水蒸汽发生器和空气压缩机的参数，确保实验过程中流体流量稳定。
3. 测量并记录流体进出口温度、流量和管长等参数。
4. 开启水蒸汽发生器和空气压缩机，启动实验装置。
5. 在实验过程中，定时测量并记录流体进出口温度、流量和管长等参数。
6. 停止实验，整理实验数据。
五、数据记录与整理根据实验步骤，记录以下数据：1. 管内径di（m）2. 管长Li（m）3. 冷流体（空气）入口温度t1（℃）4. 冷流体（空气）出口温度t2（℃）5. 热流体（水蒸汽）温度（℃）6. 流量（m³/h）7. 时间（min）根据实验数据，计算对流传热系数α：α = (Q/A) / (ΔT/L)其中，Q为管内传热速率，W；A为管内换热面积，m²；ΔT为管内流体进出口温度差，℃；L为管长，m。
化工原理实验之对流传热实验
化工原理实验之对流传热实验化工原理实验报告之传热实验学院学生姓名专业学号年级二Ο一五年十一月一、实验目的1.测定冷空气—热蒸汽在套管换热器中的总传热系数K；2.测定空气或水在圆直管内强制对流给热系数；3.测定冷空气在不同的流量时，Nu与Re之间的关系曲线，拟合准数方程。
二、实验原理（1）冷空气-热蒸汽系统的传热速率方程为mt KA Q ∆= )ln(2121t t t t t m ∆∆∆-∆=∆，11t T t-=∆，22t T t -=∆)(21t t C V Q p -=ρ式中，Q —单位时间内的传热量，W ;A —热蒸汽与冷空气之间的传热面积，2m ，dl A π=; m t ∆—热蒸汽与冷空气之间的平均温差，℃或K K —总传热系数，)℃/(2⋅m W ； d —换热器内管的内直径，d =20mm l —换热器长度，l =1.3m ；V —冷空气流量，s m /3；pC 、ρ—冷空气密度，3/m kg 空气比热，kg J /;21t t 、—冷空气进出换热器的温度，℃； T —热蒸汽的温度，℃。
实验通过测量热蒸汽的流量V ，热蒸汽进、出换热器的温度T 1和T 2 （由于热蒸汽温度恒定，故可直接使用热蒸汽在中间段的温度作为T ）,冷空气进出换热器的温度t 1和t 2，即可测定K 。
（2）热蒸汽与冷空气的传热过程由热蒸汽对壁面的对流传热、间壁的固体热传导和壁面对冷空气的对流传热三种传热组成，其总热阻为：2211111d h d d bd h K m ++=λ 其中,21h h 、—热空气，冷空气的给热系数，)℃/(⋅m W ；21d d d m 、、—内管的内径、内外径的对数平均值、外径，m ； λ—内管材质的导热系数，)℃/(⋅m W 。
在大流量情况下，冷空气在夹套换热器壳程中处于强制湍流状态，h2较大，221d h d 值较小；λ较大，md dλ1值较小，可忽略，即 1h K ≈（3）流体在圆形直管中作强制对流时对管壁的给热系数关联式为n m C Nu Pr Re '=。
- 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)。
五．具有对流换热条件的伸展体传热特性实验
一、实验目的
通过本实验和对实验数据的分析，加深对传热学教学内容的理解，掌握和了解伸展体传热的特性和求解具有对流换热条件的方法。
二、实验方法与设备
1. 设备的组装
将位于箱体风道中部的伸展体试验的封头取下，将图4所示的伸展体试件按铜管表面的刻线贴好热电偶（用单独的热电偶组）后插入风道，并使热电偶在背风处，如图16所示。
将单独一组10对的热电偶接入热电偶组（一）接口，将伸展体试件的加热导线接入位于面板最右端的接线柱。
图16 伸展体试件安装于风道内
2. 实验原理
本实验所用试件为一圆紫铜管，其外径0d =19mm ，内径1d =17mm ，长度L=260mm ，具有对流换热的等截面伸展体(常物性)，如图17所示，取导热微分方程为：
图17 等截面伸展体对流换热示意图
0222=-θϑm dx
d (1) 式中：m ——系数，c
A hp m λ=， (m 1) θ——过余温度，f t t -=θ， (℃)；
t ——伸展体温度， (℃)；
f t ——伸展体周围介质温度， (℃)；
h ——空气对壁面的表面传热系数，(c
m W ο⋅2)； p ——横截面的周长，0d p π=，(m )；
λ——空气的导热系数，（m.℃）
c A ——伸展体横截面面积，4)
(10d d A c -=π，(2
m )； 伸展体内的温度分布规律取决于边界条件和m 值得大小。
本实验采用的试件两端为第一类边界条件，即：
f w f
w t t L x t t x -===-===2211,,0ϑϑϑϑ ； (2)
由此，试件内的温度分布规律为式(3)，伸展体在壁面1和壁面2的热流量分别用式(4)和式(5)计算。
伸展体表面和流体之间的对流换热量用式(6)计算。
)()]
([)(12mL sh x L m sh mx sh -+=ϑϑϑ (3)
)
(])([)(2101mL sh mL ch m A dx d A c x c θϑλθλφ-=== (4) )
()]([)(212mL sh mL ch m A dx d A c L x c θϑλθλφ-=== (5) )(]1)()[(2121mL sh mL ch m
A c --=-=θϑλφφφ (6) 根据0=dx
d θ，可寻求过余温度最低值处的位置m in x })(/]/)([{12min m
mL sh mL ch arcth x θθ-= (7) 3. 实验过程、数据的测量和整理
被测试验件被安置在风道中，当风机运行后，气流均匀地横向流过管子表面，由于被测试验件是均质的，因此，其表面传热系数基本相同。
在被测件两端装有阻值基本相等的加热器，并且处于串联状态。
调整输出功率，使被测实验件两端的温度控制在设定状态下。
待工况稳定后，逐点测量不同位置上的热电偶的电势值并记录在实验报告的表格内，按以下步骤处理结果：
(1)、用测得的不同位置上的过余温度数据求出实验条件下的m 值和h 值；
(2)、根据实验条件下得到的m ，用分析公式计算：
A 、过余温度分布；
B 、过余温度分布最低值处的位置及其数值；
C 、与实测结果进行比较。
具体做法为：
由式(3)可知，所测得的过余温度分布线与某一m 值相对应，而m 又与h 值有一定的关系(c
A hp m λ=)。
若任取三点c b a ,,，b 且为ac 的中点，则有如下关系： ac b c a L arcch m /)]2/()[(2θθθ+= (8)
式中：ac L ——为c a ,点之间的距离。
取h 的平均值，即：
∑
=n h h i (9) 将其代入c
A hp m λ=，即可求得m 值，再将其代入(3)，就可求出过余温度θ沿管长方向的理论分布，并与实际结果进行对比。
实验时，为了改变空气对管壁的表面传热系数，可调整风机电机的输入工作电压，使风机的输出气流量改变，从而使流过管子表面的流速发生变化。
数据按附表整理：
三、编写试验报告内容
实验报告是实验全过程的总结，其包括如下内容：
1、实验任务：试材名称、规格、要求测定的工况范围；
2、实验设备：名称、工作原理简述、测量仪表型号与精度、设备简图；
3、实验过程：操作过程和步骤、实验过程发生不正常现象的解决方法；
4、数据整理：原始数据记录表、计算结果；
5、讨论：实验结果的不确定度分析。